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 iφ
hoiqssbllem2.x φXFin
hoiqssbllem2.n φX
hoiqssbllem2.y φYX
hoiqssbllem2.c φC:X
hoiqssbllem2.d φD:X
hoiqssbllem2.e φE+
hoiqssbllem2.l φiXCiYiE2XYi
hoiqssbllem2.r φiXDiYiYi+E2X
Assertion hoiqssbllem2 φiXCiDiYballdistmsupE

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hoiqssbllem2.i iφ
2 hoiqssbllem2.x φXFin
3 hoiqssbllem2.n φX
4 hoiqssbllem2.y φYX
5 hoiqssbllem2.c φC:X
6 hoiqssbllem2.d φD:X
7 hoiqssbllem2.e φE+
8 hoiqssbllem2.l φiXCiYiE2XYi
9 hoiqssbllem2.r φiXDiYiYi+E2X
10 eqid msup=msup
11 eqid X=X
12 10 11 rrxdsfi XFindistmsup=gX,hXiXgihi2
13 2 12 syl φdistmsup=gX,hXiXgihi2
14 13 adantr φfiXCiDidistmsup=gX,hXiXgihi2
15 fveq1 g=Ygi=Yi
16 15 adantr g=Yh=fgi=Yi
17 fveq1 h=fhi=fi
18 17 adantl g=Yh=fhi=fi
19 16 18 oveq12d g=Yh=fgihi=Yifi
20 19 oveq1d g=Yh=fgihi2=Yifi2
21 20 sumeq2sdv g=Yh=fiXgihi2=iXYifi2
22 21 fveq2d g=Yh=fiXgihi2=iXYifi2
23 22 adantl φfiXCiDig=Yh=fiXgihi2=iXYifi2
24 4 adantr φfiXCiDiYX
25 5 ffvelcdmda φiXCi
26 6 ffvelcdmda φiXDi
27 26 rexrd φiXDi*
28 1 25 27 hoissrrn2 φiXCiDiX
29 28 adantr φfiXCiDiiXCiDiX
30 simpr φfiXCiDifiXCiDi
31 29 30 sseldd φfiXCiDifX
32 fvexd φfiXCiDiiXYifi2V
33 14 23 24 31 32 ovmpod φfiXCiDiYdistmsupf=iXYifi2
34 nfcv _if
35 nfixp1 _iiXCiDi
36 34 35 nfel ifiXCiDi
37 1 36 nfan iφfiXCiDi
38 simpl φfiXCiDiφ
39 38 2 syl φfiXCiDiXFin
40 elmapi YXY:X
41 4 40 syl φY:X
42 41 ffvelcdmda φiXYi
43 38 42 sylan φfiXCiDiiXYi
44 icossre CiDi*CiDi
45 25 27 44 syl2anc φiXCiDi
46 45 adantlr φfiXCiDiiXCiDi
47 fvixp2 fiXCiDiiXfiCiDi
48 47 adantll φfiXCiDiiXfiCiDi
49 46 48 sseldd φfiXCiDiiXfi
50 43 49 resubcld φfiXCiDiiXYifi
51 2nn0 20
52 51 a1i φfiXCiDiiX20
53 50 52 reexpcld φfiXCiDiiXYifi2
54 37 39 53 fsumreclf φfiXCiDiiXYifi2
55 fveq2 i=jCi=Cj
56 fveq2 i=jDi=Dj
57 55 56 oveq12d i=jCiDi=CjDj
58 57 cbvixpv iXCiDi=jXCjDj
59 58 eleq2i fiXCiDifjXCjDj
60 59 biimpi fiXCiDifjXCjDj
61 60 adantl φfiXCiDifjXCjDj
62 2 adantr φfjXCjDjXFin
63 simpll φfjXCjDjiXφ
64 59 biimpri fjXCjDjfiXCiDi
65 64 ad2antlr φfjXCjDjiXfiXCiDi
66 simpr φfjXCjDjiXiX
67 63 65 66 53 syl21anc φfjXCjDjiXYifi2
68 50 sqge0d φfiXCiDiiX0Yifi2
69 63 65 66 68 syl21anc φfjXCjDjiX0Yifi2
70 62 67 69 fsumge0 φfjXCjDj0iXYifi2
