Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  qndenserrnopnlem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem qndenserrnopnlem 42459
Description: n-dimensional rational numbers are dense in the space of n-dimensional real numbers, with respect to the n-dimensional standard topology. (Contributed by Glauco Siliprandi, 24-Dec-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
qndenserrnopnlem.i (𝜑𝐼 ∈ Fin)
qndenserrnopnlem.j 𝐽 = (TopOpen‘(ℝ^‘𝐼))
qndenserrnopnlem.v (𝜑𝑉𝐽)
qndenserrnopnlem.x (𝜑𝑋𝑉)
qndenserrnopnlem.d 𝐷 = (dist‘(ℝ^‘𝐼))
Assertion
Ref Expression
qndenserrnopnlem (𝜑 → ∃𝑦 ∈ (ℚ ↑m 𝐼)𝑦𝑉)
Distinct variable groups:   𝑦,𝐷   𝑦,𝐼   𝑦,𝑉   𝑦,𝑋   𝜑,𝑦
Allowed substitution hint:   𝐽(𝑦)

Proof of Theorem qndenserrnopnlem
Dummy variables 𝑒 𝑓 𝑔 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 qndenserrnopnlem.i . . . . 5 (𝜑𝐼 ∈ Fin)
2 qndenserrnopnlem.d . . . . . 6 𝐷 = (dist‘(ℝ^‘𝐼))
32rrxmetfi 23942 . . . . 5 (𝐼 ∈ Fin → 𝐷 ∈ (Met‘(ℝ ↑m 𝐼)))
41, 3syl 17 . . . 4 (𝜑𝐷 ∈ (Met‘(ℝ ↑m 𝐼)))
5 metxmet 22871 . . . 4 (𝐷 ∈ (Met‘(ℝ ↑m 𝐼)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘(ℝ ↑m 𝐼)))
64, 5syl 17 . . 3 (𝜑𝐷 ∈ (∞Met‘(ℝ ↑m 𝐼)))
7 qndenserrnopnlem.v . . . . 5 (𝜑𝑉𝐽)
8 qndenserrnopnlem.j . . . . 5 𝐽 = (TopOpen‘(ℝ^‘𝐼))
97, 8eleqtrdi 2920 . . . 4 (𝜑𝑉 ∈ (TopOpen‘(ℝ^‘𝐼)))
101rrxtopnfi 42449 . . . . 5 (𝜑 → (TopOpen‘(ℝ^‘𝐼)) = (MetOpen‘(𝑓 ∈ (ℝ ↑m 𝐼), 𝑔 ∈ (ℝ ↑m 𝐼) ↦ (√‘Σ𝑘𝐼 (((𝑓𝑘) − (𝑔𝑘))↑2)))))
112a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑𝐷 = (dist‘(ℝ^‘𝐼)))
12 eqid 2818 . . . . . . . . 9 (ℝ^‘𝐼) = (ℝ^‘𝐼)
13 eqid 2818 . . . . . . . . 9 (ℝ ↑m 𝐼) = (ℝ ↑m 𝐼)
1412, 13rrxdsfi 23941 . . . . . . . 8 (𝐼 ∈ Fin → (dist‘(ℝ^‘𝐼)) = (𝑓 ∈ (ℝ ↑m 𝐼), 𝑔 ∈ (ℝ ↑m 𝐼) ↦ (√‘Σ𝑘𝐼 (((𝑓𝑘) − (𝑔𝑘))↑2))))
151, 14syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (dist‘(ℝ^‘𝐼)) = (𝑓 ∈ (ℝ ↑m 𝐼), 𝑔 ∈ (ℝ ↑m 𝐼) ↦ (√‘Σ𝑘𝐼 (((𝑓𝑘) − (𝑔𝑘))↑2))))
1611, 15eqtr2d 2854 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑓 ∈ (ℝ ↑m 𝐼), 𝑔 ∈ (ℝ ↑m 𝐼) ↦ (√‘Σ𝑘𝐼 (((𝑓𝑘) − (𝑔𝑘))↑2))) = 𝐷)
1716fveq2d 6667 . . . . 5 (𝜑 → (MetOpen‘(𝑓 ∈ (ℝ ↑m 𝐼), 𝑔 ∈ (ℝ ↑m 𝐼) ↦ (√‘Σ𝑘𝐼 (((𝑓𝑘) − (𝑔𝑘))↑2)))) = (MetOpen‘𝐷))
1810, 17eqtrd 2853 . . . 4 (𝜑 → (TopOpen‘(ℝ^‘𝐼)) = (MetOpen‘𝐷))
199, 18eleqtrd 2912 . . 3 (𝜑𝑉 ∈ (MetOpen‘𝐷))
20 qndenserrnopnlem.x . . 3 (𝜑𝑋𝑉)
21 eqid 2818 . . . 4 (MetOpen‘𝐷) = (MetOpen‘𝐷)
2221mopni2 23030 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘(ℝ ↑m 𝐼)) ∧ 𝑉 ∈ (MetOpen‘𝐷) ∧ 𝑋𝑉) → ∃𝑒 ∈ ℝ+ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉)
236, 19, 20, 22syl3anc 1363 . 2 (𝜑 → ∃𝑒 ∈ ℝ+ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉)
2413ad2ant1 1125 . . . . . 6 ((𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ∧ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉) → 𝐼 ∈ Fin)
25 rrxtps 42448 . . . . . . . . . . . 12 (𝐼 ∈ Fin → (ℝ^‘𝐼) ∈ TopSp)
261, 25syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (ℝ^‘𝐼) ∈ TopSp)
27 eqid 2818 . . . . . . . . . . . 12 (Base‘(ℝ^‘𝐼)) = (Base‘(ℝ^‘𝐼))
2827, 8istps 21470 . . . . . . . . . . 11 ((ℝ^‘𝐼) ∈ TopSp ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘(Base‘(ℝ^‘𝐼))))
2926, 28sylib 219 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐽 ∈ (TopOn‘(Base‘(ℝ^‘𝐼))))
301, 12, 27rrxbasefi 23940 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (Base‘(ℝ^‘𝐼)) = (ℝ ↑m 𝐼))
