Theorem metdsre 24351

Description: The distance from a point to a nonempty set in a proper metric space is a real number. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Sep-2015.)

Hypothesis

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

Assertion

Ref	Expression
metdsre	⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → 𝐹:𝑋⟶ℝ)

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

Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem metdsre

Dummy variables 𝑤 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		n0 4345	. . 3 ⊢ (𝑆 ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧 ∈ 𝑆)
2		metxmet 23822	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐷 ∈ (Met‘𝑋) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
3		metdscn.f	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
4	3	metdsf 24346	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
5	2, 4	sylan 581	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
6	5	adantr 482	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
7	6	ffnd 6715	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → 𝐹 Fn 𝑋)
8	5	adantr 482	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
9		simprr 772	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → 𝑤 ∈ 𝑋)
10	8, 9	ffvelcdmd 7083	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑤) ∈ (0[,]+∞))
11		eliccxr 13408	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐹‘𝑤) ∈ (0[,]+∞) → (𝐹‘𝑤) ∈ ℝ*)
12	10, 11	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑤) ∈ ℝ*)
13		simpll 766	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → 𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
14		simpr 486	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
15	14	sselda 3981	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → 𝑧 ∈ 𝑋)
16	15	adantrr 716	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → 𝑧 ∈ 𝑋)
17		metcl 23820	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) → (𝑧𝐷𝑤) ∈ ℝ)
18	13, 16, 9, 17	syl3anc 1372	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → (𝑧𝐷𝑤) ∈ ℝ)
19		elxrge0 13430	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹‘𝑤) ∈ (0[,]+∞) ↔ ((𝐹‘𝑤) ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ (𝐹‘𝑤)))
20	19	simprbi 498	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐹‘𝑤) ∈ (0[,]+∞) → 0 ≤ (𝐹‘𝑤))
21	10, 20	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → 0 ≤ (𝐹‘𝑤))
22	3	metdsle 24350	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑤) ≤ (𝑧𝐷𝑤))
23	2, 22	sylanl1 679	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑤) ≤ (𝑧𝐷𝑤))
24		xrrege0 13149	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐹‘𝑤) ∈ ℝ* ∧ (𝑧𝐷𝑤) ∈ ℝ) ∧ (0 ≤ (𝐹‘𝑤) ∧ (𝐹‘𝑤) ≤ (𝑧𝐷𝑤))) → (𝐹‘𝑤) ∈ ℝ)
25	12, 18, 21, 23, 24	syl22anc 838	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑤) ∈ ℝ)
26	25	anassrs 469	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) → (𝐹‘𝑤) ∈ ℝ)
27	26	ralrimiva 3147	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → ∀𝑤 ∈ 𝑋 (𝐹‘𝑤) ∈ ℝ)
28		ffnfv 7113	. . . . . 6 ⊢ (𝐹:𝑋⟶ℝ ↔ (𝐹 Fn 𝑋 ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑋 (𝐹‘𝑤) ∈ ℝ))
29	7, 27, 28	sylanbrc 584	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → 𝐹:𝑋⟶ℝ)
30	29	ex 414	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → (𝑧 ∈ 𝑆 → 𝐹:𝑋⟶ℝ))
31	30	exlimdv 1937	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → (∃𝑧 𝑧 ∈ 𝑆 → 𝐹:𝑋⟶ℝ))
32	1, 31	biimtrid 241	. 2 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → (𝑆 ≠ ∅ → 𝐹:𝑋⟶ℝ))
33	32	3impia 1118	1 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → 𝐹:𝑋⟶ℝ)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 397   ∧ w3a 1088   = wceq 1542  ∃wex 1782   ∈ wcel 2107   ≠ wne 2941  ∀wral 3062   ⊆ wss 3947  ∅c0 4321   class class class wbr 5147   ↦ cmpt 5230  ran crn 5676   Fn wfn 6535  ⟶wf 6536  ‘cfv 6540  (class class class)co 7404  infcinf 9432  ℝcr 11105  0cc0 11106  +∞cpnf 11241  ℝ^*cxr 11243   < clt 11244   ≤ cle 11245  [,]cicc 13323  ∞Metcxmet 20914  Metcmet 20915

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7720  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  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 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7360  df-ov 7407  df-oprab 7408  df-mpo 7409  df-1st 7970  df-2nd 7971  df-er 8699  df-ec 8701  df-map 8818  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-sup 9433  df-inf 9434  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-2 12271  df-rp 12971  df-xneg 13088  df-xadd 13089  df-xmul 13090  df-icc 13327  df-psmet 20921  df-xmet 20922  df-met 20923  df-bl 20924

This theorem is referenced by:  metdscn2  24355  lebnumlem1  24459  lebnumlem3  24461