Metamath Proof Explorer


Theorem isbndx

Description: A "bounded extended metric" (meaning that it satisfies the same condition as a bounded metric, but with "metric" replaced with "extended metric") is a metric and thus is bounded in the conventional sense. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Sep-2015)

Ref Expression
Assertion isbndx ( 𝑀 ∈ ( Bnd β€˜ 𝑋 ) ↔ ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isbnd ⊒ ( 𝑀 ∈ ( Bnd β€˜ 𝑋 ) ↔ ( 𝑀 ∈ ( Met β€˜ 𝑋 ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) )
2 metxmet ⊒ ( 𝑀 ∈ ( Met β€˜ 𝑋 ) β†’ 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) )
3 simpr ⊒ ( ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ∧ 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ) β†’ 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) )
4 xmetf ⊒ ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ 𝑀 : ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ⟢ ℝ* )
5 ffn ⊒ ( 𝑀 : ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ⟢ ℝ* β†’ 𝑀 Fn ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) )
6 3 4 5 3syl ⊒ ( ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ∧ 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ) β†’ 𝑀 Fn ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) )
7 simprr ⊒ ( ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) ∧ ( π‘Ÿ ∈ ℝ+ ∧ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) ) β†’ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) )
8 rpxr ⊒ ( π‘Ÿ ∈ ℝ+ β†’ π‘Ÿ ∈ ℝ* )
9 eqid ⊒ ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ ) = ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ )
10 9 blssec ⊒ ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ π‘Ÿ ∈ ℝ* ) β†’ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) βŠ† [ π‘₯ ] ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ ) )
11 10 3expa ⊒ ( ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) ∧ π‘Ÿ ∈ ℝ* ) β†’ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) βŠ† [ π‘₯ ] ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ ) )
12 8 11 sylan2 ⊒ ( ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) ∧ π‘Ÿ ∈ ℝ+ ) β†’ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) βŠ† [ π‘₯ ] ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ ) )
13 12 adantrr ⊒ ( ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) ∧ ( π‘Ÿ ∈ ℝ+ ∧ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) ) β†’ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) βŠ† [ π‘₯ ] ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ ) )
14 7 13 eqsstrd ⊒ ( ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) ∧ ( π‘Ÿ ∈ ℝ+ ∧ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) ) β†’ 𝑋 βŠ† [ π‘₯ ] ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ ) )
15 14 sselda ⊒ ( ( ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) ∧ ( π‘Ÿ ∈ ℝ+ ∧ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) ) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) β†’ 𝑦 ∈ [ π‘₯ ] ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ ) )
16 vex ⊒ 𝑦 ∈ V
17 vex ⊒ π‘₯ ∈ V
18 16 17 elec ⊒ ( 𝑦 ∈ [ π‘₯ ] ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ ) ↔ π‘₯ ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ ) 𝑦 )
19 15 18 sylib ⊒ ( ( ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) ∧ ( π‘Ÿ ∈ ℝ+ ∧ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) ) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) β†’ π‘₯ ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ ) 𝑦 )
20 9 xmeterval ⊒ ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ ( π‘₯ ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ ) 𝑦 ↔ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ ( π‘₯ 𝑀 𝑦 ) ∈ ℝ ) ) )
21 20 ad3antrrr ⊒ ( ( ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) ∧ ( π‘Ÿ ∈ ℝ+ ∧ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) ) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) β†’ ( π‘₯ ( β—‘ 𝑀 β€œ ℝ ) 𝑦 ↔ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ ( π‘₯ 𝑀 𝑦 ) ∈ ℝ ) ) )
22 19 21 mpbid ⊒ ( ( ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) ∧ ( π‘Ÿ ∈ ℝ+ ∧ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) ) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) β†’ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ ( π‘₯ 𝑀 𝑦 ) ∈ ℝ ) )
23 22 simp3d ⊒ ( ( ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) ∧ ( π‘Ÿ ∈ ℝ+ ∧ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) ) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) β†’ ( π‘₯ 𝑀 𝑦 ) ∈ ℝ )
24 23 ralrimiva ⊒ ( ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) ∧ ( π‘Ÿ ∈ ℝ+ ∧ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) ) β†’ βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑀 𝑦 ) ∈ ℝ )
25 24 rexlimdvaa ⊒ ( ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) β†’ ( βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) β†’ βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑀 𝑦 ) ∈ ℝ ) )
26 25 ralimdva ⊒ ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) β†’ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑀 𝑦 ) ∈ ℝ ) )
27 26 impcom ⊒ ( ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ∧ 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ) β†’ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑀 𝑦 ) ∈ ℝ )
28 ffnov ⊒ ( 𝑀 : ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ⟢ ℝ ↔ ( 𝑀 Fn ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑀 𝑦 ) ∈ ℝ ) )
29 6 27 28 sylanbrc ⊒ ( ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ∧ 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ) β†’ 𝑀 : ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ⟢ ℝ )
30 ismet2 ⊒ ( 𝑀 ∈ ( Met β€˜ 𝑋 ) ↔ ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ 𝑀 : ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ⟢ ℝ ) )
31 3 29 30 sylanbrc ⊒ ( ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ∧ 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ) β†’ 𝑀 ∈ ( Met β€˜ 𝑋 ) )
32 31 ex ⊒ ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) β†’ ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ 𝑀 ∈ ( Met β€˜ 𝑋 ) ) )
33 2 32 impbid2 ⊒ ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) β†’ ( 𝑀 ∈ ( Met β€˜ 𝑋 ) ↔ 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ) )
34 33 pm5.32ri ⊒ ( ( 𝑀 ∈ ( Met β€˜ 𝑋 ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) ↔ ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) )
35 1 34 bitri ⊒ ( 𝑀 ∈ ( Bnd β€˜ 𝑋 ) ↔ ( 𝑀 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆƒ π‘Ÿ ∈ ℝ+ 𝑋 = ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝑀 ) π‘Ÿ ) ) )