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Theorem ismtyima

Description: The image of a ball under an isometry is another ball. (Contributed by Jeff Madsen, 31-Jan-2014)

Ref Expression
Assertion ismtyima M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*FPballMR=FPballNR

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 imassrn FPballMRranF
2 isismty M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNF:X1-1 ontoYxXyXxMy=FxNFy
3 2 biimp3a M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNF:X1-1 ontoYxXyXxMy=FxNFy
4 3 adantr M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*F:X1-1 ontoYxXyXxMy=FxNFy
5 4 simpld M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*F:X1-1 ontoY
6 f1of F:X1-1 ontoYF:XY
7 5 6 syl M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*F:XY
8 7 frnd M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*ranFY
9 1 8 sstrid M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*FPballMRY
10 9 sseld M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xFPballMRxY
11 simpl2 M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*N∞MetY
12 simprl M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*PX
13 ffvelcdm F:XYPXFPY
14 7 12 13 syl2anc M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*FPY
15 simprr M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*R*
16 blssm N∞MetYFPYR*FPballNRY
17 11 14 15 16 syl3anc M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*FPballNRY
18 17 sseld M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xFPballNRxY
19 simpl1 M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*M∞MetX
20 19 adantr M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYM∞MetX
21 simplrr M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYR*
22 simplrl M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYPX
23 f1ocnv F:X1-1 ontoYF-1:Y1-1 ontoX
24 f1of F-1:Y1-1 ontoXF-1:YX
25 5 23 24 3syl M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*F-1:YX
26 ffvelcdm F-1:YXxYF-1xX
27 25 26 sylan M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYF-1xX
28 elbl2 M∞MetXR*PXF-1xXF-1xPballMRPMF-1x<R
29 20 21 22 27 28 syl22anc M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYF-1xPballMRPMF-1x<R
30 4 simprd M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xXyXxMy=FxNFy
31 oveq1 x=PxMy=PMy
32 fveq2 x=PFx=FP
33 32 oveq1d x=PFxNFy=FPNFy
34 31 33 eqeq12d x=PxMy=FxNFyPMy=FPNFy
35 oveq2 y=F-1xPMy=PMF-1x
36 fveq2 y=F-1xFy=FF-1x
37 36 oveq2d y=F-1xFPNFy=FPNFF-1x
38 35 37 eqeq12d y=F-1xPMy=FPNFyPMF-1x=FPNFF-1x
39 34 38 rspc2v PXF-1xXxXyXxMy=FxNFyPMF-1x=FPNFF-1x
40 39 impancom PXxXyXxMy=FxNFyF-1xXPMF-1x=FPNFF-1x
41 12 30 40 syl2anc M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*F-1xXPMF-1x=FPNFF-1x
42 41 imp M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*F-1xXPMF-1x=FPNFF-1x
43 27 42 syldan M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYPMF-1x=FPNFF-1x
44 43 breq1d M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYPMF-1x<RFPNFF-1x<R
45 29 44 bitrd M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYF-1xPballMRFPNFF-1x<R
46 f1of1 F:X1-1 ontoYF:X1-1Y
47 5 46 syl M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*F:X1-1Y
48 47 adantr M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYF:X1-1Y
49 blssm M∞MetXPXR*PballMRX
50 19 12 15 49 syl3anc M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*PballMRX
51 50 adantr M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYPballMRX
52 f1elima F:X1-1YF-1xXPballMRXFF-1xFPballMRF-1xPballMR
53 48 27 51 52 syl3anc M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYFF-1xFPballMRF-1xPballMR
54 11 adantr M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYN∞MetY
55 14 adantr M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYFPY
56 f1ocnvfv2 F:X1-1 ontoYxYFF-1x=x
57 5 56 sylan M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYFF-1x=x
58 simpr M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYxY
59 57 58 eqeltrd M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYFF-1xY
60 elbl2 N∞MetYR*FPYFF-1xYFF-1xFPballNRFPNFF-1x<R
61 54 21 55 59 60 syl22anc M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYFF-1xFPballNRFPNFF-1x<R
62 45 53 61 3bitr4d M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYFF-1xFPballMRFF-1xFPballNR
63 57 eleq1d M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYFF-1xFPballMRxFPballMR
64 57 eleq1d M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYFF-1xFPballNRxFPballNR
65 62 63 64 3bitr3d M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYxFPballMRxFPballNR
66 65 ex M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xYxFPballMRxFPballNR
67 10 18 66 pm5.21ndd M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*xFPballMRxFPballNR
68 67 eqrdv M∞MetXN∞MetYFMIsmtyNPXR*FPballMR=FPballNR