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

Theorem metdsge 24585
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 = (π‘₯ ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (π‘₯𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
Assertion
Ref Expression
metdsge (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (𝑅 ≀ (πΉβ€˜π΄) ↔ (𝑆 ∩ (𝐴(ballβ€˜π·)𝑅)) = βˆ…))
Distinct variable groups:   π‘₯,𝑦,𝐴   π‘₯,𝐷,𝑦   π‘₯,𝑆,𝑦   π‘₯,𝑋,𝑦
Allowed substitution hints:   𝑅(π‘₯,𝑦)   𝐹(π‘₯,𝑦)

Proof of Theorem metdsge
Dummy variables 𝑀 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl3 1191 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ 𝐴 ∈ 𝑋)
2 metdscn.f . . . . 5 𝐹 = (π‘₯ ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (π‘₯𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
32metdsval 24583 . . . 4 (𝐴 ∈ 𝑋 β†’ (πΉβ€˜π΄) = inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
41, 3syl 17 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (πΉβ€˜π΄) = inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
54breq2d 5159 . 2 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (𝑅 ≀ (πΉβ€˜π΄) ↔ 𝑅 ≀ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)), ℝ*, < )))
6 simpll1 1210 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) β†’ 𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹))
71adantr 479 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) β†’ 𝐴 ∈ 𝑋)
8 simpl2 1190 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ 𝑆 βŠ† 𝑋)
98sselda 3981 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) β†’ 𝑀 ∈ 𝑋)
10 xmetcl 24057 . . . . . 6 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝑀 ∈ 𝑋) β†’ (𝐴𝐷𝑀) ∈ ℝ*)
116, 7, 9, 10syl3anc 1369 . . . . 5 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) β†’ (𝐴𝐷𝑀) ∈ ℝ*)
12 oveq2 7419 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑀 β†’ (𝐴𝐷𝑦) = (𝐴𝐷𝑀))
1312cbvmptv 5260 . . . . 5 (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)) = (𝑀 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑀))
1411, 13fmptd 7114 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)):π‘†βŸΆβ„*)
1514frnd 6724 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)) βŠ† ℝ*)
16 simpr 483 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ 𝑅 ∈ ℝ*)
17 infxrgelb 13318 . . 3 ((ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)) βŠ† ℝ* ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (𝑅 ≀ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ↔ βˆ€π‘§ ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦))𝑅 ≀ 𝑧))
1815, 16, 17syl2anc 582 . 2 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (𝑅 ≀ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ↔ βˆ€π‘§ ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦))𝑅 ≀ 𝑧))
1916adantr 479 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) β†’ 𝑅 ∈ ℝ*)
20 elbl2 24116 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝑀 ∈ 𝑋)) β†’ (𝑀 ∈ (𝐴(ballβ€˜π·)𝑅) ↔ (𝐴𝐷𝑀) < 𝑅))
216, 19, 7, 9, 20syl22anc 835 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) β†’ (𝑀 ∈ (𝐴(ballβ€˜π·)𝑅) ↔ (𝐴𝐷𝑀) < 𝑅))
22 xrltnle 11285 . . . . . . 7 (((𝐴𝐷𝑀) ∈ ℝ* ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ ((𝐴𝐷𝑀) < 𝑅 ↔ Β¬ 𝑅 ≀ (𝐴𝐷𝑀)))
2311, 19, 22syl2anc 582 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) β†’ ((𝐴𝐷𝑀) < 𝑅 ↔ Β¬ 𝑅 ≀ (𝐴𝐷𝑀)))
2421, 23bitrd 278 . . . . 5 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) β†’ (𝑀 ∈ (𝐴(ballβ€˜π·)𝑅) ↔ Β¬ 𝑅 ≀ (𝐴𝐷𝑀)))
2524con2bid 353 . . . 4 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) β†’ (𝑅 ≀ (𝐴𝐷𝑀) ↔ Β¬ 𝑀 ∈ (𝐴(ballβ€˜π·)𝑅)))
2625ralbidva 3173 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (βˆ€π‘€ ∈ 𝑆 𝑅 ≀ (𝐴𝐷𝑀) ↔ βˆ€π‘€ ∈ 𝑆 Β¬ 𝑀 ∈ (𝐴(ballβ€˜π·)𝑅)))
27 ovex 7444 . . . . 5 (𝐴𝐷𝑀) ∈ V
2827rgenw 3063 . . . 4 βˆ€π‘€ ∈ 𝑆 (𝐴𝐷𝑀) ∈ V
29 breq2 5151 . . . . 5 (𝑧 = (𝐴𝐷𝑀) β†’ (𝑅 ≀ 𝑧 ↔ 𝑅 ≀ (𝐴𝐷𝑀)))
3013, 29ralrnmptw 7094 . . . 4 (βˆ€π‘€ ∈ 𝑆 (𝐴𝐷𝑀) ∈ V β†’ (βˆ€π‘§ ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦))𝑅 ≀ 𝑧 ↔ βˆ€π‘€ ∈ 𝑆 𝑅 ≀ (𝐴𝐷𝑀)))
3128, 30ax-mp 5 . . 3 (βˆ€π‘§ ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦))𝑅 ≀ 𝑧 ↔ βˆ€π‘€ ∈ 𝑆 𝑅 ≀ (𝐴𝐷𝑀))
32 disj 4446 . . 3 ((𝑆 ∩ (𝐴(ballβ€˜π·)𝑅)) = βˆ… ↔ βˆ€π‘€ ∈ 𝑆 Β¬ 𝑀 ∈ (𝐴(ballβ€˜π·)𝑅))
3326, 31, 323bitr4g 313 . 2 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (βˆ€π‘§ ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝐴𝐷𝑦))𝑅 ≀ 𝑧 ↔ (𝑆 ∩ (𝐴(ballβ€˜π·)𝑅)) = βˆ…))
345, 18, 333bitrd 304 1 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑆 βŠ† 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (𝑅 ≀ (πΉβ€˜π΄) ↔ (𝑆 ∩ (𝐴(ballβ€˜π·)𝑅)) = βˆ…))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 394   ∧ w3a 1085   = wceq 1539   ∈ wcel 2104  βˆ€wral 3059  Vcvv 3472   ∩ cin 3946   βŠ† wss 3947  βˆ…c0 4321   class class class wbr 5147   ↦ cmpt 5230  ran crn 5676  β€˜cfv 6542  (class class class)co 7411  infcinf 9438  β„*cxr 11251   < clt 11252   ≀ cle 11253  βˆžMetcxmet 21129  ballcbl 21131
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1911  ax-6 1969  ax-7 2009  ax-8 2106  ax-9 2114  ax-10 2135  ax-11 2152  ax-12 2169  ax-ext 2701  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7727  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 395  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2532  df-eu 2561  df-clab 2708  df-cleq 2722  df-clel 2808  df-nfc 2883  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3474  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-id 5573  df-po 5587  df-so 5588  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-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-er 8705  df-map 8824  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-sup 9439  df-inf 9440  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-psmet 21136  df-xmet 21137  df-bl 21139
This theorem is referenced by:  metds0  24586  metdstri  24587  metdseq0  24590  lebnumlem3  24709
  Copyright terms: Public domain W3C validator