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Theorem metdstri 23142
Description: A generalization of the triangle inequality to the point-set distance function. Under the usual notation where the same symbol 𝑑 denotes the point-point and point-set distance functions, this theorem would be written 𝑑(𝑎, 𝑆) ≤ 𝑑(𝑎, 𝑏) + 𝑑(𝑏, 𝑆). (Contributed by Mario Carneiro, 4-Sep-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
metdscn.f 𝐹 = (𝑥𝑋 ↦ inf(ran (𝑦𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
Assertion
Ref Expression
metdstri (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐹𝐴) ≤ ((𝐴𝐷𝐵) +𝑒 (𝐹𝐵)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐷,𝑦   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝑆,𝑦   𝑥,𝑋,𝑦
Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem metdstri
StepHypRef Expression
1 simprr 769 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → (𝐹𝐴) ∈ ℝ)
2 simprl 767 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ)
3 rexsub 12476 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹𝐴) ∈ ℝ ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ) → ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) = ((𝐹𝐴) − (𝐴𝐷𝐵)))
41, 2, 3syl2anc 584 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) = ((𝐹𝐴) − (𝐴𝐷𝐵)))
54oveq2d 7032 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) = (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) − (𝐴𝐷𝐵))))
6 simpll 763 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
76adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
8 simprr 769 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → 𝐵𝑋)
98adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → 𝐵𝑋)
10 simprl 767 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → 𝐴𝑋)
1110adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → 𝐴𝑋)
121, 2resubcld 10916 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → ((𝐹𝐴) − (𝐴𝐷𝐵)) ∈ ℝ)
132leidd 11054 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → (𝐴𝐷𝐵) ≤ (𝐴𝐷𝐵))
14 xmetsym 22640 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐴𝑋𝐵𝑋) → (𝐴𝐷𝐵) = (𝐵𝐷𝐴))
156, 10, 8, 14syl3anc 1364 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐴𝐷𝐵) = (𝐵𝐷𝐴))
1615adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → (𝐴𝐷𝐵) = (𝐵𝐷𝐴))
1716eqcomd 2801 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → (𝐵𝐷𝐴) = (𝐴𝐷𝐵))
181recnd 10515 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → (𝐹𝐴) ∈ ℂ)
192recnd 10515 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℂ)
2018, 19nncand 10850 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → ((𝐹𝐴) − ((𝐹𝐴) − (𝐴𝐷𝐵))) = (𝐴𝐷𝐵))
2113, 17, 203brtr4d 4994 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → (𝐵𝐷𝐴) ≤ ((𝐹𝐴) − ((𝐹𝐴) − (𝐴𝐷𝐵))))
22 blss2 22697 . . . . . . . . . . 11 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐵𝑋𝐴𝑋) ∧ (((𝐹𝐴) − (𝐴𝐷𝐵)) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ ∧ (𝐵𝐷𝐴) ≤ ((𝐹𝐴) − ((𝐹𝐴) − (𝐴𝐷𝐵))))) → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) − (𝐴𝐷𝐵))) ⊆ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴)))
237, 9, 11, 12, 1, 21, 22syl33anc 1378 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) − (𝐴𝐷𝐵))) ⊆ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴)))
245, 23eqsstrd 3926 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ)) → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ⊆ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴)))
2524expr 457 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ) → ((𝐹𝐴) ∈ ℝ → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ⊆ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴))))
266adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
278adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → 𝐵𝑋)
28 metdscn.f . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 𝐹 = (𝑥𝑋 ↦ inf(ran (𝑦𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
2928metdsf 23139 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
3029adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
