Metamath Proof Explorer


Theorem hoiqssbllem2

Description: The center of the n-dimensional ball belongs to the half-open interval. (Contributed by Glauco Siliprandi, 24-Dec-2020)

Ref Expression
Hypotheses hoiqssbllem2.i i φ
hoiqssbllem2.x φ X Fin
hoiqssbllem2.n φ X
hoiqssbllem2.y φ Y X
hoiqssbllem2.c φ C : X
hoiqssbllem2.d φ D : X
hoiqssbllem2.e φ E +
hoiqssbllem2.l φ i X C i Y i E 2 X Y i
hoiqssbllem2.r φ i X D i Y i Y i + E 2 X
Assertion hoiqssbllem2 φ i X C i D i Y ball dist X E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hoiqssbllem2.i i φ
2 hoiqssbllem2.x φ X Fin
3 hoiqssbllem2.n φ X
4 hoiqssbllem2.y φ Y X
5 hoiqssbllem2.c φ C : X
6 hoiqssbllem2.d φ D : X
7 hoiqssbllem2.e φ E +
8 hoiqssbllem2.l φ i X C i Y i E 2 X Y i
9 hoiqssbllem2.r φ i X D i Y i Y i + E 2 X
10 eqid X = X
11 eqid X = X
12 10 11 rrxdsfi X Fin dist X = g X , h X i X g i h i 2
13 2 12 syl φ dist X = g X , h X i X g i h i 2
14 13 adantr φ f i X C i D i dist X = g X , h X i X g i h i 2
15 fveq1 g = Y g i = Y i
16 15 adantr g = Y h = f g i = Y i
17 fveq1 h = f h i = f i
18 17 adantl g = Y h = f h i = f i
19 16 18 oveq12d g = Y h = f g i h i = Y i f i
20 19 oveq1d g = Y h = f g i h i 2 = Y i f i 2
21 20 sumeq2sdv g = Y h = f i X g i h i 2 = i X Y i f i 2
22 21 fveq2d g = Y h = f i X g i h i 2 = i X Y i f i 2
23 22 adantl φ f i X C i D i g = Y h = f i X g i h i 2 = i X Y i f i 2
24 4 adantr φ f i X C i D i Y X
25 5 ffvelcdmda φ i X C i
26 6 ffvelcdmda φ i X D i
27 26 rexrd φ i X D i *
28 1 25 27 hoissrrn2 φ i X C i D i X
29 28 adantr φ f i X C i D i i X C i D i X
30 simpr φ f i X C i D i f i X C i D i
31 29 30 sseldd φ f i X C i D i f X
32 fvexd φ f i X C i D i i X Y i f i 2 V
33 14 23 24 31 32 ovmpod φ f i X C i D i Y dist X f = i X Y i f i 2
34 nfcv _ i f
35 nfixp1 _ i i X C i D i
36 34 35 nfel i f i X C i D i
37 1 36 nfan i φ f i X C i D i
38 simpl φ f i X C i D i φ
39 38 2 syl φ f i X C i D i X Fin
40 elmapi Y X Y : X
41 4 40 syl φ Y : X
42 41 ffvelcdmda φ i X Y i
43 38 42 sylan φ f i X C i D i i X Y i
44 icossre C i D i * C i D i
45 25 27 44 syl2anc φ i X C i D i
46 45 adantlr φ f i X C i D i i X C i D i
47 fvixp2 f i X C i D i i X f i C i D i
48 47 adantll φ f i X C i D i i X f i C i D i
49 46 48 sseldd φ f i X C i D i i X f i
50 43 49 resubcld φ f i X C i D i i X Y i f i
51 2nn0 2 0
52 51 a1i φ f i X C i D i i X 2 0
53 50 52 reexpcld φ f i X C i D i i X Y i f i 2
54 37 39 53 fsumreclf φ f i X C i D i i X Y i f i 2
55 fveq2 i = j C i = C j
56 fveq2 i = j D i = D j
57 55 56 oveq12d i = j C i D i = C j D j
58 57 cbvixpv i X C i D i = j X C j D j
59 58 eleq2i f i X C i D i f j X C j D j
60 59 bilani φ f i X C i D i f j X C j D j
61 2 adantr φ f j X C j D j X Fin
62 simpll φ f j X C j D j i X φ
63 59 biimpri f j X C j D j f i X C i D i
64 63 ad2antlr φ f j X C j D j i X f i X C i D i
65 simpr φ f j X C j D j i X i X
66 62 64 65 53 syl21anc φ f j X C j D j i X Y i f i 2
67 50 sqge0d φ f i X C i D i i X 0 Y i f i 2
