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Theorem metnrm

Description: A metric space is normal. (Contributed by Jeff Hankins, 31-Aug-2013) (Revised by Mario Carneiro, 5-Sep-2015) (Proof shortened by AV, 30-Sep-2020)

Ref Expression
Hypothesis metnrm.j ⊒ 𝐽 = ( MetOpen β€˜ 𝐷 )
Assertion metnrm ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ 𝐽 ∈ Nrm )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 metnrm.j ⊒ 𝐽 = ( MetOpen β€˜ 𝐷 )
2 1 mopntop ⊒ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ 𝐽 ∈ Top )
3 eqid ⊒ ( 𝑒 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑣 ∈ π‘₯ ↦ ( 𝑒 𝐷 𝑣 ) ) , ℝ* , < ) ) = ( 𝑒 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑣 ∈ π‘₯ ↦ ( 𝑒 𝐷 𝑣 ) ) , ℝ* , < ) )
4 simp1 ⊒ ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ ( π‘₯ ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ) ∧ ( π‘₯ ∩ 𝑦 ) = βˆ… ) β†’ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) )
5 simp2l ⊒ ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ ( π‘₯ ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ) ∧ ( π‘₯ ∩ 𝑦 ) = βˆ… ) β†’ π‘₯ ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) )
6 simp2r ⊒ ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ ( π‘₯ ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ) ∧ ( π‘₯ ∩ 𝑦 ) = βˆ… ) β†’ 𝑦 ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) )
7 simp3 ⊒ ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ ( π‘₯ ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ) ∧ ( π‘₯ ∩ 𝑦 ) = βˆ… ) β†’ ( π‘₯ ∩ 𝑦 ) = βˆ… )
8 eqid ⊒ βˆͺ 𝑠 ∈ 𝑦 ( 𝑠 ( ball β€˜ 𝐷 ) ( if ( 1 ≀ ( ( 𝑒 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑣 ∈ π‘₯ ↦ ( 𝑒 𝐷 𝑣 ) ) , ℝ* , < ) ) β€˜ 𝑠 ) , 1 , ( ( 𝑒 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑣 ∈ π‘₯ ↦ ( 𝑒 𝐷 𝑣 ) ) , ℝ* , < ) ) β€˜ 𝑠 ) ) / 2 ) ) = βˆͺ 𝑠 ∈ 𝑦 ( 𝑠 ( ball β€˜ 𝐷 ) ( if ( 1 ≀ ( ( 𝑒 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑣 ∈ π‘₯ ↦ ( 𝑒 𝐷 𝑣 ) ) , ℝ* , < ) ) β€˜ 𝑠 ) , 1 , ( ( 𝑒 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑣 ∈ π‘₯ ↦ ( 𝑒 𝐷 𝑣 ) ) , ℝ* , < ) ) β€˜ 𝑠 ) ) / 2 ) )
9 eqid ⊒ ( 𝑒 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑣 ∈ 𝑦 ↦ ( 𝑒 𝐷 𝑣 ) ) , ℝ* , < ) ) = ( 𝑒 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑣 ∈ 𝑦 ↦ ( 𝑒 𝐷 𝑣 ) ) , ℝ* , < ) )
10 eqid ⊒ βˆͺ 𝑑 ∈ π‘₯ ( 𝑑 ( ball β€˜ 𝐷 ) ( if ( 1 ≀ ( ( 𝑒 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑣 ∈ 𝑦 ↦ ( 𝑒 𝐷 𝑣 ) ) , ℝ* , < ) ) β€˜ 𝑑 ) , 1 , ( ( 𝑒 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑣 ∈ 𝑦 ↦ ( 𝑒 𝐷 𝑣 ) ) , ℝ* , < ) ) β€˜ 𝑑 ) ) / 2 ) ) = βˆͺ 𝑑 ∈ π‘₯ ( 𝑑 ( ball β€˜ 𝐷 ) ( if ( 1 ≀ ( ( 𝑒 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑣 ∈ 𝑦 ↦ ( 𝑒 𝐷 𝑣 ) ) , ℝ* , < ) ) β€˜ 𝑑 ) , 1 , ( ( 𝑒 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑣 ∈ 𝑦 ↦ ( 𝑒 𝐷 𝑣 ) ) , ℝ* , < ) ) β€˜ 𝑑 ) ) / 2 ) )
11 3 1 4 5 6 7 8 9 10 metnrmlem3 ⊒ ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ ( π‘₯ ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ) ∧ ( π‘₯ ∩ 𝑦 ) = βˆ… ) β†’ βˆƒ 𝑧 ∈ 𝐽 βˆƒ 𝑀 ∈ 𝐽 ( π‘₯ βŠ† 𝑧 ∧ 𝑦 βŠ† 𝑀 ∧ ( 𝑧 ∩ 𝑀 ) = βˆ… ) )
12 11 3expia ⊒ ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ ( π‘₯ ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ) ) β†’ ( ( π‘₯ ∩ 𝑦 ) = βˆ… β†’ βˆƒ 𝑧 ∈ 𝐽 βˆƒ 𝑀 ∈ 𝐽 ( π‘₯ βŠ† 𝑧 ∧ 𝑦 βŠ† 𝑀 ∧ ( 𝑧 ∩ 𝑀 ) = βˆ… ) ) )
13 12 ralrimivva ⊒ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ βˆ€ π‘₯ ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) βˆ€ 𝑦 ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ( ( π‘₯ ∩ 𝑦 ) = βˆ… β†’ βˆƒ 𝑧 ∈ 𝐽 βˆƒ 𝑀 ∈ 𝐽 ( π‘₯ βŠ† 𝑧 ∧ 𝑦 βŠ† 𝑀 ∧ ( 𝑧 ∩ 𝑀 ) = βˆ… ) ) )
14 isnrm3 ⊒ ( 𝐽 ∈ Nrm ↔ ( 𝐽 ∈ Top ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) βˆ€ 𝑦 ∈ ( Clsd β€˜ 𝐽 ) ( ( π‘₯ ∩ 𝑦 ) = βˆ… β†’ βˆƒ 𝑧 ∈ 𝐽 βˆƒ 𝑀 ∈ 𝐽 ( π‘₯ βŠ† 𝑧 ∧ 𝑦 βŠ† 𝑀 ∧ ( 𝑧 ∩ 𝑀 ) = βˆ… ) ) ) )
15 2 13 14 sylanbrc ⊒ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ 𝐽 ∈ Nrm )