Theorem metnrm 24925

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 24502	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Top)
3		eqid 2764	. . . . 5 ⊢ (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑥 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < )) = (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑥 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))
4		simp1 1150	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
5		simp2l 1214	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → 𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽))
6		simp2r 1215	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽))
7		simp3 1152	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)) ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅) → (𝑥 ∩ 𝑦) = ∅)
8		eqid 2764	. . . . 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 2764	. . . . 5 ⊢ (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < )) = (𝑢 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑣 ∈ 𝑦 ↦ (𝑢𝐷𝑣)), ℝ*, < ))
10		eqid 2764	. . . . 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 24924	. . . 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 1135	. . 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 3207	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)∀𝑦 ∈ (Clsd‘𝐽)((𝑥 ∩ 𝑦) = ∅ → ∃𝑧 ∈ 𝐽 ∃𝑤 ∈ 𝐽 (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑤 ∧ (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅)))
14		isnrm3 23421	. 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 592	1 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Nrm)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   ∧ w3a 1099   = wceq 1562   ∈ wcel 2144  ∀wral 3078  ∃wrex 3088   ∩ cin 3905   ⊆ wss 3906  ∅c0 4287  ifcif 4482  ∪ ciun 4951   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5183  ran crn 5650  ‘cfv 6523  (class class class)co 7398  infcinf 9389  1c1 11076  ℝ^*cxr 11217   < clt 11218   ≤ cle 11219   / cdiv 11846  2c2 12274  ∞Metcxmet 21411  ballcbl 21413  MetOpencmopn 21416  Topctop 22955  Clsdccld 23078  Nrmcnrm 23372

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1817  ax-4 1831  ax-5 1932  ax-6 1989  ax-7 2030  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2214  ax-ext 2736  ax-rep 5229  ax-sep 5248  ax-nul 5258  ax-pow 5324  ax-pr 5392  ax-un 7720  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1100  df-3an 1101  df-tru 1565  df-fal 1575  df-ex 1802  df-nf 1806  df-sb 2093  df-mo 2568  df-eu 2598  df-clab 2743  df-cleq 2756  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3458  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5544  df-eprel 5549  df-po 5557  df-so 5558  df-fr 5602  df-we 5604  df-xp 5655  df-rel 5656  df-cnv 5657  df-co 5658  df-dm 5659  df-rn 5660  df-res 5661  df-ima 5662  df-pred 6290  df-ord 6351  df-on 6352  df-lim 6353  df-suc 6354  df-iota 6479  df-fun 6525  df-fn 6526  df-f 6527  df-f1 6528  df-fo 6529  df-f1o 6530  df-fv 6531  df-riota 7355  df-ov 7401  df-oprab 7402  df-mpo 7403  df-om 7849  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8344  df-rdg 8383  df-er 8680  df-ec 8682  df-map 8812  df-en 8930  df-dom 8931  df-sdom 8932  df-sup 9390  df-inf 9391  df-pnf 11220  df-mnf 11221  df-xr 11222  df-ltxr 11223  df-le 11224  df-sub 11418  df-neg 11419  df-div 11847  df-nn 12213  df-2 12282  df-n0 12484  df-z 12571  df-uz 12842  df-q 12952  df-rp 12996  df-xneg 13116  df-xadd 13117  df-xmul 13118  df-icc 13358  df-topgen 17474  df-psmet 21418  df-xmet 21419  df-bl 21421  df-mopn 21422  df-top 22956  df-topon 22973  df-bases 23008  df-cld 23081  df-ntr 23082  df-cls 23083  df-nrm 23379

This theorem is referenced by:  metreg  24926