Theorem imasf1obl 24415

Description: The image of a metric space ball. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Aug-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
imasf1obl.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 = (𝐹 “s 𝑅))
imasf1obl.v	⊢ (𝜑 → 𝑉 = (Base‘𝑅))
imasf1obl.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑉–1-1-onto→𝐵)
imasf1obl.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑍)
imasf1obl.e	⊢ 𝐸 = ((dist‘𝑅) ↾ (𝑉 × 𝑉))
imasf1obl.d	⊢ 𝐷 = (dist‘𝑈)
imasf1obl.m	⊢ (𝜑 → 𝐸 ∈ (∞Met‘𝑉))
imasf1obl.x	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ 𝑉)
imasf1obl.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℝ*)

Assertion

Ref	Expression
imasf1obl	⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝑃)(ball‘𝐷)𝑆) = (𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)))

Proof of Theorem imasf1obl

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		imasf1obl.f	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑉–1-1-onto→𝐵)
2		f1ocnvfv2 7282	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐹:𝑉–1-1-onto→𝐵 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(◡𝐹‘𝑥)) = 𝑥)
3	1, 2	sylan 578	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(◡𝐹‘𝑥)) = 𝑥)
4	3	oveq2d 7432	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘𝑃)𝐷(𝐹‘(◡𝐹‘𝑥))) = ((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥))
5		imasf1obl.u	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑈 = (𝐹 “s 𝑅))
6	5	adantr 479	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑈 = (𝐹 “s 𝑅))
7		imasf1obl.v	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑉 = (Base‘𝑅))
8	7	adantr 479	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑉 = (Base‘𝑅))
9	1	adantr 479	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝐹:𝑉–1-1-onto→𝐵)
10		imasf1obl.r	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑍)
11	10	adantr 479	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑅 ∈ 𝑍)
12		imasf1obl.e	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐸 = ((dist‘𝑅) ↾ (𝑉 × 𝑉))
13		imasf1obl.d	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐷 = (dist‘𝑈)
14		imasf1obl.m	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐸 ∈ (∞Met‘𝑉))
15	14	adantr 479	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝐸 ∈ (∞Met‘𝑉))
16		imasf1obl.x	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ 𝑉)
17	16	adantr 479	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑃 ∈ 𝑉)
18		f1ocnv 6846	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹:𝑉–1-1-onto→𝐵 → ◡𝐹:𝐵–1-1-onto→𝑉)
19	1, 18	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ◡𝐹:𝐵–1-1-onto→𝑉)
20		f1of 6834	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (◡𝐹:𝐵–1-1-onto→𝑉 → ◡𝐹:𝐵⟶𝑉)
21	19, 20	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ◡𝐹:𝐵⟶𝑉)
22	21	ffvelcdmda 7089	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (◡𝐹‘𝑥) ∈ 𝑉)
23	6, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 17, 22	imasdsf1o 24298	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘𝑃)𝐷(𝐹‘(◡𝐹‘𝑥))) = (𝑃𝐸(◡𝐹‘𝑥)))
24	4, 23	eqtr3d 2767	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥) = (𝑃𝐸(◡𝐹‘𝑥)))
25	24	breq1d 5153	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥) < 𝑆 ↔ (𝑃𝐸(◡𝐹‘𝑥)) < 𝑆))
26		imasf1obl.s	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℝ*)
27	26	adantr 479	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑆 ∈ ℝ*)
28		elbl2 24314	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐸 ∈ (∞Met‘𝑉) ∧ 𝑆 ∈ ℝ*) ∧ (𝑃 ∈ 𝑉 ∧ (◡𝐹‘𝑥) ∈ 𝑉)) → ((◡𝐹‘𝑥) ∈ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆) ↔ (𝑃𝐸(◡𝐹‘𝑥)) < 𝑆))
29	15, 27, 17, 22, 28	syl22anc 837	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → ((◡𝐹‘𝑥) ∈ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆) ↔ (𝑃𝐸(◡𝐹‘𝑥)) < 𝑆))
30	25, 29	bitr4d 281	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥) < 𝑆 ↔ (◡𝐹‘𝑥) ∈ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)))
31	30	pm5.32da 577	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ ((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥) < 𝑆) ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ (◡𝐹‘𝑥) ∈ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆))))
32	5, 7, 1, 10, 12, 13, 14	imasf1oxmet 24299	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝐵))
33		f1of 6834	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹:𝑉–1-1-onto→𝐵 → 𝐹:𝑉⟶𝐵)
34	1, 33	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑉⟶𝐵)
35	34, 16	ffvelcdmd 7090	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝑃) ∈ 𝐵)
36		elbl 24312	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝐵) ∧ (𝐹‘𝑃) ∈ 𝐵 ∧ 𝑆 ∈ ℝ*) → (𝑥 ∈ ((𝐹‘𝑃)(ball‘𝐷)𝑆) ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ ((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥) < 𝑆)))
37	32, 35, 26, 36	syl3anc 1368	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ((𝐹‘𝑃)(ball‘𝐷)𝑆) ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ ((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥) < 𝑆)))
38		f1ofn 6835	. . . . 5 ⊢ (◡𝐹:𝐵–1-1-onto→𝑉 → ◡𝐹 Fn 𝐵)
39		elpreima 7062	. . . . 5 ⊢ (◡𝐹 Fn 𝐵 → (𝑥 ∈ (◡◡𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)) ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ (◡𝐹‘𝑥) ∈ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆))))
40	19, 38, 39	3syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ (◡◡𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)) ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ (◡𝐹‘𝑥) ∈ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆))))
41	31, 37, 40	3bitr4d 310	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ((𝐹‘𝑃)(ball‘𝐷)𝑆) ↔ 𝑥 ∈ (◡◡𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆))))
42	41	eqrdv 2723	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝑃)(ball‘𝐷)𝑆) = (◡◡𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)))
43		imacnvcnv 6205	. 2 ⊢ (◡◡𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)) = (𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆))
44	42, 43	eqtrdi 2781	1 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝑃)(ball‘𝐷)𝑆) = (𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 394   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   class class class wbr 5143   × cxp 5670  ^◡ccnv 5671   ↾ cres 5674   “ cima 5675   Fn wfn 6538  ⟶wf 6539  –1-1-onto→wf1o 6542  ‘cfv 6543  (class class class)co 7416  ℝ^*cxr 11277   < clt 11278  Basecbs 17179  distcds 17241   “_s cimas 17485  ∞Metcxmet 21268  ballcbl 21270

