Users' Mathboxes Mathbox for Jeff Madsen < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ismrer1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ismrer1 37798
Description: An isometry between and ℝ↑1. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.) (Revised by Mario Carneiro, 22-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
ismrer1.1 𝑅 = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
ismrer1.2 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ ({𝐴} × {𝑥}))
Assertion
Ref Expression
ismrer1 (𝐴𝑉𝐹 ∈ (𝑅 Ismty (ℝn‘{𝐴})))
Distinct variable group:   𝑥,𝐴
Allowed substitution hints:   𝑅(𝑥)   𝐹(𝑥)   𝑉(𝑥)

Proof of Theorem ismrer1
Dummy variables 𝑘 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sneq 4658 . . . . . . . 8 (𝑦 = 𝐴 → {𝑦} = {𝐴})
21xpeq1d 5729 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝐴 → ({𝑦} × {𝑥}) = ({𝐴} × {𝑥}))
32mpteq2dv 5268 . . . . . 6 (𝑦 = 𝐴 → (𝑥 ∈ ℝ ↦ ({𝑦} × {𝑥})) = (𝑥 ∈ ℝ ↦ ({𝐴} × {𝑥})))
4 ismrer1.2 . . . . . 6 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ ({𝐴} × {𝑥}))
53, 4eqtr4di 2798 . . . . 5 (𝑦 = 𝐴 → (𝑥 ∈ ℝ ↦ ({𝑦} × {𝑥})) = 𝐹)
65f1oeq1d 6857 . . . 4 (𝑦 = 𝐴 → ((𝑥 ∈ ℝ ↦ ({𝑦} × {𝑥})):ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝑦}) ↔ 𝐹:ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝑦})))
71oveq2d 7464 . . . . 5 (𝑦 = 𝐴 → (ℝ ↑m {𝑦}) = (ℝ ↑m {𝐴}))
8 f1oeq3 6852 . . . . 5 ((ℝ ↑m {𝑦}) = (ℝ ↑m {𝐴}) → (𝐹:ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝑦}) ↔ 𝐹:ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝐴})))
97, 8syl 17 . . . 4 (𝑦 = 𝐴 → (𝐹:ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝑦}) ↔ 𝐹:ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝐴})))
106, 9bitrd 279 . . 3 (𝑦 = 𝐴 → ((𝑥 ∈ ℝ ↦ ({𝑦} × {𝑥})):ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝑦}) ↔ 𝐹:ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝐴})))
11 eqid 2740 . . . 4 {𝑦} = {𝑦}
12 reex 11275 . . . 4 ℝ ∈ V
13 vex 3492 . . . 4 𝑦 ∈ V
14 eqid 2740 . . . 4 (𝑥 ∈ ℝ ↦ ({𝑦} × {𝑥})) = (𝑥 ∈ ℝ ↦ ({𝑦} × {𝑥}))
1511, 12, 13, 14mapsnf1o3 8953 . . 3 (𝑥 ∈ ℝ ↦ ({𝑦} × {𝑥})):ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝑦})
1610, 15vtoclg 3566 . 2 (𝐴𝑉𝐹:ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝐴}))
17 sneq 4658 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 = 𝑦 → {𝑥} = {𝑦})
1817xpeq2d 5730 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑦 → ({𝐴} × {𝑥}) = ({𝐴} × {𝑦}))
19 snex 5451 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 {𝐴} ∈ V
20 snex 5451 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 {𝑥} ∈ V
2119, 20xpex 7788 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ({𝐴} × {𝑥}) ∈ V
2218, 4, 21fvmpt3i 7034 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 ∈ ℝ → (𝐹𝑦) = ({𝐴} × {𝑦}))
2322fveq1d 6922 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 ∈ ℝ → ((𝐹𝑦)‘𝐴) = (({𝐴} × {𝑦})‘𝐴))
