Metamath Proof Explorer


Theorem metdsre

Description: The distance from a point to a nonempty set in a proper metric space is a real number. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Sep-2015)

Ref Expression
Hypothesis metdscn.f ⊢ F = x ∈ X ⟼ inf ran ⁡ y ∈ S ⟼ x D y ℝ * <
Assertion metdsre ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ S ≠ ∅ → F : X ⟶ ℝ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 metdscn.f ⊢ F = x ∈ X ⟼ inf ran ⁡ y ∈ S ⟼ x D y ℝ * <
2 n0 ⊢ S ≠ ∅ ↔ ∃ z z ∈ S
3 metxmet ⊢ D ∈ Met ⁡ X → D ∈ ∞Met ⁡ X
4 1 metdsf ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ S ⊆ X → F : X ⟶ 0 +∞
5 3 4 sylan ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X → F : X ⟶ 0 +∞
6 5 adantr ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S → F : X ⟶ 0 +∞
7 6 ffnd ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S → F Fn X
8 5 adantr ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S ∧ w ∈ X → F : X ⟶ 0 +∞
9 simprr ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S ∧ w ∈ X → w ∈ X
10 8 9 ffvelcdmd ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S ∧ w ∈ X → F ⁡ w ∈ 0 +∞
11 eliccxr ⊢ F ⁡ w ∈ 0 +∞ → F ⁡ w ∈ ℝ *
12 10 11 syl ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S ∧ w ∈ X → F ⁡ w ∈ ℝ *
13 simpll ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S ∧ w ∈ X → D ∈ Met ⁡ X
14 simpr ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X → S ⊆ X
15 14 sselda ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S → z ∈ X
16 15 adantrr ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S ∧ w ∈ X → z ∈ X
17 metcl ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ z ∈ X ∧ w ∈ X → z D w ∈ ℝ
18 13 16 9 17 syl3anc ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S ∧ w ∈ X → z D w ∈ ℝ
19 elxrge0 ⊢ F ⁡ w ∈ 0 +∞ ↔ F ⁡ w ∈ ℝ * ∧ 0 ≤ F ⁡ w
20 19 simprbi ⊢ F ⁡ w ∈ 0 +∞ → 0 ≤ F ⁡ w
21 10 20 syl ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S ∧ w ∈ X → 0 ≤ F ⁡ w
22 1 metdsle ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S ∧ w ∈ X → F ⁡ w ≤ z D w
23 3 22 sylanl1 ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S ∧ w ∈ X → F ⁡ w ≤ z D w
24 xrrege0 ⊢ F ⁡ w ∈ ℝ * ∧ z D w ∈ ℝ ∧ 0 ≤ F ⁡ w ∧ F ⁡ w ≤ z D w → F ⁡ w ∈ ℝ
25 12 18 21 23 24 syl22anc ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S ∧ w ∈ X → F ⁡ w ∈ ℝ
26 25 anassrs ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S ∧ w ∈ X → F ⁡ w ∈ ℝ
27 26 ralrimiva ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S → ∀ w ∈ X F ⁡ w ∈ ℝ
28 ffnfv ⊢ F : X ⟶ ℝ ↔ F Fn X ∧ ∀ w ∈ X F ⁡ w ∈ ℝ
29 7 27 28 sylanbrc ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ z ∈ S → F : X ⟶ ℝ
30 29 ex ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X → z ∈ S → F : X ⟶ ℝ
31 30 exlimdv ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X → ∃ z z ∈ S → F : X ⟶ ℝ
32 2 31 biimtrid ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X → S ≠ ∅ → F : X ⟶ ℝ
33 32 3impia ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ S ≠ ∅ → F : X ⟶ ℝ