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Theorem ismet

Description: Express the predicate " D is a metric." (Contributed by NM, 25-Aug-2006) (Revised by Mario Carneiro, 14-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion ismet 
|- ( X e. A -> ( D e. ( Met ` X ) <-> ( D : ( X X. X ) --> RR /\ A. x e. X A. y e. X ( ( ( x D y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x D y ) <_ ( ( z D x ) + ( z D y ) ) ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elex 
 |-  ( X e. A -> X e. _V )
2 xpeq12 
 |-  ( ( t = X /\ t = X ) -> ( t X. t ) = ( X X. X ) )
3 2 anidms 
 |-  ( t = X -> ( t X. t ) = ( X X. X ) )
4 3 oveq2d 
 |-  ( t = X -> ( RR ^m ( t X. t ) ) = ( RR ^m ( X X. X ) ) )
5 raleq 
 |-  ( t = X -> ( A. z e. t ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) <-> A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) )
6 5 anbi2d 
 |-  ( t = X -> ( ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. t ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) <-> ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) ) )
7 6 raleqbi1dv 
 |-  ( t = X -> ( A. y e. t ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. t ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) <-> A. y e. X ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) ) )
8 7 raleqbi1dv 
 |-  ( t = X -> ( A. x e. t A. y e. t ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. t ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) <-> A. x e. X A. y e. X ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) ) )
9 4 8 rabeqbidv 
 |-  ( t = X -> { d e. ( RR ^m ( t X. t ) ) | A. x e. t A. y e. t ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. t ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) } = { d e. ( RR ^m ( X X. X ) ) | A. x e. X A. y e. X ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) } )
10 df-met 
 |-  Met = ( t e. _V |-> { d e. ( RR ^m ( t X. t ) ) | A. x e. t A. y e. t ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. t ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) } )
11 ovex 
 |-  ( RR ^m ( X X. X ) ) e. _V
12 11 rabex 
 |-  { d e. ( RR ^m ( X X. X ) ) | A. x e. X A. y e. X ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) } e. _V
13 9 10 12 fvmpt 
 |-  ( X e. _V -> ( Met ` X ) = { d e. ( RR ^m ( X X. X ) ) | A. x e. X A. y e. X ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) } )
14 1 13 syl 
 |-  ( X e. A -> ( Met ` X ) = { d e. ( RR ^m ( X X. X ) ) | A. x e. X A. y e. X ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) } )
15 14 eleq2d 
 |-  ( X e. A -> ( D e. ( Met ` X ) <-> D e. { d e. ( RR ^m ( X X. X ) ) | A. x e. X A. y e. X ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) } ) )
16 oveq 
 |-  ( d = D -> ( x d y ) = ( x D y ) )
17 16 eqeq1d 
 |-  ( d = D -> ( ( x d y ) = 0 <-> ( x D y ) = 0 ) )
18 17 bibi1d 
 |-  ( d = D -> ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) <-> ( ( x D y ) = 0 <-> x = y ) ) )
19 oveq 
 |-  ( d = D -> ( z d x ) = ( z D x ) )
20 oveq 
 |-  ( d = D -> ( z d y ) = ( z D y ) )
21 19 20 oveq12d 
 |-  ( d = D -> ( ( z d x ) + ( z d y ) ) = ( ( z D x ) + ( z D y ) ) )
22 16 21 breq12d 
 |-  ( d = D -> ( ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) <-> ( x D y ) <_ ( ( z D x ) + ( z D y ) ) ) )
23 22 ralbidv 
 |-  ( d = D -> ( A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) <-> A. z e. X ( x D y ) <_ ( ( z D x ) + ( z D y ) ) ) )
24 18 23 anbi12d 
 |-  ( d = D -> ( ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) <-> ( ( ( x D y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x D y ) <_ ( ( z D x ) + ( z D y ) ) ) ) )
25 24 2ralbidv 
 |-  ( d = D -> ( A. x e. X A. y e. X ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) <-> A. x e. X A. y e. X ( ( ( x D y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x D y ) <_ ( ( z D x ) + ( z D y ) ) ) ) )
26 25 elrab 
 |-  ( D e. { d e. ( RR ^m ( X X. X ) ) | A. x e. X A. y e. X ( ( ( x d y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x d y ) <_ ( ( z d x ) + ( z d y ) ) ) } <-> ( D e. ( RR ^m ( X X. X ) ) /\ A. x e. X A. y e. X ( ( ( x D y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x D y ) <_ ( ( z D x ) + ( z D y ) ) ) ) )
27 15 26 bitrdi 
 |-  ( X e. A -> ( D e. ( Met ` X ) <-> ( D e. ( RR ^m ( X X. X ) ) /\ A. x e. X A. y e. X ( ( ( x D y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x D y ) <_ ( ( z D x ) + ( z D y ) ) ) ) ) )
28 reex 
 |-  RR e. _V
29 sqxpexg 
 |-  ( X e. A -> ( X X. X ) e. _V )
30 elmapg 
 |-  ( ( RR e. _V /\ ( X X. X ) e. _V ) -> ( D e. ( RR ^m ( X X. X ) ) <-> D : ( X X. X ) --> RR ) )
31 28 29 30 sylancr 
 |-  ( X e. A -> ( D e. ( RR ^m ( X X. X ) ) <-> D : ( X X. X ) --> RR ) )
32 31 anbi1d 
 |-  ( X e. A -> ( ( D e. ( RR ^m ( X X. X ) ) /\ A. x e. X A. y e. X ( ( ( x D y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x D y ) <_ ( ( z D x ) + ( z D y ) ) ) ) <-> ( D : ( X X. X ) --> RR /\ A. x e. X A. y e. X ( ( ( x D y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x D y ) <_ ( ( z D x ) + ( z D y ) ) ) ) ) )
33 27 32 bitrd 
 |-  ( X e. A -> ( D e. ( Met ` X ) <-> ( D : ( X X. X ) --> RR /\ A. x e. X A. y e. X ( ( ( x D y ) = 0 <-> x = y ) /\ A. z e. X ( x D y ) <_ ( ( z D x ) + ( z D y ) ) ) ) ) )