Users' Mathboxes Mathbox for Jeff Madsen < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  rrntotbnd Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem rrntotbnd 36790
Description: A set in Euclidean space is totally bounded iff its is bounded. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.) (Revised by Mario Carneiro, 16-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
rrntotbnd.1 𝑋 = (ℝ ↑m 𝐼)
rrntotbnd.2 𝑀 = ((ℝnβ€˜πΌ) β†Ύ (π‘Œ Γ— π‘Œ))
Assertion
Ref Expression
rrntotbnd (𝐼 ∈ Fin β†’ (𝑀 ∈ (TotBndβ€˜π‘Œ) ↔ 𝑀 ∈ (Bndβ€˜π‘Œ)))

Proof of Theorem rrntotbnd
Dummy variables π‘₯ 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2732 . . 3 ((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼) = ((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)
2 eqid 2732 . . 3 (distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)) = (distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))
3 rrntotbnd.1 . . 3 𝑋 = (ℝ ↑m 𝐼)
41, 2, 3repwsmet 36788 . 2 (𝐼 ∈ Fin β†’ (distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)) ∈ (Metβ€˜π‘‹))
53rrnmet 36783 . 2 (𝐼 ∈ Fin β†’ (ℝnβ€˜πΌ) ∈ (Metβ€˜π‘‹))
6 hashcl 14318 . . . 4 (𝐼 ∈ Fin β†’ (β™―β€˜πΌ) ∈ β„•0)
7 nn0re 12483 . . . . 5 ((β™―β€˜πΌ) ∈ β„•0 β†’ (β™―β€˜πΌ) ∈ ℝ)
8 nn0ge0 12499 . . . . 5 ((β™―β€˜πΌ) ∈ β„•0 β†’ 0 ≀ (β™―β€˜πΌ))
97, 8resqrtcld 15366 . . . 4 ((β™―β€˜πΌ) ∈ β„•0 β†’ (βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) ∈ ℝ)
106, 9syl 17 . . 3 (𝐼 ∈ Fin β†’ (βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) ∈ ℝ)
117, 8sqrtge0d 15369 . . . 4 ((β™―β€˜πΌ) ∈ β„•0 β†’ 0 ≀ (βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)))
126, 11syl 17 . . 3 (𝐼 ∈ Fin β†’ 0 ≀ (βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)))
1310, 12ge0p1rpd 13048 . 2 (𝐼 ∈ Fin β†’ ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) + 1) ∈ ℝ+)
14 1rp 12980 . . 3 1 ∈ ℝ+
1514a1i 11 . 2 (𝐼 ∈ Fin β†’ 1 ∈ ℝ+)
16 metcl 23845 . . . . 5 (((ℝnβ€˜πΌ) ∈ (Metβ€˜π‘‹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) β†’ (π‘₯(ℝnβ€˜πΌ)𝑦) ∈ ℝ)
17163expb 1120 . . . 4 (((ℝnβ€˜πΌ) ∈ (Metβ€˜π‘‹) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (π‘₯(ℝnβ€˜πΌ)𝑦) ∈ ℝ)
185, 17sylan 580 . . 3 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (π‘₯(ℝnβ€˜πΌ)𝑦) ∈ ℝ)
1910adantr 481 . . . 4 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) ∈ ℝ)
204adantr 481 . . . . . 6 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)) ∈ (Metβ€˜π‘‹))
21 simprl 769 . . . . . 6 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ π‘₯ ∈ 𝑋)
22 simprr 771 . . . . . 6 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ 𝑦 ∈ 𝑋)
23 metcl 23845 . . . . . . 7 (((distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)) ∈ (Metβ€˜π‘‹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) β†’ (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦) ∈ ℝ)
24 metge0 23858 . . . . . . 7 (((distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)) ∈ (Metβ€˜π‘‹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) β†’ 0 ≀ (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦))
2523, 24jca 512 . . . . . 6 (((distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)) ∈ (Metβ€˜π‘‹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) β†’ ((π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦) ∈ ℝ ∧ 0 ≀ (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦)))
2620, 21, 22, 25syl3anc 1371 . . . . 5 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ ((π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦) ∈ ℝ ∧ 0 ≀ (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦)))
2726simpld 495 . . . 4 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦) ∈ ℝ)
2819, 27remulcld 11246 . . 3 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) Β· (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦)) ∈ ℝ)
29 peano2re 11389 . . . . . 6 ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) ∈ ℝ β†’ ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) + 1) ∈ ℝ)
3010, 29syl 17 . . . . 5 (𝐼 ∈ Fin β†’ ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) + 1) ∈ ℝ)
3130adantr 481 . . . 4 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) + 1) ∈ ℝ)
3231, 27remulcld 11246 . . 3 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) + 1) Β· (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦)) ∈ ℝ)
33 id 22 . . . . 5 (𝐼 ∈ Fin β†’ 𝐼 ∈ Fin)
341, 2, 3, 33rrnequiv 36789 . . . 4 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ ((π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦) ≀ (π‘₯(ℝnβ€˜πΌ)𝑦) ∧ (π‘₯(ℝnβ€˜πΌ)𝑦) ≀ ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) Β· (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦))))
