Theorem imasf1obl 24352

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 579	. . . . . . . . 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 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑈 = (𝐹 “s 𝑅))
7		imasf1obl.v	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑉 = (Base‘𝑅))
8	7	adantr 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑉 = (Base‘𝑅))
9	1	adantr 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝐹:𝑉–1-1-onto→𝐵)
10		imasf1obl.r	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑍)
11	10	adantr 480	. . . . . . . . 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 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝐸 ∈ (∞Met‘𝑉))
16		imasf1obl.x	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ 𝑉)
17	16	adantr 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑃 ∈ 𝑉)
18		f1ocnv 6839	. . . . . . . . . . . 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 6827	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (◡𝐹:𝐵–1-1-onto→𝑉 → ◡𝐹:𝐵⟶𝑉)
21	19, 20	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ◡𝐹:𝐵⟶𝑉)
22	21	ffvelcdmda 7080	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (◡𝐹‘𝑥) ∈ 𝑉)
23	6, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 17, 22	imasdsf1o 24235	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘𝑃)𝐷(𝐹‘(◡𝐹‘𝑥))) = (𝑃𝐸(◡𝐹‘𝑥)))
24	4, 23	eqtr3d 2768	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥) = (𝑃𝐸(◡𝐹‘𝑥)))
25	24	breq1d 5151	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥) < 𝑆 ↔ (𝑃𝐸(◡𝐹‘𝑥)) < 𝑆))
26		imasf1obl.s	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℝ*)
27	26	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑆 ∈ ℝ*)
28		elbl2 24251	. . . . . . 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 836	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → ((◡𝐹‘𝑥) ∈ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆) ↔ (𝑃𝐸(◡𝐹‘𝑥)) < 𝑆))
30	25, 29	bitr4d 282	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (((𝐹‘𝑃)𝐷𝑥) < 𝑆 ↔ (◡𝐹‘𝑥) ∈ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)))
31	30	pm5.32da 578	. . . 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 24236	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝐵))
33		f1of 6827	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹:𝑉–1-1-onto→𝐵 → 𝐹:𝑉⟶𝐵)
34	1, 33	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑉⟶𝐵)
35	34, 16	ffvelcdmd 7081	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝑃) ∈ 𝐵)
36		elbl 24249	. . . . 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 6828	. . . . 5 ⊢ (◡𝐹:𝐵–1-1-onto→𝑉 → ◡𝐹 Fn 𝐵)
39		elpreima 7053	. . . . 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 311	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ((𝐹‘𝑃)(ball‘𝐷)𝑆) ↔ 𝑥 ∈ (◡◡𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆))))
42	41	eqrdv 2724	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝑃)(ball‘𝐷)𝑆) = (◡◡𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)))
43		imacnvcnv 6199	. 2 ⊢ (◡◡𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)) = (𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆))
44	42, 43	eqtrdi 2782	1 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝑃)(ball‘𝐷)𝑆) = (𝐹 “ (𝑃(ball‘𝐸)𝑆)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   class class class wbr 5141   × cxp 5667  ^◡ccnv 5668   ↾ cres 5671   “ cima 5672   Fn wfn 6532  ⟶wf 6533  –1-1-onto→wf1o 6536  ‘cfv 6537  (class class class)co 7405  ℝ^*cxr 11251   < clt 11252  Basecbs 17153  distcds 17215   “_s cimas 17459  ∞Metcxmet 21225  ballcbl 21227

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 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  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 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-tp 4628  df-op 4630  df-uni 4903  df-int 4944  df-iun 4992  df-iin 4993  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-se 5625  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6294  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-of 7667  df-om 7853  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8147  df-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8467  df-er 8705  df-map 8824  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9364  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9507  df-card 9936  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-4 12281  df-5 12282  df-6 12283  df-7 12284  df-8 12285  df-9 12286  df-n0 12477  df-z 12563  df-dec 12682  df-uz 12827  df-rp 12981  df-xneg 13098  df-xadd 13099  df-xmul 13100  df-fz 13491  df-fzo 13634  df-seq 13973  df-hash 14296  df-struct 17089  df-sets 17106  df-slot 17124  df-ndx 17136  df-base 17154  df-ress 17183  df-plusg 17219  df-mulr 17220  df-sca 17222  df-vsca 17223  df-ip 17224  df-tset 17225  df-ple 17226  df-ds 17228  df-0g 17396  df-gsum 17397  df-xrs 17457  df-imas 17463  df-mre 17539  df-mrc 17540  df-acs 17542  df-mgm 18573  df-sgrp 18652  df-mnd 18668  df-submnd 18714  df-mulg 18996  df-cntz 19233  df-cmn 19702  df-psmet 21232  df-xmet 21233  df-bl 21235

This theorem is referenced by:  imasf1oxms  24353