Theorem metnrm 25076

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 24653	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Top)
3		eqid 2765	. . . . 5 ⊢ (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑥 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < )) = (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑥 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))
4		simp1 1154	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
5		simp2l 1218	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → 𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽))
6		simp2r 1219	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽))
7		simp3 1156	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅)
8		eqid 2765	. . . . 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 2765	. . . . 5 ⊢ (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < )) = (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))
10		eqid 2765	. . . . 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 25075	. . . 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 1139	. . 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 3210	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)∀𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)((𝑥 ∩ 𝑦) = ∅ → ∃𝑧 ∈ 𝐽 ∃𝑤 ∈ 𝐽 (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑤 ∧ (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅)))
14		isnrm3 23571	. 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 595	1 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Nrm)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  ∀wral 3081  ∃wrex 3091   ∩ cin 3905   ⊆ wss 3906  ∅c0 4286  ifcif 4489  ∪ ciun 4958   class class class wbr 5111   ↦ cmpt 5194  ran crn 5664  ‘cfv 6541  (class class class)co 7420  infcinf 9409  1c1 11121  ℝ^*cxr 11262   < clt 11263   ≤ cle 11264   / cdiv 11891  2c2 12315  ∞Metcxmet 21562  ballcbl 21564  MetOpencmopn 21567  Topctop 23105  Clsdccld 23228  Nrmcnrm 23522

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7743  ax-cnex 11176  ax-resscn 11177  ax-1cn 11178  ax-icn 11179  ax-addcl 11180  ax-addrcl 11181  ax-mulcl 11182  ax-mulrcl 11183  ax-mulcom 11184  ax-addass 11185  ax-mulass 11186  ax-distr 11187  ax-i2m1 11188  ax-1ne0 11189  ax-1rid 11190  ax-rnegex 11191  ax-rrecex 11192  ax-cnre 11193  ax-pre-lttri 11194  ax-pre-lttrn 11195  ax-pre-ltadd 11196  ax-pre-mulgt0 11197  ax-pre-sup 11198

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-iin 4961  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6307  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6497  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7870  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8365  df-rdg 8404  df-er 8701  df-ec 8703  df-map 8833  df-en 8951  df-dom 8952  df-sdom 8953  df-sup 9410  df-inf 9411  df-pnf 11265  df-mnf 11266  df-xr 11267  df-ltxr 11268  df-le 11269  df-sub 11463  df-neg 11464  df-div 11892  df-nn 12254  df-2 12323  df-n0 12525  df-z 12612  df-uz 12884  df-q 12994  df-rp 13038  df-xneg 13158  df-xadd 13159  df-xmul 13160  df-icc 13400  df-topgen 17523  df-psmet 21569  df-xmet 21570  df-bl 21572  df-mopn 21573  df-top 23106  df-topon 23123  df-bases 23158  df-cld 23231  df-ntr 23232  df-cls 23233  df-nrm 23529

This theorem is used by:  metreg  25077