71 38 61 70 syl2anc φfiXCiDi0iXYifi2
72 54 71 resqrtcld φfiXCiDiiXYifi2
73 33 72 eqeltrd φfiXCiDiYdistmsupf
74 26 25 resubcld φiXDiCi
75 74 resqcld φiXDiCi2
76 2 75 fsumrecl φiXDiCi2
77 74 sqge0d φiX0DiCi2
78 2 75 77 fsumge0 φ0iXDiCi2
79 76 78 resqrtcld φiXDiCi2
80 79 adantr φfiXCiDiiXDiCi2
81 7 rpred φE
82 81 adantr φfiXCiDiE
83 3 adantr φfjXCjDjX
84 75 adantlr φfjXCjDjiXDiCi2
85 38 26 sylan φfiXCiDiiXDi
86 38 25 sylan φfiXCiDiiXCi
87 85 86 resubcld φfiXCiDiiXDiCi
88 25 rexrd φiXCi*
89 42 rexrd φiXYi*
90 2rp 2+
91 90 a1i φ2+
92 hashnncl XFinXX
93 2 92 syl φXX
94 3 93 mpbird φX
95 94 nnred φX
96 94 nngt0d φ0<X
97 95 96 elrpd φX+
98 97 rpsqrtcld φX+
99 91 98 rpmulcld φ2X+
100 7 99 rpdivcld φE2X+
101 100 rpred φE2X
102 101 adantr φiXE2X
103 42 102 resubcld φiXYiE2X
104 103 rexrd φiXYiE2X*
105 iooltub YiE2X*Yi*CiYiE2XYiCi<Yi
106 104 89 8 105 syl3anc φiXCi<Yi
107 25 42 106 ltled φiXCiYi
108 42 102 readdcld φiXYi+E2X
109 108 rexrd φiXYi+E2X*
110 ioogtlb Yi*Yi+E2X*DiYiYi+E2XYi<Di
111 89 109 9 110 syl3anc φiXYi<Di
112 88 27 89 107 111 elicod φiXYiCiDi
113 38 112 sylan φfiXCiDiiXYiCiDi
114 icodiamlt CiDiYiCiDifiCiDiYifi<DiCi
115 86 85 113 48 114 syl22anc φfiXCiDiiXYifi<DiCi
116 0red φiX0
117 25 42 26 107 111 lelttrd φiXCi<Di
118 25 26 posdifd φiXCi<Di0<DiCi
119 117 118 mpbid φiX0<DiCi
120 116 74 119 ltled φiX0DiCi
121 74 120 absidd φiXDiCi=DiCi
122 121 eqcomd φiXDiCi=DiCi
123 122 adantlr φfiXCiDiiXDiCi=DiCi
124 115 123 breqtrd φfiXCiDiiXYifi<DiCi
125 50 87 124 abslt2sqd φfiXCiDiiXYifi2<DiCi2
126 63 65 66 125 syl21anc φfjXCjDjiXYifi2<DiCi2
127 62 83 67 84 126 fsumlt φfjXCjDjiXYifi2<iXDiCi2
128 38 61 127 syl2anc φfiXCiDiiXYifi2<iXDiCi2
129 38 76 syl φfiXCiDiiXDiCi2
130 38 78 syl φfiXCiDi0iXDiCi2
131 54 71 129 130 sqrtltd φfiXCiDiiXYifi2<iXDiCi2iXYifi2<iXDiCi2
132 128 131 mpbid φfiXCiDiiXYifi2<iXDiCi2
133 33 132 eqbrtrd φfiXCiDiYdistmsupf<iXDiCi2
134 81 98 rerpdivcld φEX
135 134 resqcld φEX2
136 135 adantr φiXEX2
137 26 25 jca φiXDiCi
138 108 103 jca φiXYi+E2XYiE2X
139 137 138 jca φiXDiCiYi+E2XYiE2X
140 iooltub Yi*Yi+E2X*DiYiYi+E2XDi<Yi+E2X
141 89 109 9 140 syl3anc φiXDi<Yi+E2X
142 ioogtlb YiE2X*Yi*CiYiE2XYiYiE2X<Ci
143 104 89 8 142 syl3anc φiXYiE2X<Ci
144 141 143 jca φiXDi<Yi+E2XYiE2X<Ci
