Theorem metequiv 24425

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 24424	. . 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 24424	. . . 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 3950	. 2 ⊢ (𝐽 = 𝐾 ↔ (𝐽 ⊆ 𝐾 ∧ 𝐾 ⊆ 𝐽))
8		r19.26 3092	. 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 1541   ∈ wcel 2111  ∀wral 3047  ∃wrex 3056   ⊆ wss 3902  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346  ℝ⁺crp 12890  ∞Metcxmet 21277  ballcbl 21279  MetOpencmopn 21282

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-sep 5234  ax-nul 5244  ax-pow 5303  ax-pr 5370  ax-un 7668  ax-cnex 11062  ax-resscn 11063  ax-1cn 11064  ax-icn 11065  ax-addcl 11066  ax-addrcl 11067  ax-mulcl 11068  ax-mulrcl 11069  ax-mulcom 11070  ax-addass 11071  ax-mulass 11072  ax-distr 11073  ax-i2m1 11074  ax-1ne0 11075  ax-1rid 11076  ax-rnegex 11077  ax-rrecex 11078  ax-cnre 11079  ax-pre-lttri 11080  ax-pre-lttrn 11081  ax-pre-ltadd 11082  ax-pre-mulgt0 11083  ax-pre-sup 11084

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4284  df-if 4476  df-pw 4552  df-sn 4577  df-pr 4579  df-op 4583  df-uni 4860  df-iun 4943  df-br 5092  df-opab 5154  df-mpt 5173  df-tr 5199  df-id 5511  df-eprel 5516  df-po 5524  df-so 5525  df-fr 5569  df-we 5571  df-xp 5622  df-rel 5623  df-cnv 5624  df-co 5625  df-dm 5626  df-rn 5627  df-res 5628  df-ima 5629  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-er 8622  df-map 8752  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-sup 9326  df-inf 9327  df-pnf 11148  df-mnf 11149  df-xr 11150  df-ltxr 11151  df-le 11152  df-sub 11346  df-neg 11347  df-div 11775  df-nn 12126  df-2 12188  df-n0 12382  df-z 12469  df-uz 12733  df-q 12847  df-rp 12891  df-xneg 13011  df-xadd 13012  df-xmul 13013  df-topgen 17347  df-psmet 21284  df-xmet 21285  df-bl 21287  df-mopn 21288  df-bases 22862

This theorem is referenced by:  metequiv2  24426