3130, 10ffvelrnd 6717 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐹𝐴) ∈ (0[,]+∞))
32 eliccxr 12673 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹𝐴) ∈ (0[,]+∞) → (𝐹𝐴) ∈ ℝ*)
3331, 32syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐹𝐴) ∈ ℝ*)
3433adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ) → (𝐹𝐴) ∈ ℝ*)
35 xmetcl 22624 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐴𝑋𝐵𝑋) → (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ*)
366, 10, 8, 35syl3anc 1364 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ*)
3736adantr 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ) → (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ*)
3837xnegcld 12543 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ) → -𝑒(𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ*)
3934, 38xaddcld 12544 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ) → ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ∈ ℝ*)
4039adantrr 713 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ∈ ℝ*)
41 pnfxr 10541 . . . . . . . . . . . 12 +∞ ∈ ℝ*
4241a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → +∞ ∈ ℝ*)
43 pnfge 12375 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ∈ ℝ* → ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ≤ +∞)
4440, 43syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ≤ +∞)
45 ssbl 22716 . . . . . . . . . . 11 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐵𝑋) ∧ (((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*) ∧ ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ≤ +∞) → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ⊆ (𝐵(ball‘𝐷)+∞))
4626, 27, 40, 42, 44, 45syl221anc 1374 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ⊆ (𝐵(ball‘𝐷)+∞))
47 simprr 769 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → (𝐹𝐴) = +∞)
4847oveq2d 7032 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴)) = (𝐴(ball‘𝐷)+∞))
4910adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → 𝐴𝑋)
50 simprl 767 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ)
51 xblpnf 22689 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐴𝑋) → (𝐵 ∈ (𝐴(ball‘𝐷)+∞) ↔ (𝐵𝑋 ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ)))
5226, 49, 51syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → (𝐵 ∈ (𝐴(ball‘𝐷)+∞) ↔ (𝐵𝑋 ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ)))
5327, 50, 52mpbir2and 709 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → 𝐵 ∈ (𝐴(ball‘𝐷)+∞))
54 blpnfctr 22729 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐴𝑋𝐵 ∈ (𝐴(ball‘𝐷)+∞)) → (𝐴(ball‘𝐷)+∞) = (𝐵(ball‘𝐷)+∞))
5526, 49, 53, 54syl3anc 1364 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → (𝐴(ball‘𝐷)+∞) = (𝐵(ball‘𝐷)+∞))
5648, 55eqtr2d 2832 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → (𝐵(ball‘𝐷)+∞) = (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴)))
5746, 56sseqtrd 3928 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝐴) = +∞)) → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ⊆ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴)))
5857expr 457 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ) → ((𝐹𝐴) = +∞ → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ⊆ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴))))
59 elxrge0 12695 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹𝐴) ∈ (0[,]+∞) ↔ ((𝐹𝐴) ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ (𝐹𝐴)))
6059simprbi 497 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹𝐴) ∈ (0[,]+∞) → 0 ≤ (𝐹𝐴))
6131, 60syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → 0 ≤ (𝐹𝐴))
62 ge0nemnf 12416 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹𝐴) ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ (𝐹𝐴)) → (𝐹𝐴) ≠ -∞)
6333, 61, 62syl2anc 584 . . . . . . . . . . 11 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐹𝐴) ≠ -∞)
6433, 63jca 512 . . . . . . . . . 10 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → ((𝐹𝐴) ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝐴) ≠ -∞))
6564adantr 481 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ) → ((𝐹𝐴) ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝐴) ≠ -∞))
66 xrnemnf 12362 . . . . . . . . 9 (((𝐹𝐴) ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝐴) ≠ -∞) ↔ ((𝐹𝐴) ∈ ℝ ∨ (𝐹𝐴) = +∞))
6765, 66sylib 219 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ) → ((𝐹𝐴) ∈ ℝ ∨ (𝐹𝐴) = +∞))
6825, 58, 67mpjaod 855 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ) → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ⊆ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴)))
69 pnfnlt 12373 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹𝐴) ∈ ℝ* → ¬ +∞ < (𝐹𝐴))
7033, 69syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → ¬ +∞ < (𝐹𝐴))
7170adantr 481 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) = +∞) → ¬ +∞ < (𝐹𝐴))
7236xnegcld 12543 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → -𝑒(𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ*)
7333, 72xaddcld 12544 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ∈ ℝ*)
74 xbln0 22707 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐵𝑋 ∧ ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ∈ ℝ*) → ((𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ≠ ∅ ↔ 0 < ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))))
756, 8, 73, 74syl3anc 1364 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → ((𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ≠ ∅ ↔ 0 < ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))))
76 xposdif 12505 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ*) → ((𝐴𝐷𝐵) < (𝐹𝐴) ↔ 0 < ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))))
7736, 33, 76syl2anc 584 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → ((𝐴𝐷𝐵) < (𝐹𝐴) ↔ 0 < ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))))
7875, 77bitr4d 283 . . . . . . . . . . 11 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → ((𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ≠ ∅ ↔ (𝐴𝐷𝐵) < (𝐹𝐴)))
79 breq1 4965 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴𝐷𝐵) = +∞ → ((𝐴𝐷𝐵) < (𝐹𝐴) ↔ +∞ < (𝐹𝐴)))
8078, 79sylan9bb 510 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) = +∞) → ((𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ≠ ∅ ↔ +∞ < (𝐹𝐴)))
8180necon1bbid 3023 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) = +∞) → (¬ +∞ < (𝐹𝐴) ↔ (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) = ∅))
8271, 81mpbid 233 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) = +∞) → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) = ∅)
83 0ss 4270 . . . . . . . 8 ∅ ⊆ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴))
8482, 83syl6eqss 3942 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) ∧ (𝐴𝐷𝐵) = +∞) → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ⊆ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴)))
85 xmetge0 22637 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐴𝑋𝐵𝑋) → 0 ≤ (𝐴𝐷𝐵))
866, 10, 8, 85syl3anc 1364 . . . . . . . . . 10 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → 0 ≤ (𝐴𝐷𝐵))
87 ge0nemnf 12416 . . . . . . . . . 10 (((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ (𝐴𝐷𝐵)) → (𝐴𝐷𝐵) ≠ -∞)
8836, 86, 87syl2anc 584 . . . . . . . . 9 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐴𝐷𝐵) ≠ -∞)
8936, 88jca 512 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ* ∧ (𝐴𝐷𝐵) ≠ -∞))
90 xrnemnf 12362 . . . . . . . 8 (((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ* ∧ (𝐴𝐷𝐵) ≠ -∞) ↔ ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∨ (𝐴𝐷𝐵) = +∞))
9189, 90sylib 219 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → ((𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ ∨ (𝐴𝐷𝐵) = +∞))
9268, 84, 91mpjaodan 953 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ⊆ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴)))
93 sslin 4131 . . . . . 6 ((𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵))) ⊆ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴)) → (𝑆 ∩ (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)))) ⊆ (𝑆 ∩ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴))))
