Theorem xmetresbl 24498

Description: An extended metric restricted to any ball (in particular the infinity ball) is a proper metric. Together with xmetec 24495, this shows that any extended metric space can be "factored" into the disjoint union of proper metric spaces, with points in the same region measured by that region's metric, and points in different regions being distance +∞ from each other. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Aug-2015.)

Hypothesis

Ref	Expression
xmetresbl.1	⊢ 𝐵 = (𝑃(ball‘𝐷)𝑅)

Assertion

Ref	Expression
xmetresbl	⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (Met‘𝐵))

Proof of Theorem xmetresbl

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp1 1150	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
2		xmetresbl.1	. . . 4 ⊢ 𝐵 = (𝑃(ball‘𝐷)𝑅)
3		blssm 24479	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ⊆ 𝑋)
4	2, 3	eqsstrid 3975	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐵 ⊆ 𝑋)
5		xmetres2 24422	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (∞Met‘𝐵))
6	1, 4, 5	syl2anc 593	. 2 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (∞Met‘𝐵))
7		xmetf 24390	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐷:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*)
8	1, 7	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐷:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*)
9		xpss12 5663	. . . . . 6 ⊢ ((𝐵 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) → (𝐵 × 𝐵) ⊆ (𝑋 × 𝑋))
10	4, 4, 9	syl2anc 593	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐵 × 𝐵) ⊆ (𝑋 × 𝑋))
11	8, 10	fssresd 6732	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)):(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ*)
12	11	ffnd 6693	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) Fn (𝐵 × 𝐵))
13		ovres 7563	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) = (𝑥𝐷𝑦))
14	13	adantl 485	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) = (𝑥𝐷𝑦))
15		simpl1 1206	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
16		eqid 2763	. . . . . . . . . 10 ⊢ (◡𝐷 “ ℝ) = (◡𝐷 “ ℝ)
17	16	xmeter 24494	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → (◡𝐷 “ ℝ) Er 𝑋)
18	15, 17	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (◡𝐷 “ ℝ) Er 𝑋)
19	16	blssec 24496	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ⊆ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
20	2, 19	eqsstrid 3975	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐵 ⊆ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
21	20	sselda 3937	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑥 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
22	21	adantrr 727	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑥 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
23		simpl2 1207	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑃 ∈ 𝑋)
24		elecg 8724	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑥 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ↔ 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑥))
25	22, 23, 24	syl2anc 593	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ↔ 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑥))
26	22, 25	mpbid 234	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑥)
27	20	sselda 3937	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
28	27	adantrl 726	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
29		elecg 8724	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ↔ 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑦))
30	28, 23, 29	syl2anc 593	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ↔ 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑦))
31	28, 30	mpbid 234	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑦)
32	18, 26, 31	ertr3d 8698	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑥(◡𝐷 “ ℝ)𝑦)
33	16	xmeterval 24493	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → (𝑥(◡𝐷 “ ℝ)𝑦 ↔ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ (𝑥𝐷𝑦) ∈ ℝ)))
34	15, 33	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥(◡𝐷 “ ℝ)𝑦 ↔ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ (𝑥𝐷𝑦) ∈ ℝ)))
35	32, 34	mpbid 234	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ (𝑥𝐷𝑦) ∈ ℝ))
36	35	simp3d 1158	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥𝐷𝑦) ∈ ℝ)
37	14, 36	eqeltrd 2863	. . . 4 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) ∈ ℝ)
38	37	ralrimivva 3206	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) ∈ ℝ)
39		ffnov 7523	. . 3 ⊢ ((𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)):(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ ↔ ((𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) ∈ ℝ))
40	12, 38, 39	sylanbrc 592	. 2 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)):(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ)
41		ismet2 24394	. 2 ⊢ ((𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (Met‘𝐵) ↔ ((𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (∞Met‘𝐵) ∧ (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)):(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ))
42	6, 40, 41	sylanbrc 592	1 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (Met‘𝐵))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 399   ∧ w3a 1099   = wceq 1561   ∈ wcel 2143  ∀wral 3077   ⊆ wss 3905   class class class wbr 5101   × cxp 5646  ^◡ccnv 5647   ↾ cres 5650   “ cima 5651   Fn wfn 6517  ⟶wf 6518  ‘cfv 6522  (class class class)co 7397   Er wer 8676  [cec 8677  ℝcr 11073  ℝ^*cxr 11216  ∞Metcxmet 21410  Metcmet 21411  ballcbl 21412

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1816  ax-4 1830  ax-5 1931  ax-6 1988  ax-7 2029  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-sep 5247  ax-nul 5257  ax-pow 5323  ax-pr 5391  ax-un 7719  ax-cnex 11130  ax-resscn 11131  ax-1cn 11132  ax-icn 11133  ax-addcl 11134  ax-addrcl 11135  ax-mulcl 11136  ax-mulrcl 11137  ax-mulcom 11138  ax-addass 11139  ax-mulass 11140  ax-distr 11141  ax-i2m1 11142  ax-1ne0 11143  ax-1rid 11144  ax-rnegex 11145  ax-rrecex 11146  ax-cnre 11147  ax-pre-lttri 11148  ax-pre-lttrn 11149  ax-pre-ltadd 11150  ax-pre-mulgt0 11151

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1100  df-3an 1101  df-tru 1564  df-fal 1574  df-ex 1801  df-nf 1805  df-sb 2092  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5102  df-opab 5164  df-mpt 5183  df-tr 5209  df-id 5543  df-eprel 5548  df-po 5556  df-so 5557  df-fr 5601  df-we 5603  df-xp 5654  df-rel 5655  df-cnv 5656  df-co 5657  df-dm 5658  df-rn 5659  df-res 5660  df-ima 5661  df-pred 6289  df-ord 6350  df-on 6351  df-lim 6352  df-suc 6353  df-iota 6478  df-fun 6524  df-fn 6525  df-f 6526  df-f1 6527  df-fo 6528  df-f1o 6529  df-fv 6530  df-riota 7354  df-ov 7400  df-oprab 7401  df-mpo 7402  df-om 7848  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8343  df-rdg 8382  df-er 8679  df-ec 8681  df-map 8811  df-en 8929  df-dom 8930  df-sdom 8931  df-pnf 11219  df-mnf 11220  df-xr 11221  df-ltxr 11222  df-le 11223  df-sub 11417  df-neg 11418  df-div 11846  df-nn 12212  df-2 12281  df-rp 12995  df-xneg 13115  df-xadd 13116  df-xmul 13117  df-psmet 21417  df-xmet 21418  df-met 21419  df-bl 21420

This theorem is referenced by: (None)