3534simprd 496 . . 3 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (π‘₯(ℝnβ€˜πΌ)𝑦) ≀ ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) Β· (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦)))
3619lep1d 12147 . . . 4 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) ≀ ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) + 1))
37 lemul1a 12070 . . . 4 ((((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) ∈ ℝ ∧ ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) + 1) ∈ ℝ ∧ ((π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦) ∈ ℝ ∧ 0 ≀ (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦))) ∧ (βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) ≀ ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) + 1)) β†’ ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) Β· (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦)) ≀ (((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) + 1) Β· (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦)))
3819, 31, 26, 36, 37syl31anc 1373 . . 3 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ ((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) Β· (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦)) ≀ (((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) + 1) Β· (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦)))
3918, 28, 32, 35, 38letrd 11373 . 2 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (π‘₯(ℝnβ€˜πΌ)𝑦) ≀ (((βˆšβ€˜(β™―β€˜πΌ)) + 1) Β· (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦)))
4034simpld 495 . . 3 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦) ≀ (π‘₯(ℝnβ€˜πΌ)𝑦))
4118recnd 11244 . . . 4 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (π‘₯(ℝnβ€˜πΌ)𝑦) ∈ β„‚)
4241mullidd 11234 . . 3 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (1 Β· (π‘₯(ℝnβ€˜πΌ)𝑦)) = (π‘₯(ℝnβ€˜πΌ)𝑦))
4340, 42breqtrrd 5176 . 2 ((𝐼 ∈ Fin ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (π‘₯(distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼))𝑦) ≀ (1 Β· (π‘₯(ℝnβ€˜πΌ)𝑦)))
44 eqid 2732 . 2 ((distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)) β†Ύ (π‘Œ Γ— π‘Œ)) = ((distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)) β†Ύ (π‘Œ Γ— π‘Œ))
45 rrntotbnd.2 . 2 𝑀 = ((ℝnβ€˜πΌ) β†Ύ (π‘Œ Γ— π‘Œ))
46 ax-resscn 11169 . . 3 ℝ βŠ† β„‚
471, 44cnpwstotbnd 36751 . . 3 ((ℝ βŠ† β„‚ ∧ 𝐼 ∈ Fin) β†’ (((distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)) β†Ύ (π‘Œ Γ— π‘Œ)) ∈ (TotBndβ€˜π‘Œ) ↔ ((distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)) β†Ύ (π‘Œ Γ— π‘Œ)) ∈ (Bndβ€˜π‘Œ)))
4846, 47mpan 688 . 2 (𝐼 ∈ Fin β†’ (((distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)) β†Ύ (π‘Œ Γ— π‘Œ)) ∈ (TotBndβ€˜π‘Œ) ↔ ((distβ€˜((β„‚fld β†Ύs ℝ) ↑s 𝐼)) β†Ύ (π‘Œ Γ— π‘Œ)) ∈ (Bndβ€˜π‘Œ)))
494, 5, 13, 15, 39, 43, 44, 45, 48equivbnd2 36746 1 (𝐼 ∈ Fin β†’ (𝑀 ∈ (TotBndβ€˜π‘Œ) ↔ 𝑀 ∈ (Bndβ€˜π‘Œ)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   βŠ† wss 3948   class class class wbr 5148   Γ— cxp 5674   β†Ύ cres 5678  β€˜cfv 6543  (class class class)co 7411   ↑m cmap 8822  Fincfn 8941  β„‚cc 11110  β„cr 11111  0cc0 11112  1c1 11113   + caddc 11115   Β· cmul 11117   ≀ cle 11251  β„•0cn0 12474  β„+crp 12976  β™―chash 14292  βˆšcsqrt 15182   β†Ύs cress 17175  distcds 17208   ↑s cpws 17394  Metcmet 20936  β„‚fldccnfld 20950  TotBndctotbnd 36720  Bndcbnd 36721  β„ncrrn 36779
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7727  ax-inf2 9638  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-er 8705  df-ec 8707  df-map 8824  df-pm 8825  df-ixp 8894  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9507  df-card 9936  df-pnf 11252  df-mnf 11253  df-xr 11254  df-ltxr 11255  df-le 11256  df-sub 11448  df-neg 11449  df-div 11874  df-nn 12215  df-2 12277  df-3 12278  df-4 12279  df-5 12280  df-6 12281  df-7 12282  df-8 12283  df-9 12284  df-n0 12475  df-z 12561  df-dec 12680  df-uz 12825  df-q 12935  df-rp 12977  df-xneg 13094  df-xadd 13095  df-xmul 13096  df-ico 13332  df-icc 13333  df-fz 13487  df-fzo 13630  df-fl 13759  df-seq 13969  df-exp 14030  df-hash 14293  df-cj 15048  df-re 15049  df-im 15050  df-sqrt 15184  df-abs 15185  df-clim 15434  df-sum 15635  df-gz 16865  df-struct 17082  df-sets 17099  df-slot 17117  df-ndx 17129  df-base 17147  df-ress 17176  df-plusg 17212  df-mulr 17213  df-starv 17214  df-sca 17215  df-vsca 17216  df-ip 17217  df-tset 17218  df-ple 17219  df-ds 17221  df-unif 17222  df-hom 17223  df-cco 17224  df-rest 17370  df-topn 17371  df-topgen 17391  df-prds 17395  df-pws 17397  df-psmet 20942  df-xmet 20943  df-met 20944  df-bl 20945  df-mopn 20946  df-cnfld 20951  df-top 22403  df-topon 22420  df-topsp 22442  df-bases 22456  df-xms 23833  df-ms 23834  df-totbnd 36722  df-bnd 36733  df-rrn 36780
This theorem is referenced by:  rrnheibor  36791
  Copyright terms: Public domain W3C validator