Theorem metnrm 23035

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 22615	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Top)
3		eqid 2825	. . . . 5 ⊢ (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑥 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < )) = (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑥 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))
4		simp1 1172	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
5		simp2l 1262	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → 𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽))
6		simp2r 1263	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽))
7		simp3 1174	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅)
8		eqid 2825	. . . . 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 2825	. . . . 5 ⊢ (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < )) = (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))
10		eqid 2825	. . . . 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 23034	. . . 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 1156	. . 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 3180	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)∀𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)((𝑥 ∩ 𝑦) = ∅ → ∃𝑧 ∈ 𝐽 ∃𝑤 ∈ 𝐽 (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑤 ∧ (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅)))
14		isnrm3 21534	. 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 580	1 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Nrm)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 386   ∧ w3a 1113   = wceq 1658   ∈ wcel 2166  ∀wral 3117  ∃wrex 3118   ∩ cin 3797   ⊆ wss 3798  ∅c0 4144  ifcif 4306  ∪ ciun 4740   class class class wbr 4873   ↦ cmpt 4952  ran crn 5343  ‘cfv 6123  (class class class)co 6905  infcinf 8616  1c1 10253  ℝ^*cxr 10390   < clt 10391   ≤ cle 10392   / cdiv 11009  2c2 11406  ∞Metcxmet 20091  ballcbl 20093  MetOpencmopn 20096  Topctop 21068  Clsdccld 21191  Nrmcnrm 21485

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1896  ax-4 1910  ax-5 2011  ax-6 2077  ax-7 2114  ax-8 2168  ax-9 2175  ax-10 2194  ax-11 2209  ax-12 2222  ax-13 2391  ax-ext 2803  ax-rep 4994  ax-sep 5005  ax-nul 5013  ax-pow 5065  ax-pr 5127  ax-un 7209  ax-cnex 10308  ax-resscn 10309  ax-1cn 10310  ax-icn 10311  ax-addcl 10312  ax-addrcl 10313  ax-mulcl 10314  ax-mulrcl 10315  ax-mulcom 10316  ax-addass 10317  ax-mulass 10318  ax-distr 10319  ax-i2m1 10320  ax-1ne0 10321  ax-1rid 10322  ax-rnegex 10323  ax-rrecex 10324  ax-cnre 10325  ax-pre-lttri 10326  ax-pre-lttrn 10327  ax-pre-ltadd 10328  ax-pre-mulgt0 10329  ax-pre-sup 10330

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 881  df-3or 1114  df-3an 1115  df-tru 1662  df-ex 1881  df-nf 1885  df-sb 2070  df-mo 2605  df-eu 2640  df-clab 2812  df-cleq 2818  df-clel 2821  df-nfc 2958  df-ne 3000  df-nel 3103  df-ral 3122  df-rex 3123  df-reu 3124  df-rmo 3125  df-rab 3126  df-v 3416  df-sbc 3663  df-csb 3758  df-dif 3801  df-un 3803  df-in 3805  df-ss 3812  df-pss 3814  df-nul 4145  df-if 4307  df-pw 4380  df-sn 4398  df-pr 4400  df-tp 4402  df-op 4404  df-uni 4659  df-int 4698  df-iun 4742  df-iin 4743  df-br 4874  df-opab 4936  df-mpt 4953  df-tr 4976  df-id 5250  df-eprel 5255  df-po 5263  df-so 5264  df-fr 5301  df-we 5303  df-xp 5348  df-rel 5349  df-cnv 5350  df-co 5351  df-dm 5352  df-rn 5353  df-res 5354  df-ima 5355  df-pred 5920  df-ord 5966  df-on 5967  df-lim 5968  df-suc 5969  df-iota 6086  df-fun 6125  df-fn 6126  df-f 6127  df-f1 6128  df-fo 6129  df-f1o 6130  df-fv 6131  df-riota 6866  df-ov 6908  df-oprab 6909  df-mpt2 6910  df-om 7327  df-1st 7428  df-2nd 7429  df-wrecs 7672  df-recs 7734  df-rdg 7772  df-er 8009  df-ec 8011  df-map 8124  df-en 8223  df-dom 8224  df-sdom 8225  df-sup 8617  df-inf 8618  df-pnf 10393  df-mnf 10394  df-xr 10395  df-ltxr 10396  df-le 10397  df-sub 10587  df-neg 10588  df-div 11010  df-nn 11351  df-2 11414  df-n0 11619  df-z 11705  df-uz 11969  df-q 12072  df-rp 12113  df-xneg 12232  df-xadd 12233  df-xmul 12234  df-icc 12470  df-topgen 16457  df-psmet 20098  df-xmet 20099  df-bl 20101  df-mopn 20102  df-top 21069  df-topon 21086  df-bases 21121  df-cld 21194  df-ntr 21195  df-cls 21196  df-nrm 21492

This theorem is referenced by:  metreg  23036