Theorem xmetresbl 24666

Description: An extended metric restricted to any ball (in particular the infinity ball) is a proper metric. Together with xmetec 24663, 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 1154	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
2		xmetresbl.1	. . . 4 ⊢ 𝐵 = (𝑃(ball‘𝐷)𝑅)
3		blssm 24647	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ⊆ 𝑋)
4	2, 3	eqsstrid 3969	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐵 ⊆ 𝑋)
5		xmetres2 24590	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (∞Met‘𝐵))
6	1, 4, 5	syl2anc 596	. 2 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (∞Met‘𝐵))
7		xmetf 24558	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐷:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*)
8	1, 7	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐷:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*)
9		xpss12 5670	. . . . . 6 ⊢ ((𝐵 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) → (𝐵 × 𝐵) ⊆ (𝑋 × 𝑋))
10	4, 4, 9	syl2anc 596	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐵 × 𝐵) ⊆ (𝑋 × 𝑋))
11	8, 10	fssresd 6743	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)):(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ*)
12	11	ffnd 6704	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) Fn (𝐵 × 𝐵))
13		ovres 7580	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) = (𝑥𝐷𝑦))
14	13	adantl 487	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) = (𝑥𝐷𝑦))
15		simpl1 1210	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
16		eqid 2760	. . . . . . . . . 10 ⊢ (◡𝐷 “ ℝ) = (◡𝐷 “ ℝ)
17	16	xmeter 24662	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → (◡𝐷 “ ℝ) Er 𝑋)
18	15, 17	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (◡𝐷 “ ℝ) Er 𝑋)
19	16	blssec 24664	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ⊆ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
20	2, 19	eqsstrid 3969	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐵 ⊆ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
21	20	sselda 3931	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑥 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
22	21	adantrr 730	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑥 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
23		simpl2 1211	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑃 ∈ 𝑋)
24		elecg 8744	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑥 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ↔ 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑥))
25	22, 23, 24	syl2anc 596	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ↔ 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑥))
26	22, 25	mpbid 235	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑥)
27	20	sselda 3931	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
28	27	adantrl 729	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
29		elecg 8744	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ↔ 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑦))
30	28, 23, 29	syl2anc 596	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ↔ 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑦))
31	28, 30	mpbid 235	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑦)
32	18, 26, 31	ertr3d 8718	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑥(◡𝐷 “ ℝ)𝑦)
33	16	xmeterval 24661	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → (𝑥(◡𝐷 “ ℝ)𝑦 ↔ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ (𝑥𝐷𝑦) ∈ ℝ)))
34	15, 33	syl 18	. . . . . . 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 235	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ (𝑥𝐷𝑦) ∈ ℝ))
36	35	simp3d 1162	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥𝐷𝑦) ∈ ℝ)
37	14, 36	eqeltrd 2860	. . . 4 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) ∈ ℝ)
38	37	ralrimivva 3205	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) ∈ ℝ)
39		ffnov 7540	. . 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 595	. 2 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)):(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ)
41		ismet2 24562	. 2 ⊢ ((𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (Met‘𝐵) ↔ ((𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (∞Met‘𝐵) ∧ (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)):(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ))
42	6, 40, 41	sylanbrc 595	1 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (Met‘𝐵))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3076   ⊆ wss 3899   class class class wbr 5103   × cxp 5653  ^◡ccnv 5654   ↾ cres 5657   “ cima 5658   Fn wfn 6528  ⟶wf 6529  ‘cfv 6533  (class class class)co 7414   Er wer 8696  [cec 8697  ℝcr 11126  ℝ^*cxr 11269  ∞Metcxmet 21573  Metcmet 21574  ballcbl 21575

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7737  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7371  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8281  df-wrecs 8312  df-recs 8361  df-rdg 8400  df-er 8699  df-ec 8701  df-map 8831  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11470  df-neg 11471  df-div 11899  df-nn 12261  df-2 12330  df-rp 13046  df-xneg 13166  df-xadd 13167  df-xmul 13168  df-psmet 21580  df-xmet 21581  df-met 21582  df-bl 21583

This theorem is used by: (None)