68 62 64 65 67 syl21anc φ f j X C j D j i X 0 Y i f i 2
69 61 66 68 fsumge0 φ f j X C j D j 0 i X Y i f i 2
70 38 60 69 syl2anc φ f i X C i D i 0 i X Y i f i 2
71 54 70 resqrtcld φ f i X C i D i i X Y i f i 2
72 33 71 eqeltrd φ f i X C i D i Y dist X f
73 26 25 resubcld φ i X D i C i
74 73 resqcld φ i X D i C i 2
75 2 74 fsumrecl φ i X D i C i 2
76 73 sqge0d φ i X 0 D i C i 2
77 2 74 76 fsumge0 φ 0 i X D i C i 2
78 75 77 resqrtcld φ i X D i C i 2
79 78 adantr φ f i X C i D i i X D i C i 2
80 7 rpred φ E
81 80 adantr φ f i X C i D i E
82 3 adantr φ f j X C j D j X
83 74 adantlr φ f j X C j D j i X D i C i 2
84 38 26 sylan φ f i X C i D i i X D i
85 38 25 sylan φ f i X C i D i i X C i
86 84 85 resubcld φ f i X C i D i i X D i C i
87 25 rexrd φ i X C i *
88 42 rexrd φ i X Y i *
89 2rp 2 +
90 89 a1i φ 2 +
91 hashnncl X Fin X X
92 2 91 syl φ X X
93 3 92 mpbird φ X
94 93 nnred φ X
95 93 nngt0d φ 0 < X
96 94 95 elrpd φ X +
97 96 rpsqrtcld φ X +
98 90 97 rpmulcld φ 2 X +
99 7 98 rpdivcld φ E 2 X +
100 99 rpred φ E 2 X
101 100 adantr φ i X E 2 X
102 42 101 resubcld φ i X Y i E 2 X
103 102 rexrd φ i X Y i E 2 X *
104 iooltub Y i E 2 X * Y i * C i Y i E 2 X Y i C i < Y i
105 103 88 8 104 syl3anc φ i X C i < Y i
106 25 42 105 ltled φ i X C i Y i
107 42 101 readdcld φ i X Y i + E 2 X
108 107 rexrd φ i X Y i + E 2 X *
109 ioogtlb Y i * Y i + E 2 X * D i Y i Y i + E 2 X Y i < D i
110 88 108 9 109 syl3anc φ i X Y i < D i
111 87 27 88 106 110 elicod φ i X Y i C i D i
112 38 111 sylan φ f i X C i D i i X Y i C i D i
113 icodiamlt C i D i Y i C i D i f i C i D i Y i f i < D i C i
114 85 84 112 48 113 syl22anc φ f i X C i D i i X Y i f i < D i C i
115 0red φ i X 0
116 25 42 26 106 110 lelttrd φ i X C i < D i
117 25 26 posdifd φ i X C i < D i 0 < D i C i
118 116 117 mpbid φ i X 0 < D i C i
119 115 73 118 ltled φ i X 0 D i C i
120 73 119 absidd φ i X D i C i = D i C i
121 120 eqcomd φ i X D i C i = D i C i
122 121 adantlr φ f i X C i D i i X D i C i = D i C i
123 114 122 breqtrd φ f i X C i D i i X Y i f i < D i C i
124 50 86 123 abslt2sqd φ f i X C i D i i X Y i f i 2 < D i C i 2
125 62 64 65 124 syl21anc φ f j X C j D j i X Y i f i 2 < D i C i 2
126 61 82 66 83 125 fsumlt φ f j X C j D j i X Y i f i 2 < i X D i C i 2
127 38 60 126 syl2anc φ f i X C i D i i X Y i f i 2 < i X D i C i 2
128 38 75 syl φ f i X C i D i i X D i C i 2
129 38 77 syl φ f i X C i D i 0 i X D i C i 2
130 54 70 128 129 sqrtltd φ f i X C i D i i X Y i f i 2 < i X D i C i 2 i X Y i f i 2 < i X D i C i 2
131 127 130 mpbid φ f i X C i D i i X Y i f i 2 < i X D i C i 2
132 33 131 eqbrtrd φ f i X C i D i Y dist X f < i X D i C i 2
133 80 97 rerpdivcld φ E X
134 133 resqcld φ E X 2
135 134 adantr φ i X E X 2
136 26 25 jca φ i X D i C i
137 107 102 jca φ i X Y i + E 2 X Y i E 2 X
138 136 137 jca φ i X D i C i Y i + E 2 X Y i E 2 X
139 iooltub Y i * Y i + E 2 X * D i Y i Y i + E 2 X D i < Y i + E 2 X
140 88 108 9 139 syl3anc φ i X D i < Y i + E 2 X
141 ioogtlb Y i E 2 X * Y i * C i Y i E 2 X Y i Y i E 2 X < C i
142 103 88 8 141 syl3anc φ i X Y i E 2 X < C i
143 140 142 jca φ i X D i < Y i + E 2 X Y i E 2 X < C i
144 lt2sub D i C i Y i + E 2 X Y i E 2 X D i < Y i + E 2 X Y i E 2 X < C i D i C i < Y i + E 2 X - Y i E 2 X
145 138 143 144 sylc φ i X D i C i < Y i + E 2 X - Y i E 2 X
146 42 recnd φ i X Y i
147 101 recnd φ i X E 2 X
148 146 147 147 pnncand φ i X Y i + E 2 X - Y i E 2 X = E 2 X + E 2 X
149 80 recnd φ E
150 97 rpcnd φ X
151 2cnd φ 2
152 97 rpne0d φ X 0
153 90 rpne0d φ 2 0
154 149 150 151 152 153 divdiv3d φ E X 2 = E 2 X
155 154 eqcomd φ E 2 X = E X 2
156 155 155 oveq12d φ E 2 X + E 2 X = E X 2 + E X 2
157 149 150 152 divcld φ E X
158 157 2halvesd φ E X 2 + E X 2 = E X
159 156 158 eqtrd φ E 2 X + E 2 X = E X
160 159 adantr φ i X E 2 X + E 2 X = E X
161 148 160 eqtrd φ i X Y i + E 2 X - Y i E 2 X = E X
162 145 161 breqtrd φ i X D i C i < E X
163 133 adantr φ i X E X
164 0red φ 0
165 97 rpred φ X
166 7 rpgt0d φ 0 < E
167 97 rpgt0d φ 0 < X
168 80 165 166 167 divgt0d φ 0 < E X
169 164 133 168 ltled φ 0 E X
170 169 adantr φ i X 0 E X
171 lt2sq D i C i 0 D i C i E X 0 E X D i C i < E X D i C i 2 < E X 2
172 73 119 163 170 171 syl22anc φ i X D i C i < E X D i C i 2 < E X 2
173 162 172 mpbid φ i X D i C i 2 < E X 2
174 2 3 74 135 173 fsumlt φ i X D i C i 2 < i X E X 2
175 2 135 fsumrecl φ i X E X 2
176 163 sqge0d φ i X 0 E X 2
177 2 135 176 fsumge0 φ 0 i X E X 2
178 75 77 175 177 sqrtltd φ i X D i C i 2 < i X E X 2 i X D i C i 2 < i X E X 2
179 174 178 mpbid φ i X D i C i 2 < i X E X 2
180 134 recnd φ E X 2
181 fsumconst X Fin E X 2 i X E X 2 = X E X 2
182 2 180 181 syl2anc φ i X E X 2 = X E X 2
183 sqdiv E X X 0 E X 2 = E 2 X 2
184 149 150 152 183 syl3anc φ E X 2 = E 2 X 2
185 94 recnd φ X
186 sqrtth X X 2 = X
187 185 186 syl φ X 2 = X
188 187 oveq2d φ E 2 X 2 = E 2 X
189 184 188 eqtrd φ E X 2 = E 2 X
190 189 oveq2d φ X E X 2 = X E 2 X
191 149 sqcld φ E 2
192 164 95 gtned φ X 0
193 191 185 192 divcan2d φ X E 2 X = E 2
194 182 190 193 3eqtrd φ i X E X 2 = E 2
195 194 fveq2d φ i X E X 2 = E 2
196 164 80 166 ltled φ 0 E
197 sqrtsq E 0 E E 2 = E
198 80 196 197 syl2anc φ E 2 = E
199 eqidd φ E = E
200 195 198 199 3eqtrd φ i X E X 2 = E
201 179 200 breqtrd φ i X D i C i 2 < E
202 201 adantr φ f i X C i D i i X D i C i 2 < E
203 72 79 81 132 202 lttrd φ f i X C i D i Y dist X f < E
204 eqid dist X = dist X
205 204 rrxmetfi X Fin dist X Met X
206 metxmet dist X Met X dist X ∞Met X
207 2 205 206 3syl φ dist X ∞Met X
208 207 adantr φ f i X C i D i dist X ∞Met X
209 81 rexrd φ f i X C i D i E *
210 31 11 eleqtrdi φ f i X C i D i f X
211 elbl2 dist X ∞Met X E * Y X f X f Y ball dist X E Y dist X f < E
212 208 209 24 210 211 syl22anc φ f i X C i D i f Y ball dist X E Y dist X f < E
213 203 212 mpbird φ f i X C i D i f Y ball dist X E
214 213 ralrimiva φ f i X C i D i f Y ball dist X E
215 dfss3 i X C i D i Y ball dist X E f i X C i D i f Y ball dist X E
216 214 215 sylibr φ i X C i D i Y ball dist X E