Metamath Proof Explorer


Theorem metequiv

Description: Two ways of saying that two metrics generate the same topology. Two metrics satisfying the right-hand side are said to be (topologically) equivalent. (Contributed by Jeff Hankins, 21-Jun-2009) (Revised by Mario Carneiro, 12-Nov-2013)

Ref Expression
Hypotheses metequiv.3 ⊒ 𝐽 = ( MetOpen β€˜ 𝐢 )
metequiv.4 ⊒ 𝐾 = ( MetOpen β€˜ 𝐷 )
Assertion metequiv ( ( 𝐢 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝐽 = 𝐾 ↔ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 ( βˆ€ π‘Ÿ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑠 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝑠 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) π‘Ÿ ) ∧ βˆ€ π‘Ž ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑏 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) 𝑏 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) π‘Ž ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 metequiv.3 ⊒ 𝐽 = ( MetOpen β€˜ 𝐢 )
2 metequiv.4 ⊒ 𝐾 = ( MetOpen β€˜ 𝐷 )
3 1 2 metss ⊒ ( ( 𝐢 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝐽 βŠ† 𝐾 ↔ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ π‘Ÿ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑠 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝑠 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) π‘Ÿ ) ) )
4 2 1 metss ⊒ ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ 𝐢 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝐾 βŠ† 𝐽 ↔ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ π‘Ž ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑏 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) 𝑏 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) π‘Ž ) ) )
5 4 ancoms ⊒ ( ( 𝐢 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝐾 βŠ† 𝐽 ↔ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ π‘Ž ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑏 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) 𝑏 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) π‘Ž ) ) )
6 3 5 anbi12d ⊒ ( ( 𝐢 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ) β†’ ( ( 𝐽 βŠ† 𝐾 ∧ 𝐾 βŠ† 𝐽 ) ↔ ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ π‘Ÿ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑠 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝑠 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) π‘Ÿ ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ π‘Ž ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑏 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) 𝑏 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) π‘Ž ) ) ) )
7 eqss ⊒ ( 𝐽 = 𝐾 ↔ ( 𝐽 βŠ† 𝐾 ∧ 𝐾 βŠ† 𝐽 ) )
8 r19.26 ⊒ ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 ( βˆ€ π‘Ÿ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑠 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝑠 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) π‘Ÿ ) ∧ βˆ€ π‘Ž ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑏 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) 𝑏 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) π‘Ž ) ) ↔ ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ π‘Ÿ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑠 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝑠 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) π‘Ÿ ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ π‘Ž ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑏 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) 𝑏 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) π‘Ž ) ) )
9 6 7 8 3bitr4g ⊒ ( ( 𝐢 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝐽 = 𝐾 ↔ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 ( βˆ€ π‘Ÿ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑠 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝑠 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) π‘Ÿ ) ∧ βˆ€ π‘Ž ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑏 ∈ ℝ+ ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐢 ) 𝑏 ) βŠ† ( π‘₯ ( ball β€˜ 𝐷 ) π‘Ž ) ) ) )