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Theorem xmettri2

Description: Triangle inequality for the distance function of an extended metric. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion xmettri2 ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ ( 𝐢 ∈ 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝐡 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) ≀ ( ( 𝐢 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝐢 𝐷 𝐡 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elfvdm ⊒ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ 𝑋 ∈ dom ∞Met )
2 isxmet ⊒ ( 𝑋 ∈ dom ∞Met 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 ) ) ) ) ) )
3 1 2 syl ⊒ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) 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 ) ) ) ) ) )
4 3 ibi ⊒ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ ( 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 ) ) ) ) )
5 simpr ⊒ ( ( ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = 0 ↔ π‘₯ = 𝑦 ) ∧ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) β†’ βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) )
6 5 2ralimi ⊒ ( 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 ) ) ) β†’ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) )
7 4 6 simpl2im ⊒ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) )
8 oveq1 ⊒ ( π‘₯ = 𝐴 β†’ ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) = ( 𝐴 𝐷 𝑦 ) )
9 oveq2 ⊒ ( π‘₯ = 𝐴 β†’ ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) = ( 𝑧 𝐷 𝐴 ) )
10 9 oveq1d ⊒ ( π‘₯ = 𝐴 β†’ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) = ( ( 𝑧 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) )
11 8 10 breq12d ⊒ ( π‘₯ = 𝐴 β†’ ( ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ↔ ( 𝐴 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ) )
12 oveq2 ⊒ ( 𝑦 = 𝐡 β†’ ( 𝐴 𝐷 𝑦 ) = ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) )
13 oveq2 ⊒ ( 𝑦 = 𝐡 β†’ ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) = ( 𝑧 𝐷 𝐡 ) )
14 13 oveq2d ⊒ ( 𝑦 = 𝐡 β†’ ( ( 𝑧 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) = ( ( 𝑧 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝐡 ) ) )
15 12 14 breq12d ⊒ ( 𝑦 = 𝐡 β†’ ( ( 𝐴 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) ↔ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝐡 ) ) ) )
16 oveq1 ⊒ ( 𝑧 = 𝐢 β†’ ( 𝑧 𝐷 𝐴 ) = ( 𝐢 𝐷 𝐴 ) )
17 oveq1 ⊒ ( 𝑧 = 𝐢 β†’ ( 𝑧 𝐷 𝐡 ) = ( 𝐢 𝐷 𝐡 ) )
18 16 17 oveq12d ⊒ ( 𝑧 = 𝐢 β†’ ( ( 𝑧 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝐡 ) ) = ( ( 𝐢 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝐢 𝐷 𝐡 ) ) )
19 18 breq2d ⊒ ( 𝑧 = 𝐢 β†’ ( ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝐡 ) ) ↔ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) ≀ ( ( 𝐢 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝐢 𝐷 𝐡 ) ) ) )
20 11 15 19 rspc3v ⊒ ( ( 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝐡 ∈ 𝑋 ∧ 𝐢 ∈ 𝑋 ) β†’ ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑧 ∈ 𝑋 ( π‘₯ 𝐷 𝑦 ) ≀ ( ( 𝑧 𝐷 π‘₯ ) +𝑒 ( 𝑧 𝐷 𝑦 ) ) β†’ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) ≀ ( ( 𝐢 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝐢 𝐷 𝐡 ) ) ) )
21 7 20 syl5 ⊒ ( ( 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝐡 ∈ 𝑋 ∧ 𝐢 ∈ 𝑋 ) β†’ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) ≀ ( ( 𝐢 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝐢 𝐷 𝐡 ) ) ) )
22 21 3comr ⊒ ( ( 𝐢 ∈ 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝐡 ∈ 𝑋 ) β†’ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) ≀ ( ( 𝐢 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝐢 𝐷 𝐡 ) ) ) )
23 22 impcom ⊒ ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ ( 𝐢 ∈ 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝐡 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) ≀ ( ( 𝐢 𝐷 𝐴 ) +𝑒 ( 𝐢 𝐷 𝐡 ) ) )