MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dscopn Unicode version

Theorem dscopn 18096
Description: The discrete metric generates the discrete topology. In particular, the discrete topology is metrizable. (Contributed by Mario Carneiro, 29-Jan-2014.)
Hypothesis
Ref Expression
dscmet.1  |-  D  =  ( x  e.  X ,  y  e.  X  |->  if ( x  =  y ,  0 ,  1 ) )
Assertion
Ref Expression
dscopn  |-  ( X  e.  V  ->  ( MetOpen
`  D )  =  ~P X )
Distinct variable group:    x, y, X
Allowed substitution hints:    D( x, y)    V( x, y)

Proof of Theorem dscopn
Dummy variables  v  u  w are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 dscmet.1 . . . . . . 7  |-  D  =  ( x  e.  X ,  y  e.  X  |->  if ( x  =  y ,  0 ,  1 ) )
21dscmet 18095 . . . . . 6  |-  ( X  e.  V  ->  D  e.  ( Met `  X
) )
3 metxmet 17899 . . . . . 6  |-  ( D  e.  ( Met `  X
)  ->  D  e.  ( * Met `  X
) )
42, 3syl 15 . . . . 5  |-  ( X  e.  V  ->  D  e.  ( * Met `  X
) )
5 eqid 2283 . . . . . 6  |-  ( MetOpen `  D )  =  (
MetOