Theorem metnrm 24989

Description: A metric space is normal. (Contributed by Jeff Hankins, 31-Aug-2013.) (Revised by Mario Carneiro, 5-Sep-2015.) (Proof shortened by AV, 30-Sep-2020.)

Hypothesis

Ref	Expression
metnrm.j	⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)

Assertion

Ref	Expression
metnrm	⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Nrm)

Proof of Theorem metnrm

Dummy variables 𝑡 𝑠 𝑢 𝑣 𝑤 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		metnrm.j	. . 3 ⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
2	1	mopntop 24566	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Top)
3		eqid 2769	. . . . 5 ⊢ (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑥 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < )) = (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑥 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))
4		simp1 1152	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
5		simp2l 1216	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → 𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽))
6		simp2r 1217	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽))
7		simp3 1154	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅)
8		eqid 2769	. . . . 5 ⊢ ∪ 𝑠 ∈ 𝑦 (𝑠(ball‘𝐷)(if(1 ≤ ((𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑥 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))‘𝑠), 1, ((𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑥 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))‘𝑠)) / 2)) = ∪ 𝑠 ∈ 𝑦 (𝑠(ball‘𝐷)(if(1 ≤ ((𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑥 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))‘𝑠), 1, ((𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑥 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))‘𝑠)) / 2))
9		eqid 2769	. . . . 5 ⊢ (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < )) = (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))
10		eqid 2769	. . . . 5 ⊢ ∪ 𝑡 ∈ 𝑥 (𝑡(ball‘𝐷)(if(1 ≤ ((𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))‘𝑡), 1, ((𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))‘𝑡)) / 2)) = ∪ 𝑡 ∈ 𝑥 (𝑡(ball‘𝐷)(if(1 ≤ ((𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))‘𝑡), 1, ((𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))‘𝑡)) / 2))
11	3, 1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10	metnrmlem3 24988	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → ∃𝑧 ∈ 𝐽 ∃𝑤 ∈ 𝐽 (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑤 ∧ (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅))
12	11	3expia 1137	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽))) → ((𝑥 ∩ 𝑦) = ∅ → ∃𝑧 ∈ 𝐽 ∃𝑤 ∈ 𝐽 (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑤 ∧ (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅)))
13	12	ralrimivva 3214	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)∀𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)((𝑥 ∩ 𝑦) = ∅ → ∃𝑧 ∈ 𝐽 ∃𝑤 ∈ 𝐽 (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑤 ∧ (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅)))
14		isnrm3 23485	. 2 ⊢ (𝐽 ∈ Nrm ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)∀𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)((𝑥 ∩ 𝑦) = ∅ → ∃𝑧 ∈ 𝐽 ∃𝑤 ∈ 𝐽 (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑤 ∧ (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅))))
15	2, 13, 14	sylanbrc 594	1 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Nrm)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   ∧ w3a 1101   = wceq 1567   ∈ wcel 2149  ∀wral 3085  ∃wrex 3095   ∩ cin 3912   ⊆ wss 3913  ∅c0 4294  ifcif 4492  ∪ ciun 4960   class class class wbr 5113   ↦ cmpt 5196  ran crn 5663  ‘cfv 6537  (class class class)co 7411  infcinf 9401  1c1 11101  ℝ^*cxr 11242   < clt 11243   ≤ cle 11244   / cdiv 11871  2c2 12295  ∞Metcxmet 21476  ballcbl 21478  MetOpencmopn 21481  Topctop 23019  Clsdccld 23142  Nrmcnrm 23436

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-rep 5242  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733  ax-cnex 11156  ax-resscn 11157  ax-1cn 11158  ax-icn 11159  ax-addcl 11160  ax-addrcl 11161  ax-mulcl 11162  ax-mulrcl 11163  ax-mulcom 11164  ax-addass 11165  ax-mulass 11166  ax-distr 11167  ax-i2m1 11168  ax-1ne0 11169  ax-1rid 11170  ax-rnegex 11171  ax-rrecex 11172  ax-cnre 11173  ax-pre-lttri 11174  ax-pre-lttrn 11175  ax-pre-ltadd 11176  ax-pre-mulgt0 11177  ax-pre-sup 11178

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4877  df-int 4917  df-iun 4962  df-iin 4963  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8358  df-rdg 8397  df-er 8694  df-ec 8696  df-map 8826  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-sup 9402  df-inf 9403  df-pnf 11245  df-mnf 11246  df-xr 11247  df-ltxr 11248  df-le 11249  df-sub 11443  df-neg 11444  df-div 11872  df-nn 12234  df-2 12303  df-n0 12505  df-z 12592  df-uz 12863  df-q 12973  df-rp 13017  df-xneg 13137  df-xadd 13138  df-xmul 13139  df-icc 13379  df-topgen 17496  df-psmet 21483  df-xmet 21484  df-bl 21486  df-mopn 21487  df-top 23020  df-topon 23037  df-bases 23072  df-cld 23145  df-ntr 23146  df-cls 23147  df-nrm 23443

This theorem is referenced by:  metreg  24990