Theorem metequiv 24623

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 24622	. . 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 24622	. . . 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 463	. . 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 643	. 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 3954	. 2 ⊢ (𝐽 = 𝐾 ↔ (𝐽 ⊆ 𝐾 ∧ 𝐾 ⊆ 𝐽))
8		r19.26 3125	. 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 317	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 209   ∧ wa 400   = wceq 1563   ∈ wcel 2145  ∀wral 3079  ∃wrex 3089   ⊆ wss 3907  ‘cfv 6525  (class class class)co 7400  ℝ⁺crp 13004  ∞Metcxmet 21464  ballcbl 21466  MetOpencmopn 21469

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-sep 5250  ax-nul 5260  ax-pow 5326  ax-pr 5394  ax-un 7722  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165  ax-pre-sup 11166

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-op 4592  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5105  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6291  df-ord 6352  df-on 6353  df-lim 6354  df-suc 6355  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-er 8682  df-map 8814  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-sup 9390  df-inf 9391  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-div 11860  df-nn 12222  df-2 12291  df-n0 12493  df-z 12580  df-uz 12851  df-q 12961  df-rp 13005  df-xneg 13125  df-xadd 13126  df-xmul 13127  df-topgen 17484  df-psmet 21471  df-xmet 21472  df-bl 21474  df-mopn 21475  df-bases 23060

This theorem is referenced by:  metequiv2  24624