MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  metustbl Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem metustbl 24594
Description: The "section" image of an entourage at a point 𝑃 always contains a ball (centered on this point). (Contributed by Thierry Arnoux, 8-Dec-2017.)
Assertion
Ref Expression
metustbl ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) → ∃𝑎 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑃𝑎𝑎 ⊆ (𝑉 “ {𝑃})))
Distinct variable groups:   𝐷,𝑎   𝑃,𝑎   𝑉,𝑎   𝑋,𝑎

Proof of Theorem metustbl
Dummy variables 𝑟 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simp1 1135 . . 3 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) → 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋))
2 simp3 1137 . . 3 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) → 𝑃𝑋)
3 simpr 484 . . . . 5 ((((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) ∧ 𝑤 ∈ ran (𝑟 ∈ ℝ+ ↦ (𝐷 “ (0[,)𝑟)))) ∧ 𝑤𝑉) → 𝑤𝑉)
4 eqid 2734 . . . . . . . . 9 (𝑟 ∈ ℝ+ ↦ (𝐷 “ (0[,)𝑟))) = (𝑟 ∈ ℝ+ ↦ (𝐷 “ (0[,)𝑟)))
54elrnmpt 5971 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ V → (𝑤 ∈ ran (𝑟 ∈ ℝ+ ↦ (𝐷 “ (0[,)𝑟))) ↔ ∃𝑟 ∈ ℝ+ 𝑤 = (𝐷 “ (0[,)𝑟))))
65elv 3482 . . . . . . 7 (𝑤 ∈ ran (𝑟 ∈ ℝ+ ↦ (𝐷 “ (0[,)𝑟))) ↔ ∃𝑟 ∈ ℝ+ 𝑤 = (𝐷 “ (0[,)𝑟)))
76biimpi 216 . . . . . 6 (𝑤 ∈ ran (𝑟 ∈ ℝ+ ↦ (𝐷 “ (0[,)𝑟))) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ 𝑤 = (𝐷 “ (0[,)𝑟)))
87ad2antlr 727 . . . . 5 ((((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) ∧ 𝑤 ∈ ran (𝑟 ∈ ℝ+ ↦ (𝐷 “ (0[,)𝑟)))) ∧ 𝑤𝑉) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ 𝑤 = (𝐷 “ (0[,)𝑟)))
9 sseq1 4020 . . . . . . 7 (𝑤 = (𝐷 “ (0[,)𝑟)) → (𝑤𝑉 ↔ (𝐷 “ (0[,)𝑟)) ⊆ 𝑉))
109biimpcd 249 . . . . . 6 (𝑤𝑉 → (𝑤 = (𝐷 “ (0[,)𝑟)) → (𝐷 “ (0[,)𝑟)) ⊆ 𝑉))
1110reximdv 3167 . . . . 5 (𝑤𝑉 → (∃𝑟 ∈ ℝ+ 𝑤 = (𝐷 “ (0[,)𝑟)) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝐷 “ (0[,)𝑟)) ⊆ 𝑉))
123, 8, 11sylc 65 . . . 4 ((((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) ∧ 𝑤 ∈ ran (𝑟 ∈ ℝ+ ↦ (𝐷 “ (0[,)𝑟)))) ∧ 𝑤𝑉) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝐷 “ (0[,)𝑟)) ⊆ 𝑉)
132ne0d 4347 . . . . 5 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) → 𝑋 ≠ ∅)
14 simp2 1136 . . . . 5 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) → 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷))
15 metuel 24592 . . . . . 6 ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → (𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ↔ (𝑉 ⊆ (𝑋 × 𝑋) ∧ ∃𝑤 ∈ ran (𝑟 ∈ ℝ+ ↦ (𝐷 “ (0[,)𝑟)))𝑤𝑉)))
1615simplbda 499 . . . . 5 (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷)) → ∃𝑤 ∈ ran (𝑟 ∈ ℝ+ ↦ (𝐷 “ (0[,)𝑟)))𝑤𝑉)
1713, 1, 14, 16syl21anc 838 . . . 4 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) → ∃𝑤 ∈ ran (𝑟 ∈ ℝ+ ↦ (𝐷 “ (0[,)𝑟)))𝑤𝑉)
1812, 17r19.29a 3159 . . 3 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝐷 “ (0[,)𝑟)) ⊆ 𝑉)
19 imass1 6121 . . . . . 6 ((𝐷 “ (0[,)𝑟)) ⊆ 𝑉 → ((𝐷 “ (0[,)𝑟)) “ {𝑃}) ⊆ (𝑉 “ {𝑃}))
2019reximi 3081 . . . . 5 (∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝐷 “ (0[,)𝑟)) ⊆ 𝑉 → ∃𝑟 ∈ ℝ+ ((𝐷 “ (0[,)𝑟)) “ {𝑃}) ⊆ (𝑉 “ {𝑃}))
21 blval2 24590 . . . . . . . 8 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑟 ∈ ℝ+) → (𝑃(ball‘𝐷)𝑟) = ((𝐷 “ (0[,)𝑟)) “ {𝑃}))
2221sseq1d 4026 . . . . . . 7 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑟 ∈ ℝ+) → ((𝑃(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ (𝑉 “ {𝑃}) ↔ ((𝐷 “ (0[,)𝑟)) “ {𝑃}) ⊆ (𝑉 “ {𝑃})))
23223expa 1117 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → ((𝑃(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ (𝑉 “ {𝑃}) ↔ ((𝐷 “ (0[,)𝑟)) “ {𝑃}) ⊆ (𝑉 “ {𝑃})))
2423rexbidva 3174 . . . . 5 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋) → (∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑃(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ (𝑉 “ {𝑃}) ↔ ∃𝑟 ∈ ℝ+ ((𝐷 “ (0[,)𝑟)) “ {𝑃}) ⊆ (𝑉 “ {𝑃})))