3130fveq2d 6667 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (TopOn‘(Base‘(ℝ^‘𝐼))) = (TopOn‘(ℝ ↑m 𝐼)))
3229, 31eleqtrd 2912 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐽 ∈ (TopOn‘(ℝ ↑m 𝐼)))
33 toponss 21463 . . . . . . . . 9 ((𝐽 ∈ (TopOn‘(ℝ ↑m 𝐼)) ∧ 𝑉𝐽) → 𝑉 ⊆ (ℝ ↑m 𝐼))
3432, 7, 33syl2anc 584 . . . . . . . 8 (𝜑𝑉 ⊆ (ℝ ↑m 𝐼))
3534, 20sseldd 3965 . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ (ℝ ↑m 𝐼))
36353ad2ant1 1125 . . . . . 6 ((𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ∧ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉) → 𝑋 ∈ (ℝ ↑m 𝐼))
37 simp2 1129 . . . . . 6 ((𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ∧ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉) → 𝑒 ∈ ℝ+)
3824, 36, 2, 37qndenserrnbl 42457 . . . . 5 ((𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ∧ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉) → ∃𝑦 ∈ (ℚ ↑m 𝐼)𝑦 ∈ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒))
39 ssel 3958 . . . . . . . 8 ((𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉 → (𝑦 ∈ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) → 𝑦𝑉))
4039adantr 481 . . . . . . 7 (((𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉𝑦 ∈ (ℚ ↑m 𝐼)) → (𝑦 ∈ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) → 𝑦𝑉))
41403ad2antl3 1179 . . . . . 6 (((𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ∧ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉) ∧ 𝑦 ∈ (ℚ ↑m 𝐼)) → (𝑦 ∈ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) → 𝑦𝑉))
4241reximdva 3271 . . . . 5 ((𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ∧ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉) → (∃𝑦 ∈ (ℚ ↑m 𝐼)𝑦 ∈ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) → ∃𝑦 ∈ (ℚ ↑m 𝐼)𝑦𝑉))
4338, 42mpd 15 . . . 4 ((𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ∧ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉) → ∃𝑦 ∈ (ℚ ↑m 𝐼)𝑦𝑉)
44433exp 1111 . . 3 (𝜑 → (𝑒 ∈ ℝ+ → ((𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉 → ∃𝑦 ∈ (ℚ ↑m 𝐼)𝑦𝑉)))
4544rexlimdv 3280 . 2 (𝜑 → (∃𝑒 ∈ ℝ+ (𝑋(ball‘𝐷)𝑒) ⊆ 𝑉 → ∃𝑦 ∈ (ℚ ↑m 𝐼)𝑦𝑉))
4623, 45mpd 15 1 (𝜑 → ∃𝑦 ∈ (ℚ ↑m 𝐼)𝑦𝑉)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  w3a 1079   = wceq 1528  wcel 2105  wrex 3136  wss 3933  cfv 6348  (class class class)co 7145  cmpo 7147  m cmap 8395  Fincfn 8497  cr 10524  cmin 10858  2c2 11680  cq 12336  +crp 12377  cexp 13417  csqrt 14580  Σcsu 15030  Basecbs 16471  distcds 16562  TopOpenctopn 16683  ∞Metcxmet 20458  Metcmet 20459  ballcbl 20460  MetOpencmopn 20463  TopOnctopon 21446  TopSpctps 21468  ℝ^crrx 23913
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1787  ax-4 1801  ax-5 1902  ax-6 1961  ax-7 2006  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2151  ax-12 2167  ax-ext 2790  ax-rep 5181  ax-sep 5194  ax-nul 5201  ax-pow 5257  ax-pr 5320  ax-un 7450  ax-inf2 9092  ax-cnex 10581  ax-resscn 10582  ax-1cn 10583  ax-icn 10584  ax-addcl 10585  ax-addrcl 10586  ax-mulcl 10587  ax-mulrcl 10588  ax-mulcom 10589  ax-addass 10590  ax-mulass 10591  ax-distr 10592  ax-i2m1 10593  ax-1ne0 10594  ax-1rid 10595  ax-rnegex 10596  ax-rrecex 10597  ax-cnre 10598  ax-pre-lttri 10599  ax-pre-lttrn 10600  ax-pre-ltadd 10601  ax-pre-mulgt0 10602  ax-pre-sup 10603  ax-addf 10604  ax-mulf 10605
