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Theorem isxmet

Description: Express the predicate " D is an extended metric." (Contributed by Mario Carneiro, 20-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion isxmet ( 𝑋 ∈ 𝐴 β†’ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ↔ ( 𝐷 : ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ⟢ ℝ* ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elex ⊒ ( 𝑋 ∈ 𝐴 β†’ 𝑋 ∈ V )
2 xpeq12 ⊒ ( ( 𝑑 = 𝑋 ∧ 𝑑 = 𝑋 ) β†’ ( 𝑑 Γ— 𝑑 ) = ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) )
3 2 anidms ⊒ ( 𝑑 = 𝑋 β†’ ( 𝑑 Γ— 𝑑 ) = ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) )
4 3 oveq2d ⊒ ( 𝑑 = 𝑋 β†’ ( ℝ* ↑m ( 𝑑 Γ— 𝑑 ) ) = ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) )
5 raleq ⊒ ( 𝑑 = 𝑋 β†’ ( βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑑 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ↔ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) )
6 5 anbi2d ⊒ ( 𝑑 = 𝑋 β†’ ( ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑑 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) ↔ ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) ) )
7 6 raleqbi1dv ⊒ ( 𝑑 = 𝑋 β†’ ( βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑑 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑑 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) ↔ βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) ) )
8 7 raleqbi1dv ⊒ ( 𝑑 = 𝑋 β†’ ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑑 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑑 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑑 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) ↔ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) ) )
9 4 8 rabeqbidv ⊒ ( 𝑑 = 𝑋 β†’ { 𝑑 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑑 Γ— 𝑑 ) ) ∣ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑑 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑑 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑑 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) } = { 𝑑 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) ∣ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) } )
10 df-xmet ⊒ ∞Met = ( 𝑑 ∈ V ↦ { 𝑑 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑑 Γ— 𝑑 ) ) ∣ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑑 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑑 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑑 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) } )
11 ovex ⊒ ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) ∈ V
12 11 rabex ⊒ { 𝑑 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) ∣ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) } ∈ V
13 9 10 12 fvmpt ⊒ ( 𝑋 ∈ V β†’ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) = { 𝑑 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) ∣ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) } )
14 1 13 syl ⊒ ( 𝑋 ∈ 𝐴 β†’ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) = { 𝑑 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) ∣ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) } )
15 14 eleq2d ⊒ ( 𝑋 ∈ 𝐴 β†’ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ↔ 𝐷 ∈ { 𝑑 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) ∣ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) } ) )
16 oveq ⊒ ( 𝑑 = 𝐷 β†’ ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) )
17 16 eqeq1d ⊒ ( 𝑑 = 𝐷 β†’ ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ) )
18 17 bibi1d ⊒ ( 𝑑 = 𝐷 β†’ ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ↔ ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ) )
19 oveq ⊒ ( 𝑑 = 𝐷 β†’ ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) = ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) )
20 oveq ⊒ ( 𝑑 = 𝐷 β†’ ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) = ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) )
21 19 20 oveq12d ⊒ ( 𝑑 = 𝐷 β†’ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) = ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) )
22 16 21 breq12d ⊒ ( 𝑑 = 𝐷 β†’ ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ↔ ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) )
23 22 ralbidv ⊒ ( 𝑑 = 𝐷 β†’ ( βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ↔ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) )
24 18 23 anbi12d ⊒ ( 𝑑 = 𝐷 β†’ ( ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) ↔ ( ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) ) )
25 24 2ralbidv ⊒ ( 𝑑 = 𝐷 β†’ ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) ↔ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) ) )
26 25 elrab ⊒ ( 𝐷 ∈ { 𝑑 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) ∣ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝑑 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝑑 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝑑 𝑦 ) ) ) } ↔ ( 𝐷 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) ) )
27 15 26 bitrdi ⊒ ( 𝑋 ∈ 𝐴 β†’ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ↔ ( 𝐷 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) ) ) )
28 xrex ⊒ ℝ* ∈ V
29 sqxpexg ⊒ ( 𝑋 ∈ 𝐴 β†’ ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ∈ V )
30 elmapg ⊒ ( ( ℝ* ∈ V ∧ ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ∈ V ) β†’ ( 𝐷 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) ↔ 𝐷 : ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ⟢ ℝ* ) )
31 28 29 30 sylancr ⊒ ( 𝑋 ∈ 𝐴 β†’ ( 𝐷 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) ↔ 𝐷 : ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ⟢ ℝ* ) )
32 31 anbi1d ⊒ ( 𝑋 ∈ 𝐴 β†’ ( ( 𝐷 ∈ ( ℝ* ↑m ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) ) ↔ ( 𝐷 : ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ⟢ ℝ* ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) ) ) )
33 27 32 bitrd ⊒ ( 𝑋 ∈ 𝐴 β†’ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ↔ ( 𝐷 : ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ⟢ ℝ* ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 ( ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) ) ) )