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Theorem sstotbnd3

Description: Use a net that is not necessarily finite, but for which only finitely many balls meet the subset. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Sep-2015)

Ref Expression
Hypothesis sstotbnd.2 ⊢ N = M ↾ Y × Y
Assertion sstotbnd3 ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X → N ∈ TotBnd ⁡ Y ↔ ∀ d ∈ ℝ + ∃ v ∈ 𝒫 X Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sstotbnd.2 ⊢ N = M ↾ Y × Y
2 1 sstotbnd2 ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X → N ∈ TotBnd ⁡ Y ↔ ∀ d ∈ ℝ + ∃ v ∈ 𝒫 X ∩ Fin Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d
3 elin ⊢ v ∈ 𝒫 X ∩ Fin ↔ v ∈ 𝒫 X ∧ v ∈ Fin
4 rabfi ⊢ v ∈ Fin → x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin
5 4 anim2i ⊢ v ∈ 𝒫 X ∧ v ∈ Fin → v ∈ 𝒫 X ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin
6 3 5 sylbi ⊢ v ∈ 𝒫 X ∩ Fin → v ∈ 𝒫 X ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin
7 6 anim2i ⊢ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ v ∈ 𝒫 X ∩ Fin → Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ v ∈ 𝒫 X ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin
8 7 ancoms ⊢ v ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d → Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ v ∈ 𝒫 X ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin
9 an12 ⊢ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ v ∈ 𝒫 X ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin ↔ v ∈ 𝒫 X ∧ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin
10 8 9 sylib ⊢ v ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d → v ∈ 𝒫 X ∧ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin
11 10 reximi2 ⊢ ∃ v ∈ 𝒫 X ∩ Fin Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d → ∃ v ∈ 𝒫 X Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin
12 11 ralimi ⊢ ∀ d ∈ ℝ + ∃ v ∈ 𝒫 X ∩ Fin Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d → ∀ d ∈ ℝ + ∃ v ∈ 𝒫 X Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin
13 2 12 biimtrdi ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X → N ∈ TotBnd ⁡ Y → ∀ d ∈ ℝ + ∃ v ∈ 𝒫 X Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin
14 ssrab2 ⊢ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ⊆ v
15 elpwi ⊢ v ∈ 𝒫 X → v ⊆ X
16 15 ad2antlr ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X ∧ v ∈ 𝒫 X ∧ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin → v ⊆ X
17 14 16 sstrid ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X ∧ v ∈ 𝒫 X ∧ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin → x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ⊆ X
18 simprr ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X ∧ v ∈ 𝒫 X ∧ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin → x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin
19 elfpw ⊢ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ 𝒫 X ∩ Fin ↔ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ⊆ X ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin
20 17 18 19 sylanbrc ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X ∧ v ∈ 𝒫 X ∧ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin → x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ 𝒫 X ∩ Fin
21 ssel2 ⊢ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ z ∈ Y → z ∈ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d
22 eliun ⊢ z ∈ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ↔ ∃ x ∈ v z ∈ x ball ⁡ M d
23 21 22 sylib ⊢ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ z ∈ Y → ∃ x ∈ v z ∈ x ball ⁡ M d
24 inelcm ⊢ z ∈ x ball ⁡ M d ∧ z ∈ Y → x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅
25 24 expcom ⊢ z ∈ Y → z ∈ x ball ⁡ M d → x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅
26 25 ancrd ⊢ z ∈ Y → z ∈ x ball ⁡ M d → x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∧ z ∈ x ball ⁡ M d
27 26 reximdv ⊢ z ∈ Y → ∃ x ∈ v z ∈ x ball ⁡ M d → ∃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∧ z ∈ x ball ⁡ M d
28 27 impcom ⊢ ∃ x ∈ v z ∈ x ball ⁡ M d ∧ z ∈ Y → ∃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∧ z ∈ x ball ⁡ M d
29 23 28 sylancom ⊢ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ z ∈ Y → ∃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∧ z ∈ x ball ⁡ M d
30 eliun ⊢ z ∈ ⋃ y ∈ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ y ball ⁡ M d ↔ ∃ y ∈ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ z ∈ y ball ⁡ M d
31 oveq1 ⊢ y = x → y ball ⁡ M d = x ball ⁡ M d
32 31 eleq2d ⊢ y = x → z ∈ y ball ⁡ M d ↔ z ∈ x ball ⁡ M d
33 32 rexrab2 ⊢ ∃ y ∈ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ z ∈ y ball ⁡ M d ↔ ∃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∧ z ∈ x ball ⁡ M d
34 30 33 bitri ⊢ z ∈ ⋃ y ∈ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ y ball ⁡ M d ↔ ∃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∧ z ∈ x ball ⁡ M d
35 29 34 sylibr ⊢ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ z ∈ Y → z ∈ ⋃ y ∈ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ y ball ⁡ M d
36 35 ex ⊢ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d → z ∈ Y → z ∈ ⋃ y ∈ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ y ball ⁡ M d
37 36 ssrdv ⊢ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d → Y ⊆ ⋃ y ∈ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ y ball ⁡ M d
38 37 ad2antrl ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X ∧ v ∈ 𝒫 X ∧ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin → Y ⊆ ⋃ y ∈ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ y ball ⁡ M d
39 iuneq1 ⊢ w = x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ → ⋃ y ∈ w y ball ⁡ M d = ⋃ y ∈ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ y ball ⁡ M d
40 39 sseq2d ⊢ w = x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ → Y ⊆ ⋃ y ∈ w y ball ⁡ M d ↔ Y ⊆ ⋃ y ∈ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ y ball ⁡ M d
41 40 rspcev ⊢ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ Y ⊆ ⋃ y ∈ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ y ball ⁡ M d → ∃ w ∈ 𝒫 X ∩ Fin Y ⊆ ⋃ y ∈ w y ball ⁡ M d
42 20 38 41 syl2anc ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X ∧ v ∈ 𝒫 X ∧ Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin → ∃ w ∈ 𝒫 X ∩ Fin Y ⊆ ⋃ y ∈ w y ball ⁡ M d
43 42 rexlimdva2 ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X → ∃ v ∈ 𝒫 X Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin → ∃ w ∈ 𝒫 X ∩ Fin Y ⊆ ⋃ y ∈ w y ball ⁡ M d
44 43 ralimdv ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X → ∀ d ∈ ℝ + ∃ v ∈ 𝒫 X Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin → ∀ d ∈ ℝ + ∃ w ∈ 𝒫 X ∩ Fin Y ⊆ ⋃ y ∈ w y ball ⁡ M d
45 1 sstotbnd2 ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X → N ∈ TotBnd ⁡ Y ↔ ∀ d ∈ ℝ + ∃ w ∈ 𝒫 X ∩ Fin Y ⊆ ⋃ y ∈ w y ball ⁡ M d
46 44 45 sylibrd ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X → ∀ d ∈ ℝ + ∃ v ∈ 𝒫 X Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin → N ∈ TotBnd ⁡ Y
47 13 46 impbid ⊢ M ∈ Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X → N ∈ TotBnd ⁡ Y ↔ ∀ d ∈ ℝ + ∃ v ∈ 𝒫 X Y ⊆ ⋃ x ∈ v x ball ⁡ M d ∧ x ∈ v | x ball ⁡ M d ∩ Y ≠ ∅ ∈ Fin