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 842  df-3or 1080  df-3an 1081  df-tru 1531  df-fal 1541  df-ex 1772  df-nf 1776  df-sb 2061  df-mo 2615  df-eu 2647  df-clab 2797  df-cleq 2811  df-clel 2890  df-nfc 2960  df-ne 3014  df-nel 3121  df-ral 3140  df-rex 3141  df-reu 3142  df-rmo 3143  df-rab 3144  df-v 3494  df-sbc 3770  df-csb 3881  df-dif 3936  df-un 3938  df-in 3940  df-ss 3949  df-pss 3951  df-nul 4289  df-if 4464  df-pw 4537  df-sn 4558  df-pr 4560  df-tp 4562  df-op 4564  df-uni 4831  df-int 4868  df-iun 4912  df-br 5058  df-opab 5120  df-mpt 5138  df-tr 5164  df-id 5453  df-eprel 5458  df-po 5467  df-so 5468  df-fr 5507  df-se 5508  df-we 5509  df-xp 5554  df-rel 5555  df-cnv 5556  df-co 5557  df-dm 5558  df-rn 5559  df-res 5560  df-ima 5561  df-pred 6141  df-ord 6187  df-on 6188  df-lim 6189  df-suc 6190  df-iota 6307  df-fun 6350  df-fn 6351  df-f 6352  df-f1 6353  df-fo 6354  df-f1o 6355  df-fv 6356  df-isom 6357  df-riota 7103  df-ov 7148  df-oprab 7149  df-mpo 7150  df-of 7398  df-om 7570  df-1st 7678  df-2nd 7679  df-supp 7820  df-tpos 7881  df-wrecs 7936  df-recs 7997  df-rdg 8035  df-1o 8091  df-oadd 8095  df-er 8278  df-map 8397  df-ixp 8450  df-en 8498  df-dom 8499  df-sdom 8500  df-fin 8501  df-fsupp 8822  df-sup 8894  df-inf 8895  df-oi 8962  df-card 9356  df-pnf 10665  df-mnf 10666  df-xr 10667  df-ltxr 10668  df-le 10669  df-sub 10860  df-neg 10861  df-div 11286  df-nn 11627  df-2 11688  df-3 11689  df-4 11690  df-5 11691  df-6 11692  df-7 11693  df-8 11694  df-9 11695  df-n0 11886  df-z 11970  df-dec 12087  df-uz 12232  df-q 12337  df-rp 12378  df-xneg 12495  df-xadd 12496  df-xmul 12497  df-ioo 12730  df-ico 12732  df-fz 12881  df-fzo 13022  df-seq 13358  df-exp 13418  df-hash 13679  df-cj 14446  df-re 14447  df-im 14448  df-sqrt 14582  df-abs 14583  df-clim 14833  df-sum 15031  df-struct 16473  df-ndx 16474  df-slot 16475  df-base 16477  df-sets 16478  df-ress 16479  df-plusg 16566  df-mulr 16567  df-starv 16568  df-sca 16569  df-vsca 16570  df-ip 16571  df-tset 16572  df-ple 16573  df-ds 16575  df-unif 16576  df-hom 16577  df-cco 16578  df-rest 16684  df-topn 16685  df-0g 16703  df-gsum 16704  df-topgen 16705  df-prds 16709  df-pws 16711  df-mgm 17840  df-sgrp 17889  df-mnd 17900  df-mhm 17944  df-submnd 17945  df-grp 18044  df-minusg 18045  df-sbg 18046  df-subg 18214  df-ghm 18294  df-cntz 18385  df-cmn 18837  df-abl 18838  df-mgp 19169  df-ur 19181  df-ring 19228  df-cring 19229  df-oppr 19302  df-dvdsr 19320  df-unit 19321  df-invr 19351  df-dvr 19362  df-rnghom 19396  df-drng 19433  df-field 19434  df-subrg 19462  df-abv 19517  df-staf 19545  df-srng 19546  df-lmod 19565  df-lss 19633  df-lmhm 19723  df-lvec 19804  df-sra 19873  df-rgmod 19874  df-psmet 20465  df-xmet 20466  df-met 20467  df-bl 20468  df-mopn 20469  df-cnfld 20474  df-refld 20677  df-phl 20698  df-dsmm 20804  df-frlm 20819  df-top 21430  df-topon 21447  df-topsp 21469  df-bases 21482  df-xms 22857  df-ms 22858  df-nm 23119  df-ngp 23120  df-tng 23121  df-nrg 23122  df-nlm 23123  df-clm 23594  df-cph 23699  df-tcph 23700  df-rrx 23915
This theorem is referenced by:  qndenserrnopn  42460
  Copyright terms: Public domain W3C validator