2520, 24imbitrrid 246 . . . 4 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋) → (∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝐷 “ (0[,)𝑟)) ⊆ 𝑉 → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑃(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ (𝑉 “ {𝑃})))
2625imp 406 . . 3 (((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋) ∧ ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝐷 “ (0[,)𝑟)) ⊆ 𝑉) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑃(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ (𝑉 “ {𝑃}))
271, 2, 18, 26syl21anc 838 . 2 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑃(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ (𝑉 “ {𝑃}))
28 blssexps 24451 . . 3 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋) → (∃𝑎 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑃𝑎𝑎 ⊆ (𝑉 “ {𝑃})) ↔ ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑃(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ (𝑉 “ {𝑃})))
29283adant2 1130 . 2 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) → (∃𝑎 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑃𝑎𝑎 ⊆ (𝑉 “ {𝑃})) ↔ ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑃(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ (𝑉 “ {𝑃})))
3027, 29mpbird 257 1 ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑉 ∈ (metUnif‘𝐷) ∧ 𝑃𝑋) → ∃𝑎 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑃𝑎𝑎 ⊆ (𝑉 “ {𝑃})))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1086   = wceq 1536  wcel 2105  wne 2937  wrex 3067  Vcvv 3477  wss 3962  c0 4338  {csn 4630  cmpt 5230   × cxp 5686  ccnv 5687  ran crn 5689  cima 5691  cfv 6562  (class class class)co 7430  0cc0 11152  +crp 13031  [,)cico 13385  PsMetcpsmet 21365  ballcbl 21368  metUnifcmetu 21372
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1791  ax-4 1805  ax-5 1907  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2138  ax-11 2154  ax-12 2174  ax-ext 2705  ax-sep 5301  ax-nul 5311  ax-pow 5370  ax-pr 5437  ax-un 7753  ax-cnex 11208  ax-resscn 11209  ax-1cn 11210  ax-icn 11211  ax-addcl 11212  ax-addrcl 11213  ax-mulcl 11214  ax-mulrcl 11215  ax-mulcom 11216  ax-addass 11217  ax-mulass 11218  ax-distr 11219  ax-i2m1 11220  ax-1ne0 11221  ax-1rid 11222  ax-rnegex 11223  ax-rrecex 11224  ax-cnre 11225  ax-pre-lttri 11226  ax-pre-lttrn 11227  ax-pre-ltadd 11228  ax-pre-mulgt0 11229  ax-pre-sup 11230
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1539  df-fal 1549  df-ex 1776  df-nf 1780  df-sb 2062  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2726  df-clel 2813  df-nfc 2889  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3433  df-v 3479  df-sbc 3791  df-csb 3908  df-dif 3965  df-un 3967  df-in 3969  df-ss 3979  df-pss 3982  df-nul 4339  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-op 4637  df-uni 4912  df-iun 4997  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5582  df-eprel 5588  df-po 5596  df-so 5597  df-fr 5640  df-we 5642  df-xp 5694  df-rel 5695  df-cnv 5696  df-co 5697  df-dm 5698  df-rn 5699  df-res 5700  df-ima 5701  df-pred 6322  df-ord 6388  df-on 6389  df-lim 6390  df-suc 6391  df-iota 6515  df-fun 6564  df-fn 6565  df-f 6566  df-f1 6567  df-fo 6568  df-f1o 6569  df-fv 6570  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-om 7887  df-1st 8012  df-2nd 8013  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8409  df-rdg 8448  df-er 8743  df-map 8866  df-en 8984  df-dom 8985  df-sdom 8986  df-sup 9479  df-inf 9480  df-pnf 11294  df-mnf 11295  df-xr 11296  df-ltxr 11297  df-le 11298  df-sub 11491  df-neg 11492  df-div 11918  df-nn 12264  df-2 12326  df-n0 12524  df-z 12611  df-uz 12876  df-q 12988  df-rp 13032  df-xneg 13151  df-xadd 13152  df-xmul 13153  df-ico 13389  df-psmet 21373  df-bl 21376  df-fbas 21378  df-fg 21379  df-metu 21380
This theorem is referenced by:  psmetutop  24595
  Copyright terms: Public domain W3C validator