Theorem metequiv 24474

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 24473	. . 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 24473	. . . 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 633	. 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 3937	. 2 ⊢ (𝐽 = 𝐾 ↔ (𝐽 ⊆ 𝐾 ∧ 𝐾 ⊆ 𝐽))
8		r19.26 3097	. 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 1542   ∈ wcel 2114  ∀wral 3051  ∃wrex 3061   ⊆ wss 3889  ‘cfv 6498  (class class class)co 7367  ℝ⁺crp 12942  ∞Metcxmet 21337  ballcbl 21339  MetOpencmopn 21342

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2708  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115  ax-pre-sup 11116

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3062  df-rmo 3342  df-reu 3343  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-pss 3909  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4851  df-iun 4935  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-tr 5193  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6265  df-ord 6326  df-on 6327  df-lim 6328  df-suc 6329  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-om 7818  df-1st 7942  df-2nd 7943  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-er 8643  df-map 8775  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-sup 9355  df-inf 9356  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-div 11808  df-nn 12175  df-2 12244  df-n0 12438  df-z 12525  df-uz 12789  df-q 12899  df-rp 12943  df-xneg 13063  df-xadd 13064  df-xmul 13065  df-topgen 17406  df-psmet 21344  df-xmet 21345  df-bl 21347  df-mopn 21348  df-bases 22911

This theorem is referenced by:  metequiv2  24475