Metamath Proof Explorer


Theorem equivcmet

Description: If two metrics are strongly equivalent, one is complete iff the other is. Unlike equivcau , metss2 , this theorem does not have a one-directional form - it is possible for a metric C that is strongly finer than the complete metric D to be incomplete and vice versa. Consider D = the metric on RR induced by the usual homeomorphism from ( 0 , 1 ) against the usual metric C on RR and against the discrete metric E on RR . Then both C and E are complete but D is not, and C is strongly finer than D , which is strongly finer than E . (Contributed by Mario Carneiro, 15-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses equivcmet.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ ( Met โ€˜ ๐‘‹ ) )
equivcmet.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ท โˆˆ ( Met โ€˜ ๐‘‹ ) )
equivcmet.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ โ„+ )
equivcmet.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ โ„+ )
equivcmet.5 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‹ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ถ ๐‘ฆ ) โ‰ค ( ๐‘… ยท ( ๐‘ฅ ๐ท ๐‘ฆ ) ) )
equivcmet.6 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‹ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ท ๐‘ฆ ) โ‰ค ( ๐‘† ยท ( ๐‘ฅ ๐ถ ๐‘ฆ ) ) )
Assertion equivcmet ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ถ โˆˆ ( CMet โ€˜ ๐‘‹ ) โ†” ๐ท โˆˆ ( CMet โ€˜ ๐‘‹ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 equivcmet.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ ( Met โ€˜ ๐‘‹ ) )
2 equivcmet.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ท โˆˆ ( Met โ€˜ ๐‘‹ ) )
3 equivcmet.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ โ„+ )
4 equivcmet.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ โ„+ )
5 equivcmet.5 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‹ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ถ ๐‘ฆ ) โ‰ค ( ๐‘… ยท ( ๐‘ฅ ๐ท ๐‘ฆ ) ) )
6 equivcmet.6 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‹ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ท ๐‘ฆ ) โ‰ค ( ๐‘† ยท ( ๐‘ฅ ๐ถ ๐‘ฆ ) ) )
7 1 2 2thd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ถ โˆˆ ( Met โ€˜ ๐‘‹ ) โ†” ๐ท โˆˆ ( Met โ€˜ ๐‘‹ ) ) )
8 2 1 4 6 equivcfil โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( CauFil โ€˜ ๐ถ ) โІ ( CauFil โ€˜ ๐ท ) )
9 1 2 3 5 equivcfil โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( CauFil โ€˜ ๐ท ) โІ ( CauFil โ€˜ ๐ถ ) )
10 8 9 eqssd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( CauFil โ€˜ ๐ถ ) = ( CauFil โ€˜ ๐ท ) )
11 eqid โŠข ( MetOpen โ€˜ ๐ถ ) = ( MetOpen โ€˜ ๐ถ )
12 eqid โŠข ( MetOpen โ€˜ ๐ท ) = ( MetOpen โ€˜ ๐ท )
13 11 12 1 2 3 5 metss2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( MetOpen โ€˜ ๐ถ ) โІ ( MetOpen โ€˜ ๐ท ) )
14 12 11 2 1 4 6 metss2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( MetOpen โ€˜ ๐ท ) โІ ( MetOpen โ€˜ ๐ถ ) )
15 13 14 eqssd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( MetOpen โ€˜ ๐ถ ) = ( MetOpen โ€˜ ๐ท ) )
16 15 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( MetOpen โ€˜ ๐ถ ) fLim ๐‘“ ) = ( ( MetOpen โ€˜ ๐ท ) fLim ๐‘“ ) )
17 16 neeq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( MetOpen โ€˜ ๐ถ ) fLim ๐‘“ ) โ‰  โˆ… โ†” ( ( MetOpen โ€˜ ๐ท ) fLim ๐‘“ ) โ‰  โˆ… ) )
18 10 17 raleqbidv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆ€ ๐‘“ โˆˆ ( CauFil โ€˜ ๐ถ ) ( ( MetOpen โ€˜ ๐ถ ) fLim ๐‘“ ) โ‰  โˆ… โ†” โˆ€ ๐‘“ โˆˆ ( CauFil โ€˜ ๐ท ) ( ( MetOpen โ€˜ ๐ท ) fLim ๐‘“ ) โ‰  โˆ… ) )
19 7 18 anbi12d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ถ โˆˆ ( Met โ€˜ ๐‘‹ ) โˆง โˆ€ ๐‘“ โˆˆ ( CauFil โ€˜ ๐ถ ) ( ( MetOpen โ€˜ ๐ถ ) fLim ๐‘“ ) โ‰  โˆ… ) โ†” ( ๐ท โˆˆ ( Met โ€˜ ๐‘‹ ) โˆง โˆ€ ๐‘“ โˆˆ ( CauFil โ€˜ ๐ท ) ( ( MetOpen โ€˜ ๐ท ) fLim ๐‘“ ) โ‰  โˆ… ) ) )
20 11 iscmet โŠข ( ๐ถ โˆˆ ( CMet โ€˜ ๐‘‹ ) โ†” ( ๐ถ โˆˆ ( Met โ€˜ ๐‘‹ ) โˆง โˆ€ ๐‘“ โˆˆ ( CauFil โ€˜ ๐ถ ) ( ( MetOpen โ€˜ ๐ถ ) fLim ๐‘“ ) โ‰  โˆ… ) )
21 12 iscmet โŠข ( ๐ท โˆˆ ( CMet โ€˜ ๐‘‹ ) โ†” ( ๐ท โˆˆ ( Met โ€˜ ๐‘‹ ) โˆง โˆ€ ๐‘“ โˆˆ ( CauFil โ€˜ ๐ท ) ( ( MetOpen โ€˜ ๐ท ) fLim ๐‘“ ) โ‰  โˆ… ) )
22 19 20 21 3bitr4g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ถ โˆˆ ( CMet โ€˜ ๐‘‹ ) โ†” ๐ท โˆˆ ( CMet โ€˜ ๐‘‹ ) ) )