145 lt2sub DiCiYi+E2XYiE2XDi<Yi+E2XYiE2X<CiDiCi<Yi+E2X-YiE2X
146 139 144 145 sylc φiXDiCi<Yi+E2X-YiE2X
147 42 recnd φiXYi
148 102 recnd φiXE2X
149 147 148 148 pnncand φiXYi+E2X-YiE2X=E2X+E2X
150 81 recnd φE
151 98 rpcnd φX
152 2cnd φ2
153 98 rpne0d φX0
154 91 rpne0d φ20
155 150 151 152 153 154 divdiv3d φEX2=E2X
156 155 eqcomd φE2X=EX2
157 156 156 oveq12d φE2X+E2X=EX2+EX2
158 150 151 153 divcld φEX
159 158 2halvesd φEX2+EX2=EX
160 157 159 eqtrd φE2X+E2X=EX
161 160 adantr φiXE2X+E2X=EX
162 149 161 eqtrd φiXYi+E2X-YiE2X=EX
163 146 162 breqtrd φiXDiCi<EX
164 134 adantr φiXEX
165 0red φ0
166 98 rpred φX
167 7 rpgt0d φ0<E
168 98 rpgt0d φ0<X
169 81 166 167 168 divgt0d φ0<EX
170 165 134 169 ltled φ0EX
171 170 adantr φiX0EX
172 lt2sq DiCi0DiCiEX0EXDiCi<EXDiCi2<EX2
173 74 120 164 171 172 syl22anc φiXDiCi<EXDiCi2<EX2
174 163 173 mpbid φiXDiCi2<EX2
175 2 3 75 136 174 fsumlt φiXDiCi2<iXEX2
176 2 136 fsumrecl φiXEX2
177 164 sqge0d φiX0EX2
178 2 136 177 fsumge0 φ0iXEX2
179 76 78 176 178 sqrtltd φiXDiCi2<iXEX2iXDiCi2<iXEX2
180 175 179 mpbid φiXDiCi2<iXEX2
181 135 recnd φEX2
182 fsumconst XFinEX2iXEX2=XEX2
183 2 181 182 syl2anc φiXEX2=XEX2
184 sqdiv EXX0EX2=E2X2
185 150 151 153 184 syl3anc φEX2=E2X2
186 95 recnd φX
187 sqrtth XX2=X
188 186 187 syl φX2=X
189 188 oveq2d φE2X2=E2X
190 185 189 eqtrd φEX2=E2X
191 190 oveq2d φXEX2=XE2X
192 150 sqcld φE2
193 165 96 gtned φX0
194 192 186 193 divcan2d φXE2X=E2
195 183 191 194 3eqtrd φiXEX2=E2
196 195 fveq2d φiXEX2=E2
197 165 81 167 ltled φ0E
198 sqrtsq E0EE2=E
199 81 197 198 syl2anc φE2=E
200 eqidd φE=E
201 196 199 200 3eqtrd φiXEX2=E
202 180 201 breqtrd φiXDiCi2<E
203 202 adantr φfiXCiDiiXDiCi2<E
204 73 80 82 133 203 lttrd φfiXCiDiYdistmsupf<E
205 eqid distmsup=distmsup
206 205 rrxmetfi XFindistmsupMetX
207 metxmet distmsupMetXdistmsup∞MetX
208 2 206 207 3syl φdistmsup∞MetX
209 208 adantr φfiXCiDidistmsup∞MetX
210 82 rexrd φfiXCiDiE*
211 31 11 eleqtrdi φfiXCiDifX
212 elbl2 distmsup∞MetXE*YXfXfYballdistmsupEYdistmsupf<E
213 209 210 24 211 212 syl22anc φfiXCiDifYballdistmsupEYdistmsupf<E
214 204 213 mpbird φfiXCiDifYballdistmsupE
215 214 ralrimiva φfiXCiDifYballdistmsupE
216 dfss3 iXCiDiYballdistmsupEfiXCiDifYballdistmsupE
217 215 216 sylibr φiXCiDiYballdistmsupE