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 ffvelrnda φ i X C i
26 6 ffvelrnda 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 ffvelrnda 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 biimpi f i X C i D i f j X C j D j
61 60 adantl φ f i X C i D i f j X C j D j
62 2 adantr φ f j X C j D j X Fin
63 simpll φ f j X C j D j i X φ
64 59 biimpri f j X C j D j f i X C i D i
65 64 ad2antlr φ f j X C j D j i X f i X C i D i
66 simpr φ f j X C j D j i X i X
67 63 65 66 53 syl21anc φ f j X C j D j i X Y i f i 2
68 50 sqge0d φ f i X C i D i i X 0 Y i f i 2
69 63 65 66 68 syl21anc φ f j X C j D j i X 0 Y i f i 2
70 62 67 69 fsumge0 φ f j X C j D j 0 i X Y i f i 2
71 38 61 70 syl2anc φ f i X C i D i 0 i X Y i f i 2
72 54 71 resqrtcld φ f i X C i D i i X Y i f i 2
73 33 72 eqeltrd φ f i X C i D i Y dist X f
74 26 25 resubcld φ i X D i C i
75 74 resqcld φ i X D i C i 2
76 2 75 fsumrecl φ i X D i C i 2
77 74 sqge0d φ i X 0 D i C i 2
78 2 75 77 fsumge0 φ 0 i X D i C i 2
79 76 78 resqrtcld φ i X D i C i 2
80 79 adantr φ f i X C i D i i X D i C i 2
81 7 rpred φ E
82 81 adantr φ f i X C i D i E
83 3 adantr φ f j X C j D j X
84 75 adantlr φ f j X C j D j i X D i C i 2
85 38 26 sylan φ f i X C i D i i X D i
86 38 25 sylan φ f i X C i D i i X C i
87 85 86 resubcld φ f i X C i D i i X D i C i
88 25 rexrd φ i X C i *
89 42 rexrd φ i X Y i *
90 2rp 2 +
91 90 a1i φ 2 +
92 hashnncl X Fin X X
93 2 92 syl φ X X
94 3 93 mpbird φ X
95 94 nnred φ X
96 94 nngt0d φ 0 < X
97 95 96 elrpd φ X +
98 97 rpsqrtcld φ X +
99 91 98 rpmulcld φ 2 X +
100 7 99 rpdivcld φ E 2 X +
101 100 rpred φ E 2 X
102 101 adantr φ i X E 2 X
103 42 102 resubcld φ i X Y i E 2 X
104 103 rexrd φ i X Y i E 2 X *
105 iooltub Y i E 2 X * Y i * C i Y i E 2 X Y i C i < Y i
106 104 89 8 105 syl3anc φ i X C i < Y i
107 25 42 106 ltled φ i X C i Y i
108 42 102 readdcld φ i X Y i + E 2 X
109 108 rexrd φ i X Y i + E 2 X *
110 ioogtlb Y i * Y i + E 2 X * D i Y i Y i + E 2 X Y i < D i
111 89 109 9 110 syl3anc φ i X Y i < D i
112 88 27 89 107 111 elicod φ i X Y i C i D i
113 38 112 sylan φ f i X C i D i i X Y i C i D i
114 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
115 86 85 113 48 114 syl22anc φ f i X C i D i i X Y i f i < D i C i
116 0red φ i X 0
117 25 42 26 107 111 lelttrd φ i X C i < D i
118 25 26 posdifd φ i X C i < D i 0 < D i C i
119 117 118 mpbid φ i X 0 < D i C i
120 116 74 119 ltled φ i X 0 D i C i
121 74 120 absidd φ i X D i C i = D i C i
122 121 eqcomd φ i X D i C i = D i C i
123 122 adantlr φ f i X C i D i i X D i C i = D i C i
124 115 123 breqtrd φ f i X C i D i i X Y i f i < D i C i
125 50 87 124 abslt2sqd φ f i X C i D i i X Y i f i 2 < D i C i 2
126 63 65 66 125 syl21anc φ f j X C j D j i X Y i f i 2 < D i C i 2
127 62 83 67 84 126 fsumlt φ f j X C j D j i X Y i f i 2 < i X D i C i 2
128 38 61 127 syl2anc φ f i X C i D i i X Y i f i 2 < i X D i C i 2
129 38 76 syl φ f i X C i D i i X D i C i 2
130 38 78 syl φ f i X C i D i 0 i X D i C i 2
131 54 71 129 130 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
132 128 131 mpbid φ f i X C i D i i X Y i f i 2 < i X D i C i 2
133 33 132 eqbrtrd φ f i X C i D i Y dist X f < i X D i C i 2
134 81 98 rerpdivcld φ E X
