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Theorem qndenserrnbl

Description: n-dimensional rational numbers are dense in the space of n-dimensional real numbers, with respect to the n-dimensional standard topology. (Contributed by Glauco Siliprandi, 24-Dec-2020)

Ref Expression
Hypotheses qndenserrnbl.i ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐼 ∈ Fin )
qndenserrnbl.x ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑋 ∈ ( ℝ ↑m 𝐼 ) )
qndenserrnbl.d ⊒ 𝐷 = ( dist β€˜ ( ℝ^ β€˜ 𝐼 ) )
qndenserrnbl.e ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐸 ∈ ℝ+ )
Assertion qndenserrnbl ( πœ‘ β†’ βˆƒ 𝑦 ∈ ( β„š ↑m 𝐼 ) 𝑦 ∈ ( 𝑋 ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qndenserrnbl.i ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐼 ∈ Fin )
2 qndenserrnbl.x ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑋 ∈ ( ℝ ↑m 𝐼 ) )
3 qndenserrnbl.d ⊒ 𝐷 = ( dist β€˜ ( ℝ^ β€˜ 𝐼 ) )
4 qndenserrnbl.e ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐸 ∈ ℝ+ )
5 0ex ⊒ βˆ… ∈ V
6 5 snid ⊒ βˆ… ∈ { βˆ… }
7 6 a1i ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ βˆ… ∈ { βˆ… } )
8 oveq2 ⊒ ( 𝐼 = βˆ… β†’ ( β„š ↑m 𝐼 ) = ( β„š ↑m βˆ… ) )
9 qex ⊒ β„š ∈ V
10 mapdm0 ⊒ ( β„š ∈ V β†’ ( β„š ↑m βˆ… ) = { βˆ… } )
11 9 10 ax-mp ⊒ ( β„š ↑m βˆ… ) = { βˆ… }
12 11 a1i ⊒ ( 𝐼 = βˆ… β†’ ( β„š ↑m βˆ… ) = { βˆ… } )
13 8 12 eqtr2d ⊒ ( 𝐼 = βˆ… β†’ { βˆ… } = ( β„š ↑m 𝐼 ) )
14 13 adantl ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ { βˆ… } = ( β„š ↑m 𝐼 ) )
15 7 14 eleqtrd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ βˆ… ∈ ( β„š ↑m 𝐼 ) )
16 3 rrxmetfi ⊒ ( 𝐼 ∈ Fin β†’ 𝐷 ∈ ( Met β€˜ ( ℝ ↑m 𝐼 ) ) )
17 1 16 syl ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐷 ∈ ( Met β€˜ ( ℝ ↑m 𝐼 ) ) )
18 metxmet ⊒ ( 𝐷 ∈ ( Met β€˜ ( ℝ ↑m 𝐼 ) ) β†’ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ ( ℝ ↑m 𝐼 ) ) )
19 17 18 syl ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ ( ℝ ↑m 𝐼 ) ) )
20 19 adantr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ ( ℝ ↑m 𝐼 ) ) )
21 2 adantr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ 𝑋 ∈ ( ℝ ↑m 𝐼 ) )
22 oveq2 ⊒ ( 𝐼 = βˆ… β†’ ( ℝ ↑m 𝐼 ) = ( ℝ ↑m βˆ… ) )
23 reex ⊒ ℝ ∈ V
24 mapdm0 ⊒ ( ℝ ∈ V β†’ ( ℝ ↑m βˆ… ) = { βˆ… } )
25 23 24 ax-mp ⊒ ( ℝ ↑m βˆ… ) = { βˆ… }
26 25 a1i ⊒ ( 𝐼 = βˆ… β†’ ( ℝ ↑m βˆ… ) = { βˆ… } )
27 22 26 eqtrd ⊒ ( 𝐼 = βˆ… β†’ ( ℝ ↑m 𝐼 ) = { βˆ… } )
28 27 adantl ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ ( ℝ ↑m 𝐼 ) = { βˆ… } )
29 21 28 eleqtrd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ 𝑋 ∈ { βˆ… } )
30 elsng ⊒ ( 𝑋 ∈ ( ℝ ↑m 𝐼 ) β†’ ( 𝑋 ∈ { βˆ… } ↔ 𝑋 = βˆ… ) )
31 2 30 syl ⊒ ( πœ‘ β†’ ( 𝑋 ∈ { βˆ… } ↔ 𝑋 = βˆ… ) )
32 31 adantr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ ( 𝑋 ∈ { βˆ… } ↔ 𝑋 = βˆ… ) )
33 29 32 mpbid ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ 𝑋 = βˆ… )
34 33 eqcomd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ βˆ… = 𝑋 )
35 34 21 eqeltrd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ βˆ… ∈ ( ℝ ↑m 𝐼 ) )
36 4 rpxrd ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐸 ∈ ℝ* )
37 4 rpgt0d ⊒ ( πœ‘ β†’ 0 < 𝐸 )
38 36 37 jca ⊒ ( πœ‘ β†’ ( 𝐸 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝐸 ) )
39 38 adantr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ ( 𝐸 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝐸 ) )
40 xblcntr ⊒ ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ ( ℝ ↑m 𝐼 ) ) ∧ βˆ… ∈ ( ℝ ↑m 𝐼 ) ∧ ( 𝐸 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝐸 ) ) β†’ βˆ… ∈ ( βˆ… ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) )
41 20 35 39 40 syl3anc ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ βˆ… ∈ ( βˆ… ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) )
42 34 oveq1d ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ ( βˆ… ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) = ( 𝑋 ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) )
43 41 42 eleqtrd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ βˆ… ∈ ( 𝑋 ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) )
44 eleq1 ⊒ ( 𝑦 = βˆ… β†’ ( 𝑦 ∈ ( 𝑋 ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) ↔ βˆ… ∈ ( 𝑋 ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) ) )
45 44 rspcev ⊒ ( ( βˆ… ∈ ( β„š ↑m 𝐼 ) ∧ βˆ… ∈ ( 𝑋 ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) ) β†’ βˆƒ 𝑦 ∈ ( β„š ↑m 𝐼 ) 𝑦 ∈ ( 𝑋 ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) )
46 15 43 45 syl2anc ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝐼 = βˆ… ) β†’ βˆƒ 𝑦 ∈ ( β„š ↑m 𝐼 ) 𝑦 ∈ ( 𝑋 ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) )
47 1 adantr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ Β¬ 𝐼 = βˆ… ) β†’ 𝐼 ∈ Fin )
48 neqne ⊒ ( Β¬ 𝐼 = βˆ… β†’ 𝐼 β‰  βˆ… )
49 48 adantl ⊒ ( ( πœ‘ ∧ Β¬ 𝐼 = βˆ… ) β†’ 𝐼 β‰  βˆ… )
50 2 adantr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ Β¬ 𝐼 = βˆ… ) β†’ 𝑋 ∈ ( ℝ ↑m 𝐼 ) )
51 4 adantr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ Β¬ 𝐼 = βˆ… ) β†’ 𝐸 ∈ ℝ+ )
52 47 49 50 3 51 qndenserrnbllem ⊒ ( ( πœ‘ ∧ Β¬ 𝐼 = βˆ… ) β†’ βˆƒ 𝑦 ∈ ( β„š ↑m 𝐼 ) 𝑦 ∈ ( 𝑋 ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) )
53 46 52 pm2.61dan ⊒ ( πœ‘ β†’ βˆƒ 𝑦 ∈ ( β„š ↑m 𝐼 ) 𝑦 ∈ ( 𝑋 ( ball β€˜ 𝐷 ) 𝐸 ) )