9492, 93syl 17 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝑆 ∩ (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)))) ⊆ (𝑆 ∩ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴))))
9533xrleidd 12395 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐹𝐴) ≤ (𝐹𝐴))
96 simplr 765 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → 𝑆𝑋)
9728metdsge 23140 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐴𝑋) ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ*) → ((𝐹𝐴) ≤ (𝐹𝐴) ↔ (𝑆 ∩ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴))) = ∅))
986, 96, 10, 33, 97syl31anc 1366 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → ((𝐹𝐴) ≤ (𝐹𝐴) ↔ (𝑆 ∩ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴))) = ∅))
9995, 98mpbid 233 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝑆 ∩ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴))) = ∅)
100 sseq0 4273 . . . . 5 (((𝑆 ∩ (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)))) ⊆ (𝑆 ∩ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴))) ∧ (𝑆 ∩ (𝐴(ball‘𝐷)(𝐹𝐴))) = ∅) → (𝑆 ∩ (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)))) = ∅)
10194, 99, 100syl2anc 584 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝑆 ∩ (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)))) = ∅)
10228metdsge 23140 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋𝐵𝑋) ∧ ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ∈ ℝ*) → (((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ≤ (𝐹𝐵) ↔ (𝑆 ∩ (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)))) = ∅))
1036, 96, 8, 73, 102syl31anc 1366 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ≤ (𝐹𝐵) ↔ (𝑆 ∩ (𝐵(ball‘𝐷)((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)))) = ∅))
104101, 103mpbird 258 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → ((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ≤ (𝐹𝐵))
10530, 8ffvelrnd 6717 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐹𝐵) ∈ (0[,]+∞))
106 eliccxr 12673 . . . . 5 ((𝐹𝐵) ∈ (0[,]+∞) → (𝐹𝐵) ∈ ℝ*)
107105, 106syl 17 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐹𝐵) ∈ ℝ*)
108 elxrge0 12695 . . . . . 6 ((𝐹𝐵) ∈ (0[,]+∞) ↔ ((𝐹𝐵) ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ (𝐹𝐵)))
109108simprbi 497 . . . . 5 ((𝐹𝐵) ∈ (0[,]+∞) → 0 ≤ (𝐹𝐵))
110105, 109syl 17 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → 0 ≤ (𝐹𝐵))
111 xlesubadd 12506 . . . 4 ((((𝐹𝐴) ∈ ℝ* ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝐵) ∈ ℝ*) ∧ (0 ≤ (𝐹𝐴) ∧ (𝐴𝐷𝐵) ≠ -∞ ∧ 0 ≤ (𝐹𝐵))) → (((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ≤ (𝐹𝐵) ↔ (𝐹𝐴) ≤ ((𝐹𝐵) +𝑒 (𝐴𝐷𝐵))))
11233, 36, 107, 61, 88, 110, 111syl33anc 1378 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (((𝐹𝐴) +𝑒 -𝑒(𝐴𝐷𝐵)) ≤ (𝐹𝐵) ↔ (𝐹𝐴) ≤ ((𝐹𝐵) +𝑒 (𝐴𝐷𝐵))))
113104, 112mpbid 233 . 2 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐹𝐴) ≤ ((𝐹𝐵) +𝑒 (𝐴𝐷𝐵)))
114 xaddcom 12483 . . 3 (((𝐹𝐵) ∈ ℝ* ∧ (𝐴𝐷𝐵) ∈ ℝ*) → ((𝐹𝐵) +𝑒 (𝐴𝐷𝐵)) = ((𝐴𝐷𝐵) +𝑒 (𝐹𝐵)))
115107, 36, 114syl2anc 584 . 2 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → ((𝐹𝐵) +𝑒 (𝐴𝐷𝐵)) = ((𝐴𝐷𝐵) +𝑒 (𝐹𝐵)))
116113, 115breqtrd 4988 1 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) ∧ (𝐴𝑋𝐵𝑋)) → (𝐹𝐴) ≤ ((𝐴𝐷𝐵) +𝑒 (𝐹𝐵)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 207  wa 396  wo 842   = wceq 1522  wcel 2081  wne 2984  cin 3858  wss 3859  c0 4211   class class class wbr 4962  cmpt 5041  ran crn 5444  wf 6221  cfv 6225  (class class class)co 7016  infcinf 8751  cr 10382  0cc0 10383  +∞cpnf 10518  -∞cmnf 10519  *cxr 10520   < clt 10521  cle 10522  cmin 10717  -𝑒cxne 12354   +𝑒 cxad 12355  [,]cicc 12591  ∞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-ec 8141  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-div 11146  df-2 11548  df-rp 12240  df-xneg 12357  df-xadd 12358  df-xmul 12359  df-icc 12595  df-psmet 20219  df-xmet 20220  df-bl 20222
This theorem is referenced by:  metdsle  23143  metdscnlem  23146  metnrmlem1  23150
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