Theorem metdsf 22979

Description: The distance from a point to a set is a nonnegative extended real number. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Feb-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 4-Sep-2015.) (Proof shortened by AV, 30-Sep-2020.)

Hypothesis

Ref	Expression
metdscn.f	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ))

Assertion

Ref	Expression
metdsf	⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐷   𝑥,𝑆,𝑦   𝑥,𝑋,𝑦

Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem metdsf

Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simplll 792	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
2		simplr 786	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑥 ∈ 𝑋)
3		simplr 786	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
4	3	sselda 3798	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ 𝑋)
5		xmetcl 22464	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (𝑥𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
6	1, 2, 4, 5	syl3anc 1491	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑥𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
7		eqid 2799	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)) = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦))
8	6, 7	fmptd 6610	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)):𝑆⟶ℝ*)
9	8	frnd 6263	. . . 4 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)) ⊆ ℝ*)
10		infxrcl 12412	. . . 4 ⊢ (ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)) ⊆ ℝ* → inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
11	9, 10	syl 17	. . 3 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
12		xmetge0 22477	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → 0 ≤ (𝑥𝐷𝑦))
13	1, 2, 4, 12	syl3anc 1491	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 0 ≤ (𝑥𝐷𝑦))
14	13	ralrimiva 3147	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ∀𝑦 ∈ 𝑆 0 ≤ (𝑥𝐷𝑦))
15		ovex 6910	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥𝐷𝑦) ∈ V
16	15	rgenw 3105	. . . . . 6 ⊢ ∀𝑦 ∈ 𝑆 (𝑥𝐷𝑦) ∈ V
17		breq2 4847	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (𝑥𝐷𝑦) → (0 ≤ 𝑧 ↔ 0 ≤ (𝑥𝐷𝑦)))
18	7, 17	ralrnmpt 6594	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝑆 (𝑥𝐷𝑦) ∈ V → (∀𝑧 ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦))0 ≤ 𝑧 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑆 0 ≤ (𝑥𝐷𝑦)))
19	16, 18	ax-mp 5	. . . . 5 ⊢ (∀𝑧 ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦))0 ≤ 𝑧 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑆 0 ≤ (𝑥𝐷𝑦))
20	14, 19	sylibr 226	. . . 4 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ∀𝑧 ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦))0 ≤ 𝑧)
21		0xr 10375	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℝ*
22		infxrgelb 12414	. . . . 5 ⊢ ((ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)) ⊆ ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ*) → (0 ≤ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ↔ ∀𝑧 ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦))0 ≤ 𝑧))
23	9, 21, 22	sylancl 581	. . . 4 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (0 ≤ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ↔ ∀𝑧 ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦))0 ≤ 𝑧))
24	20, 23	mpbird 249	. . 3 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 0 ≤ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
25		elxrge0 12532	. . 3 ⊢ (inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ∈ (0[,]+∞) ↔ (inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < )))
26	11, 24, 25	sylanbrc 579	. 2 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ∈ (0[,]+∞))
27		metdscn.f	. 2 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
28	26, 27	fmptd 6610	1 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 385   = wceq 1653   ∈ wcel 2157  ∀wral 3089  Vcvv 3385   ⊆ wss 3769   class class class wbr 4843   ↦ cmpt 4922  ran crn 5313  ⟶wf 6097  ‘cfv 6101  (class class class)co 6878  infcinf 8589  0cc0 10224  +∞cpnf 10360  ℝ^*cxr 10362   < clt 10363   ≤ cle 10364  [,]cicc 12427  ∞Metcxmet 20053

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1891  ax-4 1905  ax-5 2006  ax-6 2072  ax-7 2107  ax-8 2159  ax-9 2166  ax-10 2185  ax-11 2200  ax-12 2213  ax-13 2377  ax-ext 2777  ax-sep 4975  ax-nul 4983  ax-pow 5035  ax-pr 5097  ax-un 7183  ax-cnex 10280  ax-resscn 10281  ax-1cn 10282  ax-icn 10283  ax-addcl 10284  ax-addrcl 10285  ax-mulcl 10286  ax-mulrcl 10287  ax-mulcom 10288  ax-addass 10289  ax-mulass 10290  ax-distr 10291  ax-i2m1 10292  ax-1ne0 10293  ax-1rid 10294  ax-rnegex 10295  ax-rrecex 10296  ax-cnre 10297  ax-pre-lttri 10298  ax-pre-lttrn 10299  ax-pre-ltadd 10300  ax-pre-mulgt0 10301  ax-pre-sup 10302

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 386  df-or 875  df-3or 1109  df-3an 1110  df-tru 1657  df-ex 1876  df-nf 1880  df-sb 2065  df-mo 2591  df-eu 2609  df-clab 2786  df-cleq 2792  df-clel 2795  df-nfc 2930  df-ne 2972  df-nel 3075  df-ral 3094  df-rex 3095  df-reu 3096  df-rmo 3097  df-rab 3098  df-v 3387  df-sbc 3634  df-csb 3729  df-dif 3772  df-un 3774  df-in 3776  df-ss 3783  df-nul 4116  df-if 4278  df-pw 4351  df-sn 4369  df-pr 4371  df-op 4375  df-uni 4629  df-iun 4712  df-br 4844  df-opab 4906  df-mpt 4923  df-id 5220  df-po 5233  df-so 5234  df-xp 5318  df-rel 5319  df-cnv 5320  df-co 5321  df-dm 5322  df-rn 5323  df-res 5324  df-ima 5325  df-iota 6064  df-fun 6103  df-fn 6104  df-f 6105  df-f1 6106  df-fo 6107  df-f1o 6108  df-fv 6109  df-riota 6839  df-ov 6881  df-oprab 6882  df-mpt2 6883  df-1st 7401  df-2nd 7402  df-er 7982  df-map 8097  df-en 8196  df-dom 8197  df-sdom 8198  df-sup 8590  df-inf 8591  df-pnf 10365  df-mnf 10366  df-xr 10367  df-ltxr 10368  df-le 10369  df-sub 10558  df-neg 10559  df-div 10977  df-2 11376  df-rp 12075  df-xneg 12193  df-xadd 12194  df-xmul 12195  df-icc 12431  df-xmet 20061

This theorem is referenced by:  metds0  22981  metdstri  22982  metdsre  22984  metdseq0  22985  metdscnlem  22986  metdscn  22987  metnrmlem1a  22989  metnrmlem1  22990  lebnumlem1  23088