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Theorem isbnd2

Description: The predicate "is a bounded metric space". Uses a single point instead of an arbitrary point in the space. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009)

Ref Expression
Assertion isbnd2 ⊢ M ∈ Bnd ⁡ X ∧ X ≠ ∅ ↔ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ ∃ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isbndx ⊢ M ∈ Bnd ⁡ X ↔ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ ∀ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r
2 1 anbi1i ⊢ M ∈ Bnd ⁡ X ∧ X ≠ ∅ ↔ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ ∀ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r ∧ X ≠ ∅
3 anass ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ ∀ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r ∧ X ≠ ∅ ↔ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ ∀ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r ∧ X ≠ ∅
4 r19.2z ⊢ X ≠ ∅ ∧ ∀ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r → ∃ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r
5 4 ancoms ⊢ ∀ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r ∧ X ≠ ∅ → ∃ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r
6 oveq1 ⊢ x = y → x ball ⁡ M r = y ball ⁡ M r
7 6 eqeq2d ⊢ x = y → X = x ball ⁡ M r ↔ X = y ball ⁡ M r
8 oveq2 ⊢ r = s → y ball ⁡ M r = y ball ⁡ M s
9 8 eqeq2d ⊢ r = s → X = y ball ⁡ M r ↔ X = y ball ⁡ M s
10 7 9 cbvrex2vw ⊢ ∃ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r ↔ ∃ y ∈ X ∃ s ∈ ℝ + X = y ball ⁡ M s
11 2rp ⊢ 2 ∈ ℝ +
12 rpmulcl ⊢ 2 ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + → 2 ⁢ s ∈ ℝ +
13 11 12 mpan ⊢ s ∈ ℝ + → 2 ⁢ s ∈ ℝ +
14 13 ad2antll ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + → 2 ⁢ s ∈ ℝ +
15 14 ad2antrr ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X ∧ X = y ball ⁡ M s → 2 ⁢ s ∈ ℝ +
16 rpcn ⊢ s ∈ ℝ + → s ∈ ℂ
17 2cnd ⊢ s ∈ ℝ + → 2 ∈ ℂ
18 2ne0 ⊢ 2 ≠ 0
19 18 a1i ⊢ s ∈ ℝ + → 2 ≠ 0
20 divcan3 ⊢ s ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 → 2 ⁢ s 2 = s
21 20 eqcomd ⊢ s ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 → s = 2 ⁢ s 2
22 16 17 19 21 syl3anc ⊢ s ∈ ℝ + → s = 2 ⁢ s 2
23 22 oveq2d ⊢ s ∈ ℝ + → y ball ⁡ M s = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2
24 23 eqeq2d ⊢ s ∈ ℝ + → X = y ball ⁡ M s ↔ X = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2
25 24 biimpd ⊢ s ∈ ℝ + → X = y ball ⁡ M s → X = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2
26 25 ad2antll ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + → X = y ball ⁡ M s → X = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2
27 26 adantr ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X → X = y ball ⁡ M s → X = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2
28 27 imp ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X ∧ X = y ball ⁡ M s → X = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2
29 simpr ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X ∧ X = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 → X = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2
30 eleq2 ⊢ X = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 → x ∈ X ↔ x ∈ y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2
31 30 biimpac ⊢ x ∈ X ∧ X = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 → x ∈ y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2
32 2re ⊢ 2 ∈ ℝ
33 rpre ⊢ s ∈ ℝ + → s ∈ ℝ
34 remulcl ⊢ 2 ∈ ℝ ∧ s ∈ ℝ → 2 ⁢ s ∈ ℝ
35 32 33 34 sylancr ⊢ s ∈ ℝ + → 2 ⁢ s ∈ ℝ
36 blhalf ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ 2 ⁢ s ∈ ℝ ∧ x ∈ y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 → y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 ⊆ x ball ⁡ M 2 ⁢ s
37 36 expr ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ 2 ⁢ s ∈ ℝ → x ∈ y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 → y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 ⊆ x ball ⁡ M 2 ⁢ s
38 35 37 sylan2 ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + → x ∈ y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 → y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 ⊆ x ball ⁡ M 2 ⁢ s
39 38 anasss ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + → x ∈ y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 → y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 ⊆ x ball ⁡ M 2 ⁢ s
40 39 imp ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 → y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 ⊆ x ball ⁡ M 2 ⁢ s
41 31 40 sylan2 ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X ∧ X = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 → y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 ⊆ x ball ⁡ M 2 ⁢ s
42 41 anassrs ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X ∧ X = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 → y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 ⊆ x ball ⁡ M 2 ⁢ s
43 29 42 eqsstrd ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X ∧ X = y ball ⁡ M 2 ⁢ s 2 → X ⊆ x ball ⁡ M 2 ⁢ s
44 28 43 syldan ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X ∧ X = y ball ⁡ M s → X ⊆ x ball ⁡ M 2 ⁢ s
45 13 adantl ⊢ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + → 2 ⁢ s ∈ ℝ +
46 rpxr ⊢ 2 ⁢ s ∈ ℝ + → 2 ⁢ s ∈ ℝ *
47 blssm ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∈ X ∧ 2 ⁢ s ∈ ℝ * → x ball ⁡ M 2 ⁢ s ⊆ X
48 46 47 syl3an3 ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∈ X ∧ 2 ⁢ s ∈ ℝ + → x ball ⁡ M 2 ⁢ s ⊆ X
49 48 3expa ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∈ X ∧ 2 ⁢ s ∈ ℝ + → x ball ⁡ M 2 ⁢ s ⊆ X
50 45 49 sylan2 ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + → x ball ⁡ M 2 ⁢ s ⊆ X
51 50 an32s ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X → x ball ⁡ M 2 ⁢ s ⊆ X
52 51 adantr ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X ∧ X = y ball ⁡ M s → x ball ⁡ M 2 ⁢ s ⊆ X
53 44 52 eqssd ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X ∧ X = y ball ⁡ M s → X = x ball ⁡ M 2 ⁢ s
54 oveq2 ⊢ r = 2 ⁢ s → x ball ⁡ M r = x ball ⁡ M 2 ⁢ s
55 54 rspceeqv ⊢ 2 ⁢ s ∈ ℝ + ∧ X = x ball ⁡ M 2 ⁢ s → ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r
56 15 53 55 syl2anc ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X ∧ X = y ball ⁡ M s → ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r
57 56 ex ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + ∧ x ∈ X → X = y ball ⁡ M s → ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r
58 57 ralrimdva ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∈ X ∧ s ∈ ℝ + → X = y ball ⁡ M s → ∀ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r
59 58 rexlimdvva ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X → ∃ y ∈ X ∃ s ∈ ℝ + X = y ball ⁡ M s → ∀ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r
60 10 59 biimtrid ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X → ∃ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r → ∀ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r
61 rexn0 ⊢ ∃ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r → X ≠ ∅
62 61 a1i ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X → ∃ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r → X ≠ ∅
63 60 62 jcad ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X → ∃ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r → ∀ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r ∧ X ≠ ∅
64 5 63 impbid2 ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X → ∀ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r ∧ X ≠ ∅ ↔ ∃ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r
65 64 pm5.32i ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ ∀ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r ∧ X ≠ ∅ ↔ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ ∃ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r
66 2 3 65 3bitri ⊢ M ∈ Bnd ⁡ X ∧ X ≠ ∅ ↔ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ ∃ x ∈ X ∃ r ∈ ℝ + X = x ball ⁡ M r