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Theorem blsscls2

Description: A smaller closed ball is contained in a larger open ball. (Contributed by Mario Carneiro, 10-Jan-2014)

Ref Expression
Hypotheses mopni.1 ⊢ 𝐽 = ( MetOpen ‘ 𝐷 )
blcld.3 ⊢ 𝑆 = { 𝑧 ∈ 𝑋 ∣ ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ≤ 𝑅 }
Assertion blsscls2 ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ) → 𝑆 ⊆ ( 𝑃 ( ball ‘ 𝐷 ) 𝑇 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mopni.1 ⊢ 𝐽 = ( MetOpen ‘ 𝐷 )
2 blcld.3 ⊢ 𝑆 = { 𝑧 ∈ 𝑋 ∣ ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ≤ 𝑅 }
3 simplr3 ⊢ ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) → 𝑅 < 𝑇 )
4 xmetcl ⊢ ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) → ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ∈ ℝ* )
5 4 ad4ant124 ⊢ ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) → ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ∈ ℝ* )
6 simplr1 ⊢ ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) → 𝑅 ∈ ℝ* )
7 simplr2 ⊢ ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) → 𝑇 ∈ ℝ* )
8 xrlelttr ⊢ ( ( ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ∈ ℝ* ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ) → ( ( ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ≤ 𝑅 ∧ 𝑅 < 𝑇 ) → ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) < 𝑇 ) )
9 8 expcomd ⊢ ( ( ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ∈ ℝ* ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ) → ( 𝑅 < 𝑇 → ( ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ≤ 𝑅 → ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) < 𝑇 ) ) )
10 5 6 7 9 syl3anc ⊢ ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) → ( 𝑅 < 𝑇 → ( ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ≤ 𝑅 → ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) < 𝑇 ) ) )
11 3 10 mpd ⊢ ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) → ( ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ≤ 𝑅 → ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) < 𝑇 ) )
12 simp2 ⊢ ( ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) → 𝑇 ∈ ℝ* )
13 elbl2 ⊢ ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝑃 ( ball ‘ 𝐷 ) 𝑇 ) ↔ ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) < 𝑇 ) )
14 13 an4s ⊢ ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝑃 ( ball ‘ 𝐷 ) 𝑇 ) ↔ ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) < 𝑇 ) )
15 12 14 sylanr1 ⊢ ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝑃 ( ball ‘ 𝐷 ) 𝑇 ) ↔ ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) < 𝑇 ) )
16 15 anassrs ⊢ ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝑃 ( ball ‘ 𝐷 ) 𝑇 ) ↔ ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) < 𝑇 ) )
17 11 16 sylibrd ⊢ ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) → ( ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ≤ 𝑅 → 𝑧 ∈ ( 𝑃 ( ball ‘ 𝐷 ) 𝑇 ) ) )
18 17 ralrimiva ⊢ ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ) → ∀ 𝑧 ∈ 𝑋 ( ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ≤ 𝑅 → 𝑧 ∈ ( 𝑃 ( ball ‘ 𝐷 ) 𝑇 ) ) )
19 rabss ⊢ ( { 𝑧 ∈ 𝑋 ∣ ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ≤ 𝑅 } ⊆ ( 𝑃 ( ball ‘ 𝐷 ) 𝑇 ) ↔ ∀ 𝑧 ∈ 𝑋 ( ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ≤ 𝑅 → 𝑧 ∈ ( 𝑃 ( ball ‘ 𝐷 ) 𝑇 ) ) )
20 18 19 sylibr ⊢ ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ) → { 𝑧 ∈ 𝑋 ∣ ( 𝑃 𝐷 𝑧 ) ≤ 𝑅 } ⊆ ( 𝑃 ( ball ‘ 𝐷 ) 𝑇 ) )
21 2 20 eqsstrid ⊢ ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 𝑇 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < 𝑇 ) ) → 𝑆 ⊆ ( 𝑃 ( ball ‘ 𝐷 ) 𝑇 ) )