Theorem imasf1obl 23988

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 7271	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐹:𝑉–1-1-onto→𝐵 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(◡𝐹‘𝑥)) = 𝑥)
3	1, 2	sylan 580	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(◡𝐹‘𝑥)) = 𝑥)
4	3	oveq2d 7421	. . . . . . . 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 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑈 = (𝐹 “s 𝑅))
7		imasf1obl.v	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑉 = (Base‘𝑅))
8	7	adantr 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑉 = (Base‘𝑅))
9	1	adantr 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝐹:𝑉–1-1-onto→𝐵)
10		imasf1obl.r	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑍)
11	10	adantr 481	. . . . . . . . 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 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝐸 ∈ (∞Met‘𝑉))
16		imasf1obl.x	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ 𝑉)
17	16	adantr 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑃 ∈ 𝑉)
18		f1ocnv 6842	. . . . . . . . . . . 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 6830	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (◡𝐹:𝐵–1-1-onto→𝑉 → ◡𝐹:𝐵⟶𝑉)
21	19, 20	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ◡𝐹:𝐵⟶𝑉)
22	21	ffvelcdmda 7083	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (◡𝐹‘𝑥) ∈ 𝑉)
23	6, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 17, 22	imasdsf1o 23871	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘𝑃)𝐷(𝐹‘(◡𝐹‘𝑥))) = (𝑃𝐸(◡𝐹‘𝑥)))
24	4, 23	eqtr3d 2774	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥) = (𝑃𝐸(◡𝐹‘𝑥)))
25	24	breq1d 5157	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥) < 𝑆 ↔ (𝑃𝐸(◡𝐹‘𝑥)) < 𝑆))
26		imasf1obl.s	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℝ*)
27	26	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑆 ∈ ℝ*)
28		elbl2 23887	. . . . . . 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 579	. . . 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 23872	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝐵))
33		f1of 6830	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹:𝑉–1-1-onto→𝐵 → 𝐹:𝑉⟶𝐵)
34	1, 33	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑉⟶𝐵)
35	34, 16	ffvelcdmd 7084	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝑃) ∈ 𝐵)
36		elbl 23885	. . . . 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 1371	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ((𝐹‘𝑃)(ball‘𝐷)𝑆) ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ ((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥) < 𝑆)))
38		f1ofn 6831	. . . . 5 ⊢ (◡𝐹:𝐵–1-1-onto→𝑉 → ◡𝐹 Fn 𝐵)
39		elpreima 7056	. . . . 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 2730	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝑃)(ball‘𝐷)𝑆) = (◡◡𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)))
43		imacnvcnv 6202	. 2 ⊢ (◡◡𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)) = (𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆))
44	42, 43	eqtrdi 2788	1 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝑃)(ball‘𝐷)𝑆) = (𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   class class class wbr 5147   × cxp 5673  ^◡ccnv 5674   ↾ cres 5677   “ cima 5678   Fn wfn 6535  ⟶wf 6536  –1-1-onto→wf1o 6539  ‘cfv 6540  (class class class)co 7405  ℝ^*cxr 11243   < clt 11244  Basecbs 17140  distcds 17202   “_s cimas 17446  ∞Metcxmet 20921  ballcbl 20923

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-tp 4632  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-of 7666  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8699  df-map 8818  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-fsupp 9358  df-sup 9433  df-inf 9434  df-oi 9501  df-card 9930  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-4 12273  df-5 12274  df-6 12275  df-7 12276  df-8 12277  df-9 12278  df-n0 12469  df-z 12555  df-dec 12674  df-uz 12819  df-rp 12971  df-xneg 13088  df-xadd 13089  df-xmul 13090  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-seq 13963  df-hash 14287  df-struct 17076  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-ress 17170  df-plusg 17206  df-mulr 17207  df-sca 17209  df-vsca 17210  df-ip 17211  df-tset 17212  df-ple 17213  df-ds 17215  df-0g 17383  df-gsum 17384  df-xrs 17444  df-imas 17450  df-mre 17526  df-mrc 17527  df-acs 17529  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-submnd 18668  df-mulg 18945  df-cntz 19175  df-cmn 19644  df-psmet 20928  df-xmet 20929  df-bl 20931

This theorem is referenced by:  imasf1oxms  23989