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Theorem ismrer1

Description: An isometry between RR and RR ^ 1 . (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009) (Revised by Mario Carneiro, 22-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses ismrer1.1 ⊢ R = abs ∘ − ↾ ℝ 2
ismrer1.2 ⊢ F = x ∈ ℝ ⟼ A × x
Assertion ismrer1 ⊢ A ∈ V → F ∈ R Ismty ℝ n ⁡ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ismrer1.1 ⊢ R = abs ∘ − ↾ ℝ 2
2 ismrer1.2 ⊢ F = x ∈ ℝ ⟼ A × x
3 sneq ⊢ y = A → y = A
4 3 xpeq1d ⊢ y = A → y × x = A × x
5 4 mpteq2dv ⊢ y = A → x ∈ ℝ ⟼ y × x = x ∈ ℝ ⟼ A × x
6 5 2 eqtr4di ⊢ y = A → x ∈ ℝ ⟼ y × x = F
7 6 f1oeq1d ⊢ y = A → x ∈ ℝ ⟼ y × x : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ y ↔ F : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ y
8 3 oveq2d ⊢ y = A → ℝ y = ℝ A
9 f1oeq3 ⊢ ℝ y = ℝ A → F : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ y ↔ F : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ A
10 8 9 syl ⊢ y = A → F : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ y ↔ F : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ A
11 7 10 bitrd ⊢ y = A → x ∈ ℝ ⟼ y × x : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ y ↔ F : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ A
12 eqid ⊢ y = y
13 reex ⊢ ℝ ∈ V
14 vex ⊢ y ∈ V
15 eqid ⊢ x ∈ ℝ ⟼ y × x = x ∈ ℝ ⟼ y × x
16 12 13 14 15 mapsnf1o3 ⊢ x ∈ ℝ ⟼ y × x : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ y
17 11 16 vtoclg ⊢ A ∈ V → F : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ A
18 sneq ⊢ x = y → x = y
19 18 xpeq2d ⊢ x = y → A × x = A × y
20 snex ⊢ A ∈ V
21 snex ⊢ x ∈ V
22 20 21 xpex ⊢ A × x ∈ V
23 19 2 22 fvmpt3i ⊢ y ∈ ℝ → F ⁡ y = A × y
24 23 fveq1d ⊢ y ∈ ℝ → F ⁡ y ⁡ A = A × y ⁡ A
25 24 adantr ⊢ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → F ⁡ y ⁡ A = A × y ⁡ A
26 snidg ⊢ A ∈ V → A ∈ A
27 fvconst2g ⊢ y ∈ V ∧ A ∈ A → A × y ⁡ A = y
28 14 26 27 sylancr ⊢ A ∈ V → A × y ⁡ A = y
29 25 28 sylan9eqr ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → F ⁡ y ⁡ A = y
30 sneq ⊢ x = z → x = z
31 30 xpeq2d ⊢ x = z → A × x = A × z
32 31 2 22 fvmpt3i ⊢ z ∈ ℝ → F ⁡ z = A × z
33 32 fveq1d ⊢ z ∈ ℝ → F ⁡ z ⁡ A = A × z ⁡ A
34 33 adantl ⊢ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → F ⁡ z ⁡ A = A × z ⁡ A
35 vex ⊢ z ∈ V
36 fvconst2g ⊢ z ∈ V ∧ A ∈ A → A × z ⁡ A = z
37 35 26 36 sylancr ⊢ A ∈ V → A × z ⁡ A = z
38 34 37 sylan9eqr ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → F ⁡ z ⁡ A = z
39 29 38 oveq12d ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → F ⁡ y ⁡ A − F ⁡ z ⁡ A = y − z
40 39 oveq1d ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → F ⁡ y ⁡ A − F ⁡ z ⁡ A 2 = y − z 2
41 resubcl ⊢ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → y − z ∈ ℝ
42 41 adantl ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → y − z ∈ ℝ
43 absresq ⊢ y − z ∈ ℝ → y − z 2 = y − z 2
44 42 43 syl ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → y − z 2 = y − z 2
