MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  metdsge Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem metdsge 23140
Description: The distance from the point 𝐴 to the set 𝑆 is greater than 𝑅 iff the 𝑅-ball around 𝐴 misses 𝑆. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Sep-2015.) (Proof shortened by AV, 30-Sep-2020.)
Hypothesis
Ref Expression
metdscn.f 𝐹 = (𝑥𝑋 ↦ inf(ran (𝑦𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
Assertion
Ref Expression
metdsge (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑅 ≤ (𝐹𝐴) ↔ (𝑆 ∩ (𝐴(ball‘𝐷)𝑅)) = ∅))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐷,𝑦   𝑥,𝑆,𝑦   𝑥,𝑋,𝑦
Allowed substitution hints:   𝑅(𝑥,𝑦)   𝐹(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem metdsge
Dummy variables 𝑤 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl3 1186 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐴𝑋)
2 metdscn.f . . . . 5 𝐹 = (𝑥𝑋 ↦ inf(ran (𝑦𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
32metdsval 23138 . . . 4 (𝐴𝑋 → (𝐹𝐴) = inf(ran (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
41, 3syl 17 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐹𝐴) = inf(ran (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
54breq2d 4974 . 2 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑅 ≤ (𝐹𝐴) ↔ 𝑅 ≤ inf(ran (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)), ℝ*, < )))
6 simpll1 1205 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑤𝑆) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
71adantr 481 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑤𝑆) → 𝐴𝑋)
8 simpl2 1185 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝑆𝑋)
98sselda 3889 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑤𝑆) → 𝑤𝑋)
10 xmetcl 22624 . . . . . 6 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐴𝑋𝑤𝑋) → (𝐴𝐷𝑤) ∈ ℝ*)
116, 7, 9, 10syl3anc 1364 . . . . 5 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑤𝑆) → (𝐴𝐷𝑤) ∈ ℝ*)
12 oveq2 7024 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑤 → (𝐴𝐷𝑦) = (𝐴𝐷𝑤))
1312cbvmptv 5061 . . . . 5 (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)) = (𝑤𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑤))
1411, 13fmptd 6741 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)):𝑆⟶ℝ*)
1514frnd 6389 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → ran (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)) ⊆ ℝ*)
16 simpr 485 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝑅 ∈ ℝ*)
17 infxrgelb 12578 . . 3 ((ran (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)) ⊆ ℝ*𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑅 ≤ inf(ran (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ↔ ∀𝑧 ∈ ran (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦))𝑅𝑧))
1815, 16, 17syl2anc 584 . 2 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑅 ≤ inf(ran (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ↔ ∀𝑧 ∈ ran (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦))𝑅𝑧))
1916adantr 481 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑤𝑆) → 𝑅 ∈ ℝ*)
20 elbl2 22683 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝐴𝑋𝑤𝑋)) → (𝑤 ∈ (𝐴(ball‘𝐷)𝑅) ↔ (𝐴𝐷𝑤) < 𝑅))
216, 19, 7, 9, 20syl22anc 835 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑤𝑆) → (𝑤 ∈ (𝐴(ball‘𝐷)𝑅) ↔ (𝐴𝐷𝑤) < 𝑅))
22 xrltnle 10555 . . . . . . 7 (((𝐴𝐷𝑤) ∈ ℝ*𝑅 ∈ ℝ*) → ((𝐴𝐷𝑤) < 𝑅 ↔ ¬ 𝑅 ≤ (𝐴𝐷𝑤)))
2311, 19, 22syl2anc 584 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑤𝑆) → ((𝐴𝐷𝑤) < 𝑅 ↔ ¬ 𝑅 ≤ (𝐴𝐷𝑤)))
2421, 23bitrd 280 . . . . 5 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑤𝑆) → (𝑤 ∈ (𝐴(ball‘𝐷)𝑅) ↔ ¬ 𝑅 ≤ (𝐴𝐷𝑤)))
2524con2bid 356 . . . 4 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑤𝑆) → (𝑅 ≤ (𝐴𝐷𝑤) ↔ ¬ 𝑤 ∈ (𝐴(ball‘𝐷)𝑅)))
2625ralbidva 3163 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (∀𝑤𝑆 𝑅 ≤ (𝐴𝐷𝑤) ↔ ∀𝑤𝑆 ¬ 𝑤 ∈ (𝐴(ball‘𝐷)𝑅)))
27 ovex 7048 . . . . 5 (𝐴𝐷𝑤) ∈ V
2827rgenw 3117 . . . 4 𝑤𝑆 (𝐴𝐷𝑤) ∈ V
29 breq2 4966 . . . . 5 (𝑧 = (𝐴𝐷𝑤) → (𝑅𝑧𝑅 ≤ (𝐴𝐷𝑤)))
3013, 29ralrnmpt 6725 . . . 4 (∀𝑤𝑆 (𝐴𝐷𝑤) ∈ V → (∀𝑧 ∈ ran (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦))𝑅𝑧 ↔ ∀𝑤𝑆 𝑅 ≤ (𝐴𝐷𝑤)))
3128, 30ax-mp 5 . . 3 (∀𝑧 ∈ ran (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦))𝑅𝑧 ↔ ∀𝑤𝑆 𝑅 ≤ (𝐴𝐷𝑤))
32 disj 4313 . . 3 ((𝑆 ∩ (𝐴(ball‘𝐷)𝑅)) = ∅ ↔ ∀𝑤𝑆 ¬ 𝑤 ∈ (𝐴(ball‘𝐷)𝑅))
3326, 31, 323bitr4g 315 . 2 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (∀𝑧 ∈ ran (𝑦𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦))𝑅𝑧 ↔ (𝑆 ∩ (𝐴(ball‘𝐷)𝑅)) = ∅))
345, 18, 333bitrd 306 1 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑅 ≤ (𝐹𝐴) ↔ (𝑆 ∩ (𝐴(ball‘𝐷)𝑅)) = ∅))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 207  wa 396  w3a 1080   = wceq 1522  wcel 2081  wral 3105  Vcvv 3437  cin 3858  wss 3859  c0 4211   class class class wbr 4962  cmpt 5041  ran crn 5444  cfv 6225  (class class class)co 7016  infcinf 8751  *cxr 10520   < clt 10521  cle 10522  ∞Metcxmet 20212  ballcbl 20214
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1777  ax-4 1791  ax-5 1888  ax-6 1947  ax-7 1992  ax-8 2083  ax-9 2091  ax-10 2112  ax-11 2126  ax-12 2141  ax-13 2344  ax-ext 2769  ax-sep 5094  ax-nul 5101  ax-pow 5157  ax-pr 5221  ax-un 7319  ax-cnex 10439  ax-resscn 10440  ax-1cn 10441  ax-icn 10442  ax-addcl 10443  ax-addrcl 10444  ax-mulcl 10445  ax-mulrcl 10446  ax-mulcom 10447  ax-addass 10448  ax-mulass 10449  ax-distr 10450  ax-i2m1 10451  ax-1ne0 10452  ax-1rid 10453  ax-rnegex 10454  ax-rrecex 10455  ax-cnre 10456  ax-pre-lttri 10457  ax-pre-lttrn 10458  ax-pre-ltadd 10459  ax-pre-mulgt0 10460  ax-pre-sup 10461
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 843  df-3or 1081  df-3an 1082  df-tru 1525  df-ex 1762  df-nf 1766  df-sb 2043  df-mo 2576  df-eu 2612  df-clab 2776  df-cleq 2788  df-clel 2863  df-nfc 2935  df-ne 2985  df-nel 3091  df-ral 3110  df-rex 3111  df-reu 3112  df-rmo 3113  df-rab 3114  df-v 3439  df-sbc 3707  df-csb 3812  df-dif 3862  df-un 3864  df-in 3866  df-ss 3874  df-nul 4212  df-if 4382  df-pw 4455  df-sn 4473  df-pr 4475  df-op 4479  df-uni 4746  df-iun 4827  df-br 4963  df-opab 5025  df-mpt 5042  df-id 5348  df-po 5362  df-so 5363  df-xp 5449  df-rel 5450  df-cnv 5451  df-co 5452  df-dm 5453  df-rn 5454  df-res 5455  df-ima 5456  df-iota 6189  df-fun 6227  df-fn 6228  df-f 6229  df-f1 6230  df-fo 6231  df-f1o 6232  df-fv 6233  df-riota 6977  df-ov 7019  df-oprab 7020  df-mpo 7021  df-1st 7545  df-2nd 7546  df-er 8139  df-map 8258  df-en 8358  df-dom 8359  df-sdom 8360  df-sup 8752  df-inf 8753  df-pnf 10523  df-mnf 10524  df-xr 10525  df-ltxr 10526  df-le 10527  df-sub 10719  df-neg 10720  df-psmet 20219  df-xmet 20220  df-bl 20222
This theorem is referenced by:  metds0  23141  metdstri  23142  metdseq0  23145  lebnumlem3  23250
  Copyright terms: Public domain W3C validator