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Theorem xmeter

Description: The "finitely separated" relation is an equivalence relation. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Aug-2015)

Ref Expression
Hypothesis xmeter.1 ⊢ ∼ ˙ = D -1 ℝ
Assertion xmeter ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → ∼ ˙ Er X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 xmeter.1 ⊢ ∼ ˙ = D -1 ℝ
2 cnvimass ⊢ D -1 ℝ ⊆ dom ⁡ D
3 1 2 eqsstri ⊢ ∼ ˙ ⊆ dom ⁡ D
4 xmetf ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → D : X × X ⟶ ℝ *
5 3 4 fssdm ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → ∼ ˙ ⊆ X × X
6 relxp ⊢ Rel ⁡ X × X
7 relss ⊢ ∼ ˙ ⊆ X × X → Rel ⁡ X × X → Rel ⁡ ∼ ˙
8 5 6 7 mpisyl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → Rel ⁡ ∼ ˙
9 1 xmeterval ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → x ∼ ˙ y ↔ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ x D y ∈ ℝ
10 9 biimpa ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y → x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ x D y ∈ ℝ
11 10 simp2d ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y → y ∈ X
12 10 simp1d ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y → x ∈ X
13 simpl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y → D ∈ ∞Met ⁡ X
14 xmetsym ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x D y = y D x
15 13 12 11 14 syl3anc ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y → x D y = y D x
16 10 simp3d ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y → x D y ∈ ℝ
17 15 16 eqeltrrd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y → y D x ∈ ℝ
18 1 xmeterval ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → y ∼ ˙ x ↔ y ∈ X ∧ x ∈ X ∧ y D x ∈ ℝ
19 18 adantr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y → y ∼ ˙ x ↔ y ∈ X ∧ x ∈ X ∧ y D x ∈ ℝ
20 11 12 17 19 mpbir3and ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y → y ∼ ˙ x
21 12 adantrr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y ∧ y ∼ ˙ z → x ∈ X
22 1 xmeterval ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → y ∼ ˙ z ↔ y ∈ X ∧ z ∈ X ∧ y D z ∈ ℝ
23 22 biimpa ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ y ∼ ˙ z → y ∈ X ∧ z ∈ X ∧ y D z ∈ ℝ
24 23 adantrl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y ∧ y ∼ ˙ z → y ∈ X ∧ z ∈ X ∧ y D z ∈ ℝ
25 24 simp2d ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y ∧ y ∼ ˙ z → z ∈ X
26 simpl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y ∧ y ∼ ˙ z → D ∈ ∞Met ⁡ X
27 16 adantrr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y ∧ y ∼ ˙ z → x D y ∈ ℝ
28 24 simp3d ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y ∧ y ∼ ˙ z → y D z ∈ ℝ
29 rexadd ⊢ x D y ∈ ℝ ∧ y D z ∈ ℝ → x D y + 𝑒 y D z = x D y + y D z
30 readdcl ⊢ x D y ∈ ℝ ∧ y D z ∈ ℝ → x D y + y D z ∈ ℝ
31 29 30 eqeltrd ⊢ x D y ∈ ℝ ∧ y D z ∈ ℝ → x D y + 𝑒 y D z ∈ ℝ
32 27 28 31 syl2anc ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y ∧ y ∼ ˙ z → x D y + 𝑒 y D z ∈ ℝ
33 11 adantrr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y ∧ y ∼ ˙ z → y ∈ X
34 xmettri ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∈ X ∧ z ∈ X ∧ y ∈ X → x D z ≤ x D y + 𝑒 y D z
35 26 21 25 33 34 syl13anc ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y ∧ y ∼ ˙ z → x D z ≤ x D y + 𝑒 y D z
36 xmetlecl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∈ X ∧ z ∈ X ∧ x D y + 𝑒 y D z ∈ ℝ ∧ x D z ≤ x D y + 𝑒 y D z → x D z ∈ ℝ
37 26 21 25 32 35 36 syl122anc ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y ∧ y ∼ ˙ z → x D z ∈ ℝ
38 1 xmeterval ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → x ∼ ˙ z ↔ x ∈ X ∧ z ∈ X ∧ x D z ∈ ℝ
39 38 adantr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y ∧ y ∼ ˙ z → x ∼ ˙ z ↔ x ∈ X ∧ z ∈ X ∧ x D z ∈ ℝ
40 21 25 37 39 mpbir3and ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∼ ˙ y ∧ y ∼ ˙ z → x ∼ ˙ z
41 xmet0 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∈ X → x D x = 0
42 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
43 41 42 eqeltrdi ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∈ X → x D x ∈ ℝ
44 43 ex ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → x ∈ X → x D x ∈ ℝ
45 44 pm4.71rd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → x ∈ X ↔ x D x ∈ ℝ ∧ x ∈ X
46 df-3an ⊢ x ∈ X ∧ x ∈ X ∧ x D x ∈ ℝ ↔ x ∈ X ∧ x ∈ X ∧ x D x ∈ ℝ
47 anidm ⊢ x ∈ X ∧ x ∈ X ↔ x ∈ X
48 47 anbi2ci ⊢ x ∈ X ∧ x ∈ X ∧ x D x ∈ ℝ ↔ x D x ∈ ℝ ∧ x ∈ X
49 46 48 bitri ⊢ x ∈ X ∧ x ∈ X ∧ x D x ∈ ℝ ↔ x D x ∈ ℝ ∧ x ∈ X
50 45 49 bitr4di ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → x ∈ X ↔ x ∈ X ∧ x ∈ X ∧ x D x ∈ ℝ
51 1 xmeterval ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → x ∼ ˙ x ↔ x ∈ X ∧ x ∈ X ∧ x D x ∈ ℝ
52 50 51 bitr4d ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → x ∈ X ↔ x ∼ ˙ x
53 8 20 40 52 iserd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → ∼ ˙ Er X