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Theorem rrxmet

Description: Euclidean space is a metric space. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009) (Proof shortened by Mario Carneiro, 5-Jun-2014) (Revised by Thierry Arnoux, 30-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses rrxmval.1 X = h I | finSupp 0 h
rrxmval.d D = dist I
Assertion rrxmet I V D Met X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rrxmval.1 X = h I | finSupp 0 h
2 rrxmval.d D = dist I
3 simprl I V x X y X x X
4 1 3 rrxfsupp I V x X y X x supp 0 Fin
5 simprr I V x X y X y X
6 1 5 rrxfsupp I V x X y X y supp 0 Fin
7 unfi x supp 0 Fin y supp 0 Fin supp 0 x supp 0 y Fin
8 4 6 7 syl2anc I V x X y X supp 0 x supp 0 y Fin
9 1 3 rrxsuppss I V x X y X x supp 0 I
10 1 5 rrxsuppss I V x X y X y supp 0 I
11 9 10 unssd I V x X y X supp 0 x supp 0 y I
12 11 sselda I V x X y X k supp 0 x supp 0 y k I
13 1 3 rrxf I V x X y X x : I
14 13 ffvelrnda I V x X y X k I x k
15 1 5 rrxf I V x X y X y : I
16 15 ffvelrnda I V x X y X k I y k
17 14 16 resubcld I V x X y X k I x k y k
18 17 resqcld I V x X y X k I x k y k 2
19 12 18 syldan I V x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2
20 8 19 fsumrecl I V x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2
21 17 sqge0d I V x X y X k I 0 x k y k 2
22 12 21 syldan I V x X y X k supp 0 x supp 0 y 0 x k y k 2
23 8 19 22 fsumge0 I V x X y X 0 k supp 0 x supp 0 y x k y k 2
24 20 23 resqrtcld I V x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2
25 24 ralrimivva I V x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2
26 eqid x X , y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = x X , y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2
27 26 fmpo x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 x X , y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 : X × X
28 25 27 sylib I V x X , y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 : X × X
29 1 2 rrxmfval I V D = x X , y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2
30 29 feq1d I V D : X × X x X , y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 : X × X
31 28 30 mpbird I V D : X × X
32 sqrt00 k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 0 k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = 0 k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = 0
33 20 23 32 syl2anc I V x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = 0 k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = 0
34 8 19 22 fsum00 I V x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = 0 k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = 0
35 17 recnd I V x X y X k I x k y k
36 sqeq0 x k y k x k y k 2 = 0 x k y k = 0
37 35 36 syl I V x X y X k I x k y k 2 = 0 x k y k = 0
38 14 recnd I V x X y X k I x k
39 16 recnd I V x X y X k I y k
40 38 39 subeq0ad I V x X y X k I x k y k = 0 x k = y k
41 37 40 bitrd I V x X y X k I x k y k 2 = 0 x k = y k
42 12 41 syldan I V x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = 0 x k = y k
43 42 ralbidva I V x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = 0 k supp 0 x supp 0 y x k = y k
44 33 34 43 3bitrd I V x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = 0 k supp 0 x supp 0 y x k = y k
45 1 2 rrxmval I V x X y X x D y = k supp 0 x supp 0 y x k y k 2
46 45 3expb I V x X y X x D y = k supp 0 x supp 0 y x k y k 2
47 46 eqeq1d I V x X y X x D y = 0 k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = 0
48 13 ffnd I V x X y X x Fn I
49 15 ffnd I V x X y X y Fn I
50 eqfnfv x Fn I y Fn I x = y k I x k = y k
51 48 49 50 syl2anc I V x X y X x = y k I x k = y k
52 ssun1 x supp 0 supp 0 x supp 0 y
53 52 a1i I V x X y X x supp 0 supp 0 x supp 0 y
54 simpl I V x X y X I V
55 0red I V x X y X 0
56 13 53 54 55 suppssr I V x X y X k I supp 0 x supp 0 y x k = 0
57 ssun2 y supp 0 supp 0 x supp 0 y
58 57 a1i I V x X y X y supp 0 supp 0 x supp 0 y
59 15 58 54 55 suppssr I V x X y X k I supp 0 x supp 0 y y k = 0
60 56 59 eqtr4d I V x X y X k I supp 0 x supp 0 y x k = y k
61 60 ralrimiva I V x X y X k I supp 0 x supp 0 y x k = y k
62 11 61 raldifeq I V x X y X k supp 0 x supp 0 y x k = y k k I x k = y k
63 51 62 bitr4d I V x X y X x = y k supp 0 x supp 0 y x k = y k
64 44 47 63 3bitr4d I V x X y X x D y = 0 x = y
65 8 3adant2 I V z X x X y X supp 0 x supp 0 y Fin
66 simp2 I V z X x X y X z X
67 1 66 rrxfsupp I V z X x X y X z supp 0 Fin
68 unfi supp 0 x supp 0 y Fin z supp 0 Fin supp 0 x supp 0 y supp 0 z Fin
69 65 67 68 syl2anc I V z X x X y X supp 0 x supp 0 y supp 0 z Fin
70 69 3expa I V z X x X y X supp 0 x supp 0 y supp 0 z Fin
71 70 an32s I V x X y X z X supp 0 x supp 0 y supp 0 z Fin
72 11 adantr I V x X y X z X supp 0 x supp 0 y I
73 simpr I V x X y X z X z X
74 1 73 rrxsuppss I V x X y X z X z supp 0 I
75 72 74 unssd I V x X y X z X supp 0 x supp 0 y supp 0 z I
76 75 sselda I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y supp 0 z k I
77 14 adantlr I V x X y X z X k I x k
78 1 73 rrxf I V x X y X z X z : I
79 78 ffvelrnda I V x X y X z X k I z k
80 77 79 resubcld I V x X y X z X k I x k z k
81 76 80 syldan I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k z k
82 16 adantlr I V x X y X z X k I y k
83 79 82 resubcld I V x X y X z X k I z k y k
84 76 83 syldan I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k y k
85 71 81 84 trirn I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k z k + z k - y k 2 k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k z k 2 + k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k y k 2
86 38 adantlr I V x X y X z X k I x k
87 79 recnd I V x X y X z X k I z k
88 39 adantlr I V x X y X z X k I y k
89 86 87 88 npncand I V x X y X z X k I x k z k + z k - y k = x k y k
90 89 oveq1d I V x X y X z X k I x k z k + z k - y k 2 = x k y k 2
91 76 90 syldan I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k z k + z k - y k 2 = x k y k 2
92 91 sumeq2dv I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k z k + z k - y k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k y k 2
93 92 fveq2d I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k z k + z k - y k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k y k 2
94 sqsubswap x k z k x k z k 2 = z k x k 2
95 86 87 94 syl2anc I V x X y X z X k I x k z k 2 = z k x k 2
96 76 95 syldan I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k z k 2 = z k x k 2
97 96 sumeq2dv I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k z k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k x k 2
98 97 fveq2d I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k z k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k x k 2
99 98 oveq1d I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k z k 2 + k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k y k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k x k 2 + k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k y k 2
100 85 93 99 3brtr3d I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k y k 2 k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k x k 2 + k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k y k 2
101 46 adantr I V x X y X z X x D y = k supp 0 x supp 0 y x k y k 2
102 simp1 I V z X x X y X I V
103 3 3adant2 I V z X x X y X x X
104 5 3adant2 I V z X x X y X y X
105 1 103 rrxsuppss I V z X x X y X x supp 0 I
106 1 104 rrxsuppss I V z X x X y X y supp 0 I
107 105 106 unssd I V z X x X y X supp 0 x supp 0 y I
108 1 66 rrxsuppss I V z X x X y X z supp 0 I
109 107 108 unssd I V z X x X y X supp 0 x supp 0 y supp 0 z I
110 ssun1 supp 0 x supp 0 y supp 0 x supp 0 y supp 0 z
111 110 a1i I V z X x X y X supp 0 x supp 0 y supp 0 x supp 0 y supp 0 z
112 1 2 102 103 104 109 69 111 rrxmetlem I V z X x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k y k 2
113 112 fveq2d I V z X x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k y k 2
114 113 3expa I V z X x X y X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k y k 2
115 114 an32s I V x X y X z X k supp 0 x supp 0 y x k y k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k y k 2
116 101 115 eqtrd I V x X y X z X x D y = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z x k y k 2
117 1 2 rrxmval I V z X x X z D x = k supp 0 z supp 0 x z k x k 2
118 117 3adant3r I V z X x X y X z D x = k supp 0 z supp 0 x z k x k 2
119 1 2 rrxmval I V z X y X z D y = k supp 0 z supp 0 y z k y k 2
120 119 3adant3l I V z X x X y X z D y = k supp 0 z supp 0 y z k y k 2
121 118 120 oveq12d I V z X x X y X z D x + z D y = k supp 0 z supp 0 x z k x k 2 + k supp 0 z supp 0 y z k y k 2
122 ssun2 z supp 0 supp 0 x supp 0 y supp 0 z
123 122 a1i I V z X x X y X z supp 0 supp 0 x supp 0 y supp 0 z
124 52 110 sstri x supp 0 supp 0 x supp 0 y supp 0 z
125 124 a1i I V z X x X y X x supp 0 supp 0 x supp 0 y supp 0 z
126 123 125 unssd I V z X x X y X supp 0 z supp 0 x supp 0 x supp 0 y supp 0 z
127 1 2 102 66 103 109 69 126 rrxmetlem I V z X x X y X k supp 0 z supp 0 x z k x k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k x k 2
128 127 fveq2d I V z X x X y X k supp 0 z supp 0 x z k x k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k x k 2
129 57 110 sstri y supp 0 supp 0 x supp 0 y supp 0 z
130 129 a1i I V z X x X y X y supp 0 supp 0 x supp 0 y supp 0 z
131 123 130 unssd I V z X x X y X supp 0 z supp 0 y supp 0 x supp 0 y supp 0 z
132 1 2 102 66 104 109 69 131 rrxmetlem I V z X x X y X k supp 0 z supp 0 y z k y k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k y k 2
133 132 fveq2d I V z X x X y X k supp 0 z supp 0 y z k y k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k y k 2
134 128 133 oveq12d I V z X x X y X k supp 0 z supp 0 x z k x k 2 + k supp 0 z supp 0 y z k y k 2 = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k x k 2 + k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k y k 2
135 121 134 eqtrd I V z X x X y X z D x + z D y = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k x k 2 + k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k y k 2
136 135 3expa I V z X x X y X z D x + z D y = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k x k 2 + k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k y k 2
137 136 an32s I V x X y X z X z D x + z D y = k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k x k 2 + k supp 0 x supp 0 y supp 0 z z k y k 2
138 100 116 137 3brtr4d I V x X y X z X x D y z D x + z D y
139 138 ralrimiva I V x X y X z X x D y z D x + z D y
140 64 139 jca I V x X y X x D y = 0 x = y z X x D y z D x + z D y
141 140 ralrimivva I V x X y X x D y = 0 x = y z X x D y z D x + z D y
142 ovex I V
143 1 142 rabex2 X V
144 ismet X V D Met X D : X × X x X y X x D y = 0 x = y z X x D y z D x + z D y
145 143 144 ax-mp D Met X D : X × X x X y X x D y = 0 x = y z X x D y z D x + z D y
146 31 141 145 sylanbrc I V D Met X