Theorem xmetresbl 24771

Description: An extended metric restricted to any ball (in particular the infinity ball) is a proper metric. Together with xmetec 24768, 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 24752	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ⊆ 𝑋)
4	2, 3	eqsstrid 3951	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐵 ⊆ 𝑋)
5		xmetres2 24695	. . 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 24663	. . . . . 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 6760	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)):(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ*)
12	11	ffnd 6721	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) Fn (𝐵 × 𝐵))
13		ovres 7596	. . . . . 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 2763	. . . . . . . . . 10 ⊢ (◡𝐷 “ ℝ) = (◡𝐷 “ ℝ)
17	16	xmeter 24767	. . . . . . . . 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 24769	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ⊆ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
20	2, 19	eqsstrid 3951	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐵 ⊆ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
21	20	sselda 3913	. . . . . . . . . 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 8776	. . . . . . . . . 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 3913	. . . . . . . . . 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 8776	. . . . . . . . . 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 8750	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑥(◡𝐷 “ ℝ)𝑦)
33	16	xmeterval 24766	. . . . . . . 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 2864	. . . 4 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) ∈ ℝ)
38	37	ralrimivva 3209	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) ∈ ℝ)
39		ffnov 7556	. . 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 24667	. 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 1569   ∈ wcel 2146  ∀wral 3080   ⊆ wss 3900   class class class wbr 5106   × cxp 5653  ^◡ccnv 5654   ↾ cres 5657   “ cima 5658   Fn wfn 6542  ⟶wf 6543  ‘cfv 6547  (class class class)co 7430   Er wer 8728  [cec 8729  ℝcr 11212  ℝ^*cxr 11355  ∞Metcxmet 21678  Metcmet 21679  ballcbl 21680

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1944  ax-6 2001  ax-7 2042  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2196  ax-12 2215  ax-ext 2735  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7761  ax-cnex 11269  ax-resscn 11270  ax-1cn 11271  ax-icn 11272  ax-addcl 11273  ax-addrcl 11274  ax-mulcl 11275  ax-mulrcl 11276  ax-mulcom 11277  ax-addass 11278  ax-mulass 11279  ax-distr 11280  ax-i2m1 11281  ax-1ne0 11282  ax-1rid 11283  ax-rnegex 11284  ax-rrecex 11285  ax-cnre 11286  ax-pre-lttri 11287  ax-pre-lttrn 11288  ax-pre-ltadd 11289  ax-pre-mulgt0 11290

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2101  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  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 6311  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6501  df-fun 6549  df-fn 6550  df-f 6551  df-f1 6552  df-fo 6553  df-f1o 6554  df-fv 6555  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-om 7888  df-1st 8011  df-2nd 8012  df-frecs 8313  df-wrecs 8344  df-recs 8393  df-rdg 8432  df-er 8731  df-ec 8733  df-map 8863  df-en 8988  df-dom 8989  df-sdom 8990  df-pnf 11358  df-mnf 11359  df-xr 11360  df-ltxr 11361  df-le 11362  df-sub 11556  df-neg 11557  df-div 11987  df-nn 12349  df-2 12418  df-rp 13134  df-xneg 13254  df-xadd 13255  df-xmul 13256  df-psmet 21685  df-xmet 21686  df-met 21687  df-bl 21688

This theorem is used by: (None)