Theorem xmetresbl 24594

Description: An extended metric restricted to any ball (in particular the infinity ball) is a proper metric. Together with xmetec 24591, 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 24575	. . . 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 24518	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (∞Met‘𝐵))
6	1, 4, 5	syl2anc 595	. 2 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (∞Met‘𝐵))
7		xmetf 24486	. . . . . 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 5676	. . . . . 6 ⊢ ((𝐵 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) → (𝐵 × 𝐵) ⊆ (𝑋 × 𝑋))
10	4, 4, 9	syl2anc 595	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐵 × 𝐵) ⊆ (𝑋 × 𝑋))
11	8, 10	fssresd 6745	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)):(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ*)
12	11	ffnd 6706	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) Fn (𝐵 × 𝐵))
13		ovres 7576	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) = (𝑥𝐷𝑦))
14	13	adantl 486	. . . . 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 24590	. . . . . . . . 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 24592	. . . . . . . . . . . 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 729	. . . . . . . . 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 8735	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑥 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ↔ 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑥))
25	22, 23, 24	syl2anc 595	. . . . . . . . 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 3937	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
28	27	adantrl 728	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ))
29		elecg 8735	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑦 ∈ [𝑃](◡𝐷 “ ℝ) ↔ 𝑃(◡𝐷 “ ℝ)𝑦))
30	28, 23, 29	syl2anc 595	. . . . . . . . 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 8709	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑥(◡𝐷 “ ℝ)𝑦)
33	16	xmeterval 24589	. . . . . . . 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 2863	. . . 4 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) ∈ ℝ)
38	37	ralrimivva 3208	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝑥(𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵))𝑦) ∈ ℝ)
39		ffnov 7536	. . 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 594	. 2 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)):(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ)
41		ismet2 24490	. 2 ⊢ ((𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (Met‘𝐵) ↔ ((𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (∞Met‘𝐵) ∧ (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)):(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ))
42	6, 40, 41	sylanbrc 594	1 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝐷 ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (Met‘𝐵))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2143  ∀wral 3079   ⊆ wss 3905   class class class wbr 5109   × cxp 5659  ^◡ccnv 5660   ↾ cres 5663   “ cima 5664   Fn wfn 6531  ⟶wf 6532  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410   Er wer 8687  [cec 8688  ℝcr 11094  ℝ^*cxr 11237  ∞Metcxmet 21507  Metcmet 21508  ballcbl 21509

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11151  ax-resscn 11152  ax-1cn 11153  ax-icn 11154  ax-addcl 11155  ax-addrcl 11156  ax-mulcl 11157  ax-mulrcl 11158  ax-mulcom 11159  ax-addass 11160  ax-mulass 11161  ax-distr 11162  ax-i2m1 11163  ax-1ne0 11164  ax-1rid 11165  ax-rnegex 11166  ax-rrecex 11167  ax-cnre 11168  ax-pre-lttri 11169  ax-pre-lttrn 11170  ax-pre-ltadd 11171  ax-pre-mulgt0 11172

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4873  df-iun 4958  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-er 8690  df-ec 8692  df-map 8822  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-pnf 11240  df-mnf 11241  df-xr 11242  df-ltxr 11243  df-le 11244  df-sub 11438  df-neg 11439  df-div 11867  df-nn 12229  df-2 12298  df-rp 13012  df-xneg 13132  df-xadd 13133  df-xmul 13134  df-psmet 21514  df-xmet 21515  df-met 21516  df-bl 21517

This theorem is referenced by: (None)