Theorem metequiv 24523

Description: Two ways of saying that two metrics generate the same topology. Two metrics satisfying the right-hand side are said to be (topologically) equivalent. (Contributed by Jeff Hankins, 21-Jun-2009.) (Revised by Mario Carneiro, 12-Nov-2013.)

Hypotheses

Ref	Expression
metequiv.3	⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐶)
metequiv.4	⊢ 𝐾 = (MetOpen‘𝐷)

Assertion

Ref	Expression
metequiv	⊢ ((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋)) → (𝐽 = 𝐾 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (∀𝑟 ∈ ℝ+ ∃𝑠 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑠) ⊆ (𝑥(ball‘𝐶)𝑟) ∧ ∀𝑎 ∈ ℝ+ ∃𝑏 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐶)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑎))))

Distinct variable groups:   𝑠,𝑟,𝑥,𝐶   𝐽,𝑟,𝑠,𝑥   𝐾,𝑟,𝑠,𝑥   𝐷,𝑟,𝑠,𝑥   𝑋,𝑟,𝑠,𝑥   𝑎,𝑏,𝑥,𝐶   𝐷,𝑎,𝑏   𝐽,𝑎,𝑏   𝐾,𝑎,𝑏   𝑋,𝑎,𝑏

Proof of Theorem metequiv

Step	Hyp	Ref	Expression
1		metequiv.3	. . . 4 ⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐶)
2		metequiv.4	. . . 4 ⊢ 𝐾 = (MetOpen‘𝐷)
3	1, 2	metss 24522	. . 3 ⊢ ((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋)) → (𝐽 ⊆ 𝐾 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ∀𝑟 ∈ ℝ+ ∃𝑠 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑠) ⊆ (𝑥(ball‘𝐶)𝑟)))
4	2, 1	metss 24522	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋)) → (𝐾 ⊆ 𝐽 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ∀𝑎 ∈ ℝ+ ∃𝑏 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐶)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑎)))
5	4	ancoms 458	. . 3 ⊢ ((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋)) → (𝐾 ⊆ 𝐽 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ∀𝑎 ∈ ℝ+ ∃𝑏 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐶)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑎)))
6	3, 5	anbi12d 632	. 2 ⊢ ((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋)) → ((𝐽 ⊆ 𝐾 ∧ 𝐾 ⊆ 𝐽) ↔ (∀𝑥 ∈ 𝑋 ∀𝑟 ∈ ℝ+ ∃𝑠 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑠) ⊆ (𝑥(ball‘𝐶)𝑟) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ∀𝑎 ∈ ℝ+ ∃𝑏 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐶)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑎))))
7		eqss 3998	. 2 ⊢ (𝐽 = 𝐾 ↔ (𝐽 ⊆ 𝐾 ∧ 𝐾 ⊆ 𝐽))
8		r19.26 3110	. 2 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝑋 (∀𝑟 ∈ ℝ+ ∃𝑠 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑠) ⊆ (𝑥(ball‘𝐶)𝑟) ∧ ∀𝑎 ∈ ℝ+ ∃𝑏 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐶)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑎)) ↔ (∀𝑥 ∈ 𝑋 ∀𝑟 ∈ ℝ+ ∃𝑠 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑠) ⊆ (𝑥(ball‘𝐶)𝑟) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ∀𝑎 ∈ ℝ+ ∃𝑏 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐶)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑎)))
9	6, 7, 8	3bitr4g 314	1 ⊢ ((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋)) → (𝐽 = 𝐾 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (∀𝑟 ∈ ℝ+ ∃𝑠 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑠) ⊆ (𝑥(ball‘𝐶)𝑟) ∧ ∀𝑎 ∈ ℝ+ ∃𝑏 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐶)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑎))))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1539   ∈ wcel 2107  ∀wral 3060  ∃wrex 3069   ⊆ wss 3950  ‘cfv 6560  (class class class)co 7432  ℝ⁺crp 13035  ∞Metcxmet 21350  ballcbl 21352  MetOpencmopn 21355

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2707  ax-sep 5295  ax-nul 5305  ax-pow 5364  ax-pr 5431  ax-un 7756  ax-cnex 11212  ax-resscn 11213  ax-1cn 11214  ax-icn 11215  ax-addcl 11216  ax-addrcl 11217  ax-mulcl 11218  ax-mulrcl 11219  ax-mulcom 11220  ax-addass 11221  ax-mulass 11222  ax-distr 11223  ax-i2m1 11224  ax-1ne0 11225  ax-1rid 11226  ax-rnegex 11227  ax-rrecex 11228  ax-cnre 11229  ax-pre-lttri 11230  ax-pre-lttrn 11231  ax-pre-ltadd 11232  ax-pre-mulgt0 11233  ax-pre-sup 11234

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-nfc 2891  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3379  df-reu 3380  df-rab 3436  df-v 3481  df-sbc 3788  df-csb 3899  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4907  df-iun 4992  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5577  df-eprel 5583  df-po 5591  df-so 5592  df-fr 5636  df-we 5638  df-xp 5690  df-rel 5691  df-cnv 5692  df-co 5693  df-dm 5694  df-rn 5695  df-res 5696  df-ima 5697  df-pred 6320  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6513  df-fun 6562  df-fn 6563  df-f 6564  df-f1 6565  df-fo 6566  df-f1o 6567  df-fv 6568  df-riota 7389  df-ov 7435  df-oprab 7436  df-mpo 7437  df-om 7889  df-1st 8015  df-2nd 8016  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8412  df-rdg 8451  df-er 8746  df-map 8869  df-en 8987  df-dom 8988  df-sdom 8989  df-sup 9483  df-inf 9484  df-pnf 11298  df-mnf 11299  df-xr 11300  df-ltxr 11301  df-le 11302  df-sub 11495  df-neg 11496  df-div 11922  df-nn 12268  df-2 12330  df-n0 12529  df-z 12616  df-uz 12880  df-q 12992  df-rp 13036  df-xneg 13155  df-xadd 13156  df-xmul 13157  df-topgen 17489  df-psmet 21357  df-xmet 21358  df-bl 21360  df-mopn 21361  df-bases 22954

This theorem is referenced by:  metequiv2  24524