45 40 44 eqtr4d ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → F ⁡ y ⁡ A − F ⁡ z ⁡ A 2 = y − z 2
46 42 recnd ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → y − z ∈ ℂ
47 46 abscld ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → y − z ∈ ℝ
48 47 recnd ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → y − z ∈ ℂ
49 48 sqcld ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → y − z 2 ∈ ℂ
50 45 49 eqeltrd ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → F ⁡ y ⁡ A − F ⁡ z ⁡ A 2 ∈ ℂ
51 fveq2 ⊢ k = A → F ⁡ y ⁡ k = F ⁡ y ⁡ A
52 fveq2 ⊢ k = A → F ⁡ z ⁡ k = F ⁡ z ⁡ A
53 51 52 oveq12d ⊢ k = A → F ⁡ y ⁡ k − F ⁡ z ⁡ k = F ⁡ y ⁡ A − F ⁡ z ⁡ A
54 53 oveq1d ⊢ k = A → F ⁡ y ⁡ k − F ⁡ z ⁡ k 2 = F ⁡ y ⁡ A − F ⁡ z ⁡ A 2
55 54 sumsn ⊢ A ∈ V ∧ F ⁡ y ⁡ A − F ⁡ z ⁡ A 2 ∈ ℂ → ∑ k ∈ A F ⁡ y ⁡ k − F ⁡ z ⁡ k 2 = F ⁡ y ⁡ A − F ⁡ z ⁡ A 2
56 50 55 syldan ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → ∑ k ∈ A F ⁡ y ⁡ k − F ⁡ z ⁡ k 2 = F ⁡ y ⁡ A − F ⁡ z ⁡ A 2
57 56 45 eqtrd ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → ∑ k ∈ A F ⁡ y ⁡ k − F ⁡ z ⁡ k 2 = y − z 2
58 57 fveq2d ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → ∑ k ∈ A F ⁡ y ⁡ k − F ⁡ z ⁡ k 2 = y − z 2
59 46 absge0d ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → 0 ≤ y − z
60 47 59 sqrtsqd ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → y − z 2 = y − z
61 58 60 eqtrd ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → ∑ k ∈ A F ⁡ y ⁡ k − F ⁡ z ⁡ k 2 = y − z
62 f1of ⊢ F : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ A → F : ℝ ⟶ ℝ A
63 17 62 syl ⊢ A ∈ V → F : ℝ ⟶ ℝ A
64 63 ffvelcdmda ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ → F ⁡ y ∈ ℝ A
65 63 ffvelcdmda ⊢ A ∈ V ∧ z ∈ ℝ → F ⁡ z ∈ ℝ A
66 64 65 anim12dan ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → F ⁡ y ∈ ℝ A ∧ F ⁡ z ∈ ℝ A
67 snfi ⊢ A ∈ Fin
68 eqid ⊢ ℝ A = ℝ A
69 68 rrnmval ⊢ A ∈ Fin ∧ F ⁡ y ∈ ℝ A ∧ F ⁡ z ∈ ℝ A → F ⁡ y ℝ n ⁡ A F ⁡ z = ∑ k ∈ A F ⁡ y ⁡ k − F ⁡ z ⁡ k 2
70 67 69 mp3an1 ⊢ F ⁡ y ∈ ℝ A ∧ F ⁡ z ∈ ℝ A → F ⁡ y ℝ n ⁡ A F ⁡ z = ∑ k ∈ A F ⁡ y ⁡ k − F ⁡ z ⁡ k 2
71 66 70 syl ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → F ⁡ y ℝ n ⁡ A F ⁡ z = ∑ k ∈ A F ⁡ y ⁡ k − F ⁡ z ⁡ k 2
72 1 remetdval ⊢ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → y R z = y − z
73 72 adantl ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → y R z = y − z
74 61 71 73 3eqtr4rd ⊢ A ∈ V ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → y R z = F ⁡ y ℝ n ⁡ A F ⁡ z
75 74 ralrimivva ⊢ A ∈ V → ∀ y ∈ ℝ ∀ z ∈ ℝ y R z = F ⁡ y ℝ n ⁡ A F ⁡ z
76 1 rexmet ⊢ R ∈ ∞Met ⁡ ℝ
77 68 rrnmet ⊢ A ∈ Fin → ℝ n ⁡ A ∈ Met ⁡ ℝ A
78 metxmet ⊢ ℝ n ⁡ A ∈ Met ⁡ ℝ A → ℝ n ⁡ A ∈ ∞Met ⁡ ℝ A
79 67 77 78 mp2b ⊢ ℝ n ⁡ A ∈ ∞Met ⁡ ℝ A
80 isismty ⊢ R ∈ ∞Met ⁡ ℝ ∧ ℝ n ⁡ A ∈ ∞Met ⁡ ℝ A → F ∈ R Ismty ℝ n ⁡ A ↔ F : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ A ∧ ∀ y ∈ ℝ ∀ z ∈ ℝ y R z = F ⁡ y ℝ n ⁡ A F ⁡ z
81 76 79 80 mp2an ⊢ F ∈ R Ismty ℝ n ⁡ A ↔ F : ℝ ⟶ 1-1 onto ℝ A ∧ ∀ y ∈ ℝ ∀ z ∈ ℝ y R z = F ⁡ y ℝ n ⁡ A F ⁡ z
82 17 75 81 sylanbrc ⊢ A ∈ V → F ∈ R Ismty ℝ n ⁡ A