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Theorem rrndistlt

Description: Given two points in the space of n-dimensional real numbers, if every component is closer than E then the distance between the two points is less than ( ( sqrtn ) x. E ) . (Contributed by Glauco Siliprandi, 24-Dec-2020)

Ref Expression
Hypotheses rrndistlt.i ⊢ φ → I ∈ Fin
rrndistlt.z ⊢ φ → I ≠ ∅
rrndistlt.n ⊢ N = I
rrndistlt.x ⊢ φ → X ∈ ℝ I
rrndistlt.y ⊢ φ → Y ∈ ℝ I
rrndistlt.l ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i − Y ⁡ i < E
rrndistlt.e ⊢ φ → E ∈ ℝ +
rrndistlt.d ⊢ D = dist ⁡ I
Assertion rrndistlt ⊢ φ → X D Y < N ⁢ E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rrndistlt.i ⊢ φ → I ∈ Fin
2 rrndistlt.z ⊢ φ → I ≠ ∅
3 rrndistlt.n ⊢ N = I
4 rrndistlt.x ⊢ φ → X ∈ ℝ I
5 rrndistlt.y ⊢ φ → Y ∈ ℝ I
6 rrndistlt.l ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i − Y ⁡ i < E
7 rrndistlt.e ⊢ φ → E ∈ ℝ +
8 rrndistlt.d ⊢ D = dist ⁡ I
9 elmapi ⊢ X ∈ ℝ I → X : I ⟶ ℝ
10 4 9 syl ⊢ φ → X : I ⟶ ℝ
11 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
12 11 a1i ⊢ φ → ℝ ⊆ ℂ
13 10 12 fssd ⊢ φ → X : I ⟶ ℂ
14 13 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i ∈ ℂ
15 elmapi ⊢ Y ∈ ℝ I → Y : I ⟶ ℝ
16 5 15 syl ⊢ φ → Y : I ⟶ ℝ
17 16 12 fssd ⊢ φ → Y : I ⟶ ℂ
18 17 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ i ∈ I → Y ⁡ i ∈ ℂ
19 14 18 subcld ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i − Y ⁡ i ∈ ℂ
20 19 abscld ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i − Y ⁡ i ∈ ℝ
21 20 resqcld ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i − Y ⁡ i 2 ∈ ℝ
22 7 rpred ⊢ φ → E ∈ ℝ
23 22 resqcld ⊢ φ → E 2 ∈ ℝ
24 23 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ I → E 2 ∈ ℝ
25 19 absge0d ⊢ φ ∧ i ∈ I → 0 ≤ X ⁡ i − Y ⁡ i
26 22 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ I → E ∈ ℝ
27 7 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ I → E ∈ ℝ +
28 27 rpge0d ⊢ φ ∧ i ∈ I → 0 ≤ E
29 lt2sq ⊢ X ⁡ i − Y ⁡ i ∈ ℝ ∧ 0 ≤ X ⁡ i − Y ⁡ i ∧ E ∈ ℝ ∧ 0 ≤ E → X ⁡ i − Y ⁡ i < E ↔ X ⁡ i − Y ⁡ i 2 < E 2
30 20 25 26 28 29 syl22anc ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i − Y ⁡ i < E ↔ X ⁡ i − Y ⁡ i 2 < E 2
31 6 30 mpbid ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i − Y ⁡ i 2 < E 2
32 1 2 21 24 31 fsumlt ⊢ φ → ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2 < ∑ i ∈ I E 2
33 10 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i ∈ ℝ
34 16 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ i ∈ I → Y ⁡ i ∈ ℝ
35 33 34 resubcld ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i − Y ⁡ i ∈ ℝ
36 absresq ⊢ X ⁡ i − Y ⁡ i ∈ ℝ → X ⁡ i − Y ⁡ i 2 = X ⁡ i − Y ⁡ i 2
37 35 36 syl ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i − Y ⁡ i 2 = X ⁡ i − Y ⁡ i 2
38 37 eqcomd ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i − Y ⁡ i 2 = X ⁡ i − Y ⁡ i 2
39 38 sumeq2dv ⊢ φ → ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2 = ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2