2423adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → ((𝐹𝑦)‘𝐴) = (({𝐴} × {𝑦})‘𝐴))
25 snidg 4682 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐴𝑉𝐴 ∈ {𝐴})
26 fvconst2g 7239 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑦 ∈ V ∧ 𝐴 ∈ {𝐴}) → (({𝐴} × {𝑦})‘𝐴) = 𝑦)
2713, 25, 26sylancr 586 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴𝑉 → (({𝐴} × {𝑦})‘𝐴) = 𝑦)
2824, 27sylan9eqr 2802 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → ((𝐹𝑦)‘𝐴) = 𝑦)
29 sneq 4658 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 = 𝑧 → {𝑥} = {𝑧})
3029xpeq2d 5730 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑧 → ({𝐴} × {𝑥}) = ({𝐴} × {𝑧}))
3130, 4, 21fvmpt3i 7034 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 ∈ ℝ → (𝐹𝑧) = ({𝐴} × {𝑧}))
3231fveq1d 6922 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧 ∈ ℝ → ((𝐹𝑧)‘𝐴) = (({𝐴} × {𝑧})‘𝐴))
3332adantl 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → ((𝐹𝑧)‘𝐴) = (({𝐴} × {𝑧})‘𝐴))
34 vex 3492 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑧 ∈ V
35 fvconst2g 7239 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑧 ∈ V ∧ 𝐴 ∈ {𝐴}) → (({𝐴} × {𝑧})‘𝐴) = 𝑧)
3634, 25, 35sylancr 586 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴𝑉 → (({𝐴} × {𝑧})‘𝐴) = 𝑧)
3733, 36sylan9eqr 2802 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → ((𝐹𝑧)‘𝐴) = 𝑧)
3828, 37oveq12d 7466 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → (((𝐹𝑦)‘𝐴) − ((𝐹𝑧)‘𝐴)) = (𝑦𝑧))
3938oveq1d 7463 . . . . . . . . . 10 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → ((((𝐹𝑦)‘𝐴) − ((𝐹𝑧)‘𝐴))↑2) = ((𝑦𝑧)↑2))
40 resubcl 11600 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → (𝑦𝑧) ∈ ℝ)
4140adantl 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → (𝑦𝑧) ∈ ℝ)
42 absresq 15351 . . . . . . . . . . 11 ((𝑦𝑧) ∈ ℝ → ((abs‘(𝑦𝑧))↑2) = ((𝑦𝑧)↑2))
4341, 42syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → ((abs‘(𝑦𝑧))↑2) = ((𝑦𝑧)↑2))
4439, 43eqtr4d 2783 . . . . . . . . 9 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → ((((𝐹𝑦)‘𝐴) − ((𝐹𝑧)‘𝐴))↑2) = ((abs‘(𝑦𝑧))↑2))
4541recnd 11318 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → (𝑦𝑧) ∈ ℂ)
4645abscld 15485 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → (abs‘(𝑦𝑧)) ∈ ℝ)
4746recnd 11318 . . . . . . . . . 10 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → (abs‘(𝑦𝑧)) ∈ ℂ)
4847sqcld 14194 . . . . . . . . 9 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → ((abs‘(𝑦𝑧))↑2) ∈ ℂ)
4944, 48eqeltrd 2844 . . . . . . . 8 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → ((((𝐹𝑦)‘𝐴) − ((𝐹𝑧)‘𝐴))↑2) ∈ ℂ)
50 fveq2 6920 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝐴 → ((𝐹𝑦)‘𝑘) = ((𝐹𝑦)‘𝐴))
51 fveq2 6920 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝐴 → ((𝐹𝑧)‘𝑘) = ((𝐹𝑧)‘𝐴))