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5280  ax-sep 5294  ax-nul 5301  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7738  ax-cnex 11194  ax-resscn 11195  ax-1cn 11196  ax-icn 11197  ax-addcl 11198  ax-addrcl 11199  ax-mulcl 11200  ax-mulrcl 11201  ax-mulcom 11202  ax-addass 11203  ax-mulass 11204  ax-distr 11205  ax-i2m1 11206  ax-1ne0 11207  ax-1rid 11208  ax-rnegex 11209  ax-rrecex 11210  ax-cnre 11211  ax-pre-lttri 11212  ax-pre-lttrn 11213  ax-pre-ltadd 11214  ax-pre-mulgt0 11215  ax-pre-sup 11216

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3769  df-csb 3885  df-dif 3942  df-un 3944  df-in 3946  df-ss 3956  df-pss 3959  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-tp 4629  df-op 4631  df-uni 4904  df-int 4945  df-iun 4993  df-iin 4994  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5227  df-tr 5261  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-se 5628  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7372  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-of 7682  df-om 7869  df-1st 7991  df-2nd 7992  df-supp 8164  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8485  df-er 8723  df-map 8845  df-en 8963  df-dom 8964  df-sdom 8965  df-fin 8966  df-fsupp 9386  df-sup 9465  df-inf 9466  df-oi 9533  df-card 9962  df-pnf 11280  df-mnf 11281  df-xr 11282  df-ltxr 11283  df-le 11284  df-sub 11476  df-neg 11477  df-div 11902  df-nn 12243  df-2 12305  df-3 12306  df-4 12307  df-5 12308  df-6 12309  df-7 12310  df-8 12311  df-9 12312  df-n0 12503  df-z 12589  df-dec 12708  df-uz 12853  df-rp 13007  df-xneg 13124  df-xadd 13125  df-xmul 13126  df-fz 13517  df-fzo 13660  df-seq 13999  df-hash 14322  df-struct 17115  df-sets 17132  df-slot 17150  df-ndx 17162  df-base 17180  df-ress 17209  df-plusg 17245  df-mulr 17246  df-sca 17248  df-vsca 17249  df-ip 17250  df-tset 17251  df-ple 17252  df-ds 17254  df-0g 17422  df-gsum 17423  df-xrs 17483  df-imas 17489  df-mre 17565  df-mrc 17566  df-acs 17568  df-mgm 18599  df-sgrp 18678  df-mnd 18694  df-submnd 18740  df-mulg 19028  df-cntz 19272  df-cmn 19741  df-psmet 21275  df-xmet 21276  df-bl 21278

This theorem is referenced by:  imasf1oxms  24416