40 11 23 sselid ⊢ φ → E 2 ∈ ℂ
41 fsumconst ⊢ I ∈ Fin ∧ E 2 ∈ ℂ → ∑ i ∈ I E 2 = I ⁢ E 2
42 1 40 41 syl2anc ⊢ φ → ∑ i ∈ I E 2 = I ⁢ E 2
43 eqcom ⊢ N = I ↔ I = N
44 3 43 mpbi ⊢ I = N
45 44 oveq1i ⊢ I ⁢ E 2 = N ⁢ E 2
46 45 a1i ⊢ φ → I ⁢ E 2 = N ⁢ E 2
47 42 46 eqtr2d ⊢ φ → N ⁢ E 2 = ∑ i ∈ I E 2
48 39 47 breq12d ⊢ φ → ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2 < N ⁢ E 2 ↔ ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2 < ∑ i ∈ I E 2
49 32 48 mpbird ⊢ φ → ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2 < N ⁢ E 2
50 nfv ⊢ Ⅎ i φ
51 35 resqcld ⊢ φ ∧ i ∈ I → X ⁡ i − Y ⁡ i 2 ∈ ℝ
52 50 1 51 fsumreclf ⊢ φ → ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2 ∈ ℝ
53 35 sqge0d ⊢ φ ∧ i ∈ I → 0 ≤ X ⁡ i − Y ⁡ i 2
54 1 51 53 fsumge0 ⊢ φ → 0 ≤ ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2
55 hashcl ⊢ I ∈ Fin → I ∈ ℕ 0
56 1 55 syl ⊢ φ → I ∈ ℕ 0
57 3 56 eqeltrid ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
58 57 nn0red ⊢ φ → N ∈ ℝ
59 58 23 remulcld ⊢ φ → N ⁢ E 2 ∈ ℝ
60 57 nn0ge0d ⊢ φ → 0 ≤ N
61 22 sqge0d ⊢ φ → 0 ≤ E 2
62 58 23 60 61 mulge0d ⊢ φ → 0 ≤ N ⁢ E 2
63 52 54 59 62 sqrtltd ⊢ φ → ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2 < N ⁢ E 2 ↔ ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2 < N ⁢ E 2
64 49 63 mpbid ⊢ φ → ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2 < N ⁢ E 2
65 8 a1i ⊢ φ → D = dist ⁡ I
66 eqid ⊢ I = I
67 eqid ⊢ ℝ I = ℝ I
68 66 67 rrxdsfi ⊢ I ∈ Fin → dist ⁡ I = f ∈ ℝ I , g ∈ ℝ I ⟼ ∑ i ∈ I f ⁡ i − g ⁡ i 2
69 1 68 syl ⊢ φ → dist ⁡ I = f ∈ ℝ I , g ∈ ℝ I ⟼ ∑ i ∈ I f ⁡ i − g ⁡ i 2
70 65 69 eqtrd ⊢ φ → D = f ∈ ℝ I , g ∈ ℝ I ⟼ ∑ i ∈ I f ⁡ i − g ⁡ i 2
71 fveq1 ⊢ f = X → f ⁡ i = X ⁡ i
72 71 adantr ⊢ f = X ∧ g = Y → f ⁡ i = X ⁡ i
73 fveq1 ⊢ g = Y → g ⁡ i = Y ⁡ i
74 73 adantl ⊢ f = X ∧ g = Y → g ⁡ i = Y ⁡ i
75 72 74 oveq12d ⊢ f = X ∧ g = Y → f ⁡ i − g ⁡ i = X ⁡ i − Y ⁡ i
76 75 oveq1d ⊢ f = X ∧ g = Y → f ⁡ i − g ⁡ i 2 = X ⁡ i − Y ⁡ i 2
77 76 sumeq2sdv ⊢ f = X ∧ g = Y → ∑ i ∈ I f ⁡ i − g ⁡ i 2 = ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2
78 77 fveq2d ⊢ f = X ∧ g = Y → ∑ i ∈ I f ⁡ i − g ⁡ i 2 = ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2
79 78 adantl ⊢ φ ∧ f = X ∧ g = Y → ∑ i ∈ I f ⁡ i − g ⁡ i 2 = ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2
80 52 54 resqrtcld ⊢ φ → ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2 ∈ ℝ
81 70 79 4 5 80 ovmpod ⊢ φ → X D Y = ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2
82 sqrtmul ⊢ N ∈ ℝ ∧ 0 ≤ N ∧ E 2 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ E 2 → N ⁢ E 2 = N ⁢ E 2
83 58 60 23 61 82 syl22anc ⊢ φ → N ⁢ E 2 = N ⁢ E 2
84 7 rpge0d ⊢ φ → 0 ≤ E
85 22 84 sqrtsqd ⊢ φ → E 2 = E
86 85 oveq2d ⊢ φ → N ⁢ E 2 = N ⁢ E
87 83 86 eqtr2d ⊢ φ → N ⁢ E = N ⁢ E 2
88 81 87 breq12d ⊢ φ → X D Y < N ⁢ E ↔ ∑ i ∈ I X ⁡ i − Y ⁡ i 2 < N ⁢ E 2
89 64 88 mpbird ⊢ φ → X D Y < N ⁢ E