5250, 51oveq12d 7466 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝐴 → (((𝐹𝑦)‘𝑘) − ((𝐹𝑧)‘𝑘)) = (((𝐹𝑦)‘𝐴) − ((𝐹𝑧)‘𝐴)))
5352oveq1d 7463 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝐴 → ((((𝐹𝑦)‘𝑘) − ((𝐹𝑧)‘𝑘))↑2) = ((((𝐹𝑦)‘𝐴) − ((𝐹𝑧)‘𝐴))↑2))
5453sumsn 15794 . . . . . . . 8 ((𝐴𝑉 ∧ ((((𝐹𝑦)‘𝐴) − ((𝐹𝑧)‘𝐴))↑2) ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ {𝐴} ((((𝐹𝑦)‘𝑘) − ((𝐹𝑧)‘𝑘))↑2) = ((((𝐹𝑦)‘𝐴) − ((𝐹𝑧)‘𝐴))↑2))
5549, 54syldan 590 . . . . . . 7 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → Σ𝑘 ∈ {𝐴} ((((𝐹𝑦)‘𝑘) − ((𝐹𝑧)‘𝑘))↑2) = ((((𝐹𝑦)‘𝐴) − ((𝐹𝑧)‘𝐴))↑2))
5655, 44eqtrd 2780 . . . . . 6 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → Σ𝑘 ∈ {𝐴} ((((𝐹𝑦)‘𝑘) − ((𝐹𝑧)‘𝑘))↑2) = ((abs‘(𝑦𝑧))↑2))
5756fveq2d 6924 . . . . 5 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → (√‘Σ𝑘 ∈ {𝐴} ((((𝐹𝑦)‘𝑘) − ((𝐹𝑧)‘𝑘))↑2)) = (√‘((abs‘(𝑦𝑧))↑2)))
5845absge0d 15493 . . . . . 6 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → 0 ≤ (abs‘(𝑦𝑧)))
5946, 58sqrtsqd 15468 . . . . 5 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → (√‘((abs‘(𝑦𝑧))↑2)) = (abs‘(𝑦𝑧)))
6057, 59eqtrd 2780 . . . 4 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → (√‘Σ𝑘 ∈ {𝐴} ((((𝐹𝑦)‘𝑘) − ((𝐹𝑧)‘𝑘))↑2)) = (abs‘(𝑦𝑧)))
61 f1of 6862 . . . . . . . 8 (𝐹:ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝐴}) → 𝐹:ℝ⟶(ℝ ↑m {𝐴}))
6216, 61syl 17 . . . . . . 7 (𝐴𝑉𝐹:ℝ⟶(ℝ ↑m {𝐴}))
6362ffvelcdmda 7118 . . . . . 6 ((𝐴𝑉𝑦 ∈ ℝ) → (𝐹𝑦) ∈ (ℝ ↑m {𝐴}))
6462ffvelcdmda 7118 . . . . . 6 ((𝐴𝑉𝑧 ∈ ℝ) → (𝐹𝑧) ∈ (ℝ ↑m {𝐴}))
6563, 64anim12dan 618 . . . . 5 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → ((𝐹𝑦) ∈ (ℝ ↑m {𝐴}) ∧ (𝐹𝑧) ∈ (ℝ ↑m {𝐴})))
66 snfi 9109 . . . . . 6 {𝐴} ∈ Fin
67 eqid 2740 . . . . . . 7 (ℝ ↑m {𝐴}) = (ℝ ↑m {𝐴})
6867rrnmval 37788 . . . . . 6 (({𝐴} ∈ Fin ∧ (𝐹𝑦) ∈ (ℝ ↑m {𝐴}) ∧ (𝐹𝑧) ∈ (ℝ ↑m {𝐴})) → ((𝐹𝑦)(ℝn‘{𝐴})(𝐹𝑧)) = (√‘Σ𝑘 ∈ {𝐴} ((((𝐹𝑦)‘𝑘) − ((𝐹𝑧)‘𝑘))↑2)))
6966, 68mp3an1 1448 . . . . 5 (((𝐹𝑦) ∈ (ℝ ↑m {𝐴}) ∧ (𝐹𝑧) ∈ (ℝ ↑m {𝐴})) → ((𝐹𝑦)(ℝn‘{𝐴})(𝐹𝑧)) = (√‘Σ𝑘 ∈ {𝐴} ((((𝐹𝑦)‘𝑘) − ((𝐹𝑧)‘𝑘))↑2)))
7065, 69syl 17 . . . 4 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → ((𝐹𝑦)(ℝn‘{𝐴})(𝐹𝑧)) = (√‘Σ𝑘 ∈ {𝐴} ((((𝐹𝑦)‘𝑘) − ((𝐹𝑧)‘𝑘))↑2)))
71 ismrer1.1 . . . . . 6 𝑅 = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
7271remetdval 24830 . . . . 5 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → (𝑦𝑅𝑧) = (abs‘(𝑦𝑧)))
7372adantl 481 . . . 4 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → (𝑦𝑅𝑧) = (abs‘(𝑦𝑧)))
7460, 70, 733eqtr4rd 2791 . . 3 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ)) → (𝑦𝑅𝑧) = ((𝐹𝑦)(ℝn‘{𝐴})(𝐹𝑧)))
7574ralrimivva 3208 . 2 (𝐴𝑉 → ∀𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ ℝ (𝑦𝑅𝑧) = ((𝐹𝑦)(ℝn‘{𝐴})(𝐹𝑧)))
7671rexmet 24832 . . 3 𝑅 ∈ (∞Met‘ℝ)
7767rrnmet 37789 . . . 4 ({𝐴} ∈ Fin → (ℝn‘{𝐴}) ∈ (Met‘(ℝ ↑m {𝐴})))
78 metxmet 24365 . . . 4 ((ℝn‘{𝐴}) ∈ (Met‘(ℝ ↑m {𝐴})) → (ℝn‘{𝐴}) ∈ (∞Met‘(ℝ ↑m {𝐴})))