135 134 resqcld φ E X 2
136 135 adantr φ i X E X 2
137 26 25 jca φ i X D i C i
138 108 103 jca φ i X Y i + E 2 X Y i E 2 X
139 137 138 jca φ i X D i C i Y i + E 2 X Y i E 2 X
140 iooltub Y i * Y i + E 2 X * D i Y i Y i + E 2 X D i < Y i + E 2 X
141 89 109 9 140 syl3anc φ i X D i < Y i + E 2 X
142 ioogtlb Y i E 2 X * Y i * C i Y i E 2 X Y i Y i E 2 X < C i
143 104 89 8 142 syl3anc φ i X Y i E 2 X < C i
144 141 143 jca φ i X D i < Y i + E 2 X Y i E 2 X < C i
145 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
146 139 144 145 sylc φ i X D i C i < Y i + E 2 X - Y i E 2 X
147 42 recnd φ i X Y i
148 102 recnd φ i X E 2 X
149 147 148 148 pnncand φ i X Y i + E 2 X - Y i E 2 X = E 2 X + E 2 X
150 81 recnd φ E
151 98 rpcnd φ X
152 2cnd φ 2
153 98 rpne0d φ X 0
154 91 rpne0d φ 2 0
155 150 151 152 153 154 divdiv3d φ E X 2 = E 2 X
156 155 eqcomd φ E 2 X = E X 2
157 156 156 oveq12d φ E 2 X + E 2 X = E X 2 + E X 2
158 150 151 153 divcld φ E X
159 158 2halvesd φ E X 2 + E X 2 = E X
160 157 159 eqtrd φ E 2 X + E 2 X = E X
161 160 adantr φ i X E 2 X + E 2 X = E X
162 149 161 eqtrd φ i X Y i + E 2 X - Y i E 2 X = E X
163 146 162 breqtrd φ i X D i C i < E X
164 134 adantr φ i X E X
165 0red φ 0
166 98 rpred φ X
167 7 rpgt0d φ 0 < E
168 98 rpgt0d φ 0 < X
169 81 166 167 168 divgt0d φ 0 < E X
170 165 134 169 ltled φ 0 E X
171 170 adantr φ i X 0 E X
172 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
173 74 120 164 171 172 syl22anc φ i X D i C i < E X D i C i 2 < E X 2
174 163 173 mpbid φ i X D i C i 2 < E X 2
175 2 3 75 136 174 fsumlt φ i X D i C i 2 < i X E X 2
176 2 136 fsumrecl φ i X E X 2
177 164 sqge0d φ i X 0 E X 2
178 2 136 177 fsumge0 φ 0 i X E X 2
179 76 78 176 178 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
180 175 179 mpbid φ i X D i C i 2 < i X E X 2
181 135 recnd φ E X 2
182 fsumconst X Fin E X 2 i X E X 2 = X E X 2
183 2 181 182 syl2anc φ i X E X 2 = X E X 2
184 sqdiv E X X 0 E X 2 = E 2 X 2
185 150 151 153 184 syl3anc φ E X 2 = E 2 X 2
186 95 recnd φ X
187 sqrtth X X 2 = X
188 186 187 syl φ X 2 = X
189 188 oveq2d φ E 2 X 2 = E 2 X
190 185 189 eqtrd φ E X 2 = E 2 X
191 190 oveq2d φ X E X 2 = X E 2 X
192 150 sqcld φ E 2
193 165 96 gtned φ X 0
194 192 186 193 divcan2d φ X E 2 X = E 2
195 183 191 194 3eqtrd φ i X E X 2 = E 2
196 195 fveq2d φ i X E X 2 = E 2
197 165 81 167 ltled φ 0 E
198 sqrtsq E 0 E E 2 = E
199 81 197 198 syl2anc φ E 2 = E
200 eqidd φ E = E
201 196 199 200 3eqtrd φ i X E X 2 = E
202 180 201 breqtrd φ i X D i C i 2 < E
203 202 adantr φ f i X C i D i i X D i C i 2 < E
204 73 80 82 133 203 lttrd φ f i X C i D i Y dist X f < E
205 eqid dist X = dist X
206 205 rrxmetfi X Fin dist X Met X
207 metxmet dist X Met X dist X ∞Met X
208 2 206 207 3syl φ dist X ∞Met X
209 208 adantr φ f i X C i D i dist X ∞Met X
210 82 rexrd φ f i X C i D i E *
211 31 11 eleqtrdi φ f i X C i D i f X
212 elbl2 dist X ∞Met X E * Y X f X f Y ball dist X E Y dist X f < E
213 209 210 24 211 212 syl22anc φ f i X C i D i f Y ball dist X E Y dist X f < E
214 204 213 mpbird φ f i X C i D i f Y ball dist X E
215 214 ralrimiva φ f i X C i D i f Y ball dist X E
216 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
217 215 216 sylibr φ i X C i D i Y ball dist X E