Theorem metdsre 24016

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 4280	. . 3 ⊢ (𝑆 ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧 ∈ 𝑆)
2		metxmet 23487	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐷 ∈ (Met‘𝑋) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
3		metdscn.f	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
4	3	metdsf 24011	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
5	2, 4	sylan 580	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
6	5	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
7	6	ffnd 6601	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → 𝐹 Fn 𝑋)
8	5	adantr 481	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
9		simprr 770	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → 𝑤 ∈ 𝑋)
10	8, 9	ffvelrnd 6962	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑤) ∈ (0[,]+∞))
11		eliccxr 13167	. . . . . . . . . 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 764	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → 𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
14		simpr 485	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
15	14	sselda 3921	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → 𝑧 ∈ 𝑋)
16	15	adantrr 714	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → 𝑧 ∈ 𝑋)
17		metcl 23485	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) → (𝑧𝐷𝑤) ∈ ℝ)
18	13, 16, 9, 17	syl3anc 1370	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → (𝑧𝐷𝑤) ∈ ℝ)
19		elxrge0 13189	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹‘𝑤) ∈ (0[,]+∞) ↔ ((𝐹‘𝑤) ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ (𝐹‘𝑤)))
20	19	simprbi 497	. . . . . . . . . 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 24015	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑤) ≤ (𝑧𝐷𝑤))
23	2, 22	sylanl1 677	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑤) ≤ (𝑧𝐷𝑤))
24		xrrege0 12908	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐹‘𝑤) ∈ ℝ* ∧ (𝑧𝐷𝑤) ∈ ℝ) ∧ (0 ≤ (𝐹‘𝑤) ∧ (𝐹‘𝑤) ≤ (𝑧𝐷𝑤))) → (𝐹‘𝑤) ∈ ℝ)
25	12, 18, 21, 23, 24	syl22anc 836	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑤) ∈ ℝ)
26	25	anassrs 468	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) → (𝐹‘𝑤) ∈ ℝ)
27	26	ralrimiva 3103	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → ∀𝑤 ∈ 𝑋 (𝐹‘𝑤) ∈ ℝ)
28		ffnfv 6992	. . . . . 6 ⊢ (𝐹:𝑋⟶ℝ ↔ (𝐹 Fn 𝑋 ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑋 (𝐹‘𝑤) ∈ ℝ))
29	7, 27, 28	sylanbrc 583	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → 𝐹:𝑋⟶ℝ)
30	29	ex 413	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → (𝑧 ∈ 𝑆 → 𝐹:𝑋⟶ℝ))
31	30	exlimdv 1936	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → (∃𝑧 𝑧 ∈ 𝑆 → 𝐹:𝑋⟶ℝ))
32	1, 31	syl5bi 241	. 2 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → (𝑆 ≠ ∅ → 𝐹:𝑋⟶ℝ))
33	32	3impia 1116	1 ⊢ ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → 𝐹:𝑋⟶ℝ)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1086   = wceq 1539  ∃wex 1782   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2943  ∀wral 3064   ⊆ wss 3887  ∅c0 4256   class class class wbr 5074   ↦ cmpt 5157  ran crn 5590   Fn wfn 6428  ⟶wf 6429  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275  infcinf 9200  ℝcr 10870  0cc0 10871  +∞cpnf 11006  ℝ^*cxr 11008   < clt 11009   ≤ cle 11010  [,]cicc 13082  ∞Metcxmet 20582  Metcmet 20583

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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948  ax-pre-sup 10949

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-rmo 3071  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-id 5489  df-po 5503  df-so 5504  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-er 8498  df-ec 8500  df-map 8617  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-sup 9201  df-inf 9202  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-div 11633  df-2 12036  df-rp 12731  df-xneg 12848  df-xadd 12849  df-xmul 12850  df-icc 13086  df-psmet 20589  df-xmet 20590  df-met 20591  df-bl 20592

This theorem is referenced by:  metdscn2  24020  lebnumlem1  24124  lebnumlem3  24126