7966, 77, 78mp2b 10 . . 3 (ℝn‘{𝐴}) ∈ (∞Met‘(ℝ ↑m {𝐴}))
80 isismty 37761 . . 3 ((𝑅 ∈ (∞Met‘ℝ) ∧ (ℝn‘{𝐴}) ∈ (∞Met‘(ℝ ↑m {𝐴}))) → (𝐹 ∈ (𝑅 Ismty (ℝn‘{𝐴})) ↔ (𝐹:ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝐴}) ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ ℝ (𝑦𝑅𝑧) = ((𝐹𝑦)(ℝn‘{𝐴})(𝐹𝑧)))))
8176, 79, 80mp2an 691 . 2 (𝐹 ∈ (𝑅 Ismty (ℝn‘{𝐴})) ↔ (𝐹:ℝ–1-1-onto→(ℝ ↑m {𝐴}) ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ ℝ (𝑦𝑅𝑧) = ((𝐹𝑦)(ℝn‘{𝐴})(𝐹𝑧))))
8216, 75, 81sylanbrc 582 1 (𝐴𝑉𝐹 ∈ (𝑅 Ismty (ℝn‘{𝐴})))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1537  wcel 2108  wral 3067  Vcvv 3488  {csn 4648  cmpt 5249   × cxp 5698  cres 5702  ccom 5704  wf 6569  1-1-ontowf1o 6572  cfv 6573  (class class class)co 7448  m cmap 8884  Fincfn 9003  cc 11182  cr 11183  cmin 11520  2c2 12348  cexp 14112  csqrt 15282  abscabs 15283  Σcsu 15734  ∞Metcxmet 21372  Metcmet 21373   Ismty cismty 37758  ncrrn 37785
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-rep 5303  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770  ax-inf2 9710  ax-cnex 11240  ax-resscn 11241  ax-1cn 11242  ax-icn 11243  ax-addcl 11244  ax-addrcl 11245  ax-mulcl 11246  ax-mulrcl 11247  ax-mulcom 11248  ax-addass 11249  ax-mulass 11250  ax-distr 11251  ax-i2m1 11252  ax-1ne0 11253  ax-1rid 11254  ax-rnegex 11255  ax-rrecex 11256  ax-cnre 11257  ax-pre-lttri 11258  ax-pre-lttrn 11259  ax-pre-ltadd 11260  ax-pre-mulgt0 11261  ax-pre-sup 11262
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rmo 3388  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-pss 3996  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-op 4655  df-uni 4932  df-int 4971  df-iun 5017  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-tr 5284  df-id 5593  df-eprel 5599  df-po 5607  df-so 5608  df-fr 5652  df-se 5653  df-we 5654  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-pred 6332  df-ord 6398  df-on 6399  df-lim 6400  df-suc 6401  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-isom 6582  df-riota 7404  df-ov 7451  df-oprab 7452  df-mpo 7453  df-om 7904  df-1st 8030  df-2nd 8031  df-frecs 8322  df-wrecs 8353  df-recs 8427  df-rdg 8466  df-1o 8522  df-er 8763  df-map 8886  df-en 9004  df-dom 9005  df-sdom 9006  df-fin 9007  df-sup 9511  df-oi 9579  df-card 10008  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11522  df-neg 11523  df-div 11948  df-nn 12294  df-2 12356  df-3 12357  df-4 12358  df-n0 12554  df-z 12640  df-uz 12904  df-rp 13058  df-xadd 13176  df-ico 13413  df-fz 13568  df-fzo 13712  df-seq 14053  df-exp 14113  df-hash 14380  df-cj 15148  df-re 15149  df-im 15150  df-sqrt 15284  df-abs 15285  df-clim 15534  df-sum 15735  df-xmet 21380  df-met 21381  df-ismty 37759  df-rrn 37786
This theorem is referenced by:  reheibor  37799
  Copyright terms: Public domain W3C validator