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Theorem ismtyval

Description: The set of isometries between two metric spaces. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009)

Ref Expression
Assertion ismtyval ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y → M Ismty N = f | f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x M y = f ⁡ x N f ⁡ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 df-ismty ⊢ Ismty = m ∈ ⋃ ran ⁡ ∞Met , n ∈ ⋃ ran ⁡ ∞Met ⟼ f | f : dom ⁡ dom ⁡ m ⟶ 1-1 onto dom ⁡ dom ⁡ n ∧ ∀ x ∈ dom ⁡ dom ⁡ m ∀ y ∈ dom ⁡ dom ⁡ m x m y = f ⁡ x n f ⁡ y
2 1 a1i ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y → Ismty = m ∈ ⋃ ran ⁡ ∞Met , n ∈ ⋃ ran ⁡ ∞Met ⟼ f | f : dom ⁡ dom ⁡ m ⟶ 1-1 onto dom ⁡ dom ⁡ n ∧ ∀ x ∈ dom ⁡ dom ⁡ m ∀ y ∈ dom ⁡ dom ⁡ m x m y = f ⁡ x n f ⁡ y
3 dmeq ⊢ m = M → dom ⁡ m = dom ⁡ M
4 xmetf ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X → M : X × X ⟶ ℝ *
5 4 fdmd ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X → dom ⁡ M = X × X
6 3 5 sylan9eqr ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ m = M → dom ⁡ m = X × X
7 6 ad2ant2r ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → dom ⁡ m = X × X
8 7 dmeqd ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → dom ⁡ dom ⁡ m = dom ⁡ X × X
9 dmxpid ⊢ dom ⁡ X × X = X
10 8 9 eqtrdi ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → dom ⁡ dom ⁡ m = X
11 10 f1oeq2d ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → f : dom ⁡ dom ⁡ m ⟶ 1-1 onto dom ⁡ dom ⁡ n ↔ f : X ⟶ 1-1 onto dom ⁡ dom ⁡ n
12 dmeq ⊢ n = N → dom ⁡ n = dom ⁡ N
13 xmetf ⊢ N ∈ ∞Met ⁡ Y → N : Y × Y ⟶ ℝ *
14 13 fdmd ⊢ N ∈ ∞Met ⁡ Y → dom ⁡ N = Y × Y
15 12 14 sylan9eqr ⊢ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ n = N → dom ⁡ n = Y × Y
16 15 ad2ant2l ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → dom ⁡ n = Y × Y
17 16 dmeqd ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → dom ⁡ dom ⁡ n = dom ⁡ Y × Y
18 dmxpid ⊢ dom ⁡ Y × Y = Y
19 17 18 eqtrdi ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → dom ⁡ dom ⁡ n = Y
20 f1oeq3 ⊢ dom ⁡ dom ⁡ n = Y → f : X ⟶ 1-1 onto dom ⁡ dom ⁡ n ↔ f : X ⟶ 1-1 onto Y
21 19 20 syl ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → f : X ⟶ 1-1 onto dom ⁡ dom ⁡ n ↔ f : X ⟶ 1-1 onto Y
22 11 21 bitrd ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → f : dom ⁡ dom ⁡ m ⟶ 1-1 onto dom ⁡ dom ⁡ n ↔ f : X ⟶ 1-1 onto Y
23 oveq ⊢ m = M → x m y = x M y
24 oveq ⊢ n = N → f ⁡ x n f ⁡ y = f ⁡ x N f ⁡ y
25 23 24 eqeqan12d ⊢ m = M ∧ n = N → x m y = f ⁡ x n f ⁡ y ↔ x M y = f ⁡ x N f ⁡ y
26 25 adantl ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → x m y = f ⁡ x n f ⁡ y ↔ x M y = f ⁡ x N f ⁡ y
27 10 26 raleqbidv ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → ∀ y ∈ dom ⁡ dom ⁡ m x m y = f ⁡ x n f ⁡ y ↔ ∀ y ∈ X x M y = f ⁡ x N f ⁡ y
28 10 27 raleqbidv ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → ∀ x ∈ dom ⁡ dom ⁡ m ∀ y ∈ dom ⁡ dom ⁡ m x m y = f ⁡ x n f ⁡ y ↔ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x M y = f ⁡ x N f ⁡ y
29 22 28 anbi12d ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → f : dom ⁡ dom ⁡ m ⟶ 1-1 onto dom ⁡ dom ⁡ n ∧ ∀ x ∈ dom ⁡ dom ⁡ m ∀ y ∈ dom ⁡ dom ⁡ m x m y = f ⁡ x n f ⁡ y ↔ f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x M y = f ⁡ x N f ⁡ y
30 29 abbidv ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ m = M ∧ n = N → f | f : dom ⁡ dom ⁡ m ⟶ 1-1 onto dom ⁡ dom ⁡ n ∧ ∀ x ∈ dom ⁡ dom ⁡ m ∀ y ∈ dom ⁡ dom ⁡ m x m y = f ⁡ x n f ⁡ y = f | f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x M y = f ⁡ x N f ⁡ y
31 fvssunirn ⊢ ∞Met ⁡ X ⊆ ⋃ ran ⁡ ∞Met
32 simpl ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y → M ∈ ∞Met ⁡ X
33 31 32 sselid ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y → M ∈ ⋃ ran ⁡ ∞Met
34 fvssunirn ⊢ ∞Met ⁡ Y ⊆ ⋃ ran ⁡ ∞Met
35 simpr ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y → N ∈ ∞Met ⁡ Y
36 34 35 sselid ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y → N ∈ ⋃ ran ⁡ ∞Met
37 f1of ⊢ f : X ⟶ 1-1 onto Y → f : X ⟶ Y
38 37 adantr ⊢ f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x M y = f ⁡ x N f ⁡ y → f : X ⟶ Y
39 elfvdm ⊢ N ∈ ∞Met ⁡ Y → Y ∈ dom ⁡ ∞Met
40 elfvdm ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X → X ∈ dom ⁡ ∞Met
41 elmapg ⊢ Y ∈ dom ⁡ ∞Met ∧ X ∈ dom ⁡ ∞Met → f ∈ Y X ↔ f : X ⟶ Y
42 39 40 41 syl2anr ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y → f ∈ Y X ↔ f : X ⟶ Y
43 38 42 imbitrrid ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y → f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x M y = f ⁡ x N f ⁡ y → f ∈ Y X
44 43 abssdv ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y → f | f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x M y = f ⁡ x N f ⁡ y ⊆ Y X
45 ovex ⊢ Y X ∈ V
46 45 ssex ⊢ f | f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x M y = f ⁡ x N f ⁡ y ⊆ Y X → f | f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x M y = f ⁡ x N f ⁡ y ∈ V
47 44 46 syl ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y → f | f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x M y = f ⁡ x N f ⁡ y ∈ V
48 2 30 33 36 47 ovmpod ⊢ M ∈ ∞Met ⁡ X ∧ N ∈ ∞Met ⁡ Y → M Ismty N = f | f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x M y = f ⁡ x N f ⁡ y