Theorem metnrm 25003

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 24580	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Top)
3		eqid 2770	. . . . 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 2770	. . . . 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 2770	. . . . 5 ⊢ (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < )) = (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))
10		eqid 2770	. . . . 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 25002	. . . 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 3215	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)∀𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)((𝑥 ∩ 𝑦) = ∅ → ∃𝑧 ∈ 𝐽 ∃𝑤 ∈ 𝐽 (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑤 ∧ (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅)))
14		isnrm3 23499	. 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 1568   ∈ wcel 2150  ∀wral 3086  ∃wrex 3096   ∩ cin 3912   ⊆ wss 3913  ∅c0 4294  ifcif 4492  ∪ ciun 4961   class class class wbr 5114   ↦ cmpt 5197  ran crn 5666  ‘cfv 6540  (class class class)co 7414  infcinf 9404  1c1 11104  ℝ^*cxr 11245   < clt 11246   ≤ cle 11247   / cdiv 11874  2c2 12298  ∞Metcxmet 21490  ballcbl 21492  MetOpencmopn 21495  Topctop 23033  Clsdccld 23156  Nrmcnrm 23450

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1823  ax-4 1837  ax-5 1938  ax-6 1995  ax-7 2036  ax-8 2152  ax-9 2160  ax-10 2183  ax-11 2199  ax-12 2220  ax-ext 2742  ax-rep 5243  ax-sep 5262  ax-nul 5274  ax-pow 5340  ax-pr 5408  ax-un 7736  ax-cnex 11159  ax-resscn 11160  ax-1cn 11161  ax-icn 11162  ax-addcl 11163  ax-addrcl 11164  ax-mulcl 11165  ax-mulrcl 11166  ax-mulcom 11167  ax-addass 11168  ax-mulass 11169  ax-distr 11170  ax-i2m1 11171  ax-1ne0 11172  ax-1rid 11173  ax-rnegex 11174  ax-rrecex 11175  ax-cnre 11176  ax-pre-lttri 11177  ax-pre-lttrn 11178  ax-pre-ltadd 11179  ax-pre-mulgt0 11180  ax-pre-sup 11181

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1571  df-fal 1581  df-ex 1808  df-nf 1812  df-sb 2099  df-mo 2574  df-eu 2604  df-clab 2749  df-cleq 2762  df-clel 2845  df-nfc 2919  df-ne 2966  df-nel 3072  df-ral 3087  df-rex 3097  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3464  df-sbc 3753  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 4878  df-int 4918  df-iun 4963  df-iin 4964  df-br 5115  df-opab 5179  df-mpt 5198  df-tr 5224  df-id 5560  df-eprel 5565  df-po 5573  df-so 5574  df-fr 5618  df-we 5620  df-xp 5671  df-rel 5672  df-cnv 5673  df-co 5674  df-dm 5675  df-rn 5676  df-res 5677  df-ima 5678  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7371  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7866  df-1st 7989  df-2nd 7990  df-frecs 8281  df-wrecs 8312  df-recs 8361  df-rdg 8400  df-er 8697  df-ec 8699  df-map 8829  df-en 8947  df-dom 8948  df-sdom 8949  df-sup 9405  df-inf 9406  df-pnf 11248  df-mnf 11249  df-xr 11250  df-ltxr 11251  df-le 11252  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11875  df-nn 12237  df-2 12306  df-n0 12508  df-z 12595  df-uz 12866  df-q 12976  df-rp 13020  df-xneg 13140  df-xadd 13141  df-xmul 13142  df-icc 13382  df-topgen 17499  df-psmet 21497  df-xmet 21498  df-bl 21500  df-mopn 21501  df-top 23034  df-topon 23051  df-bases 23086  df-cld 23159  df-ntr 23160  df-cls 23161  df-nrm 23457

This theorem is referenced by:  metreg  25004