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Theorem isxmetd

Description: Properties that determine an extended metric. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Aug-2015) (Revised by AV, 9-Apr-2024)

Ref Expression
Hypotheses isxmetd.0 ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑋 ∈ 𝑉 )
isxmetd.1 ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐷 : ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ⟢ ℝ* )
isxmetd.2 ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) )
isxmetd.3 ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) )
Assertion isxmetd ( πœ‘ β†’ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isxmetd.0 ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑋 ∈ 𝑉 )
2 isxmetd.1 ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐷 : ( 𝑋 Γ— 𝑋 ) ⟢ ℝ* )
3 isxmetd.2 ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) )
4 isxmetd.3 ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) )
5 4 3exp2 ⊒ ( πœ‘ β†’ ( π‘₯ ∈ 𝑋 β†’ ( 𝑦 ∈ 𝑋 β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑋 β†’ ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) ) ) )
6 5 imp32 ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑋 β†’ ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) )
7 6 ralrimiv ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) ) β†’ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) )
8 3 7 jca ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) )
9 8 ralrimivva ⊒ ( πœ‘ 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 ) ) ) )
10 isxmet ⊒ ( 𝑋 ∈ 𝑉 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 ) ) ) ) ) )
11 1 10 syl ⊒ ( πœ‘ 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 ) ) ) ) ) )
12 2 9 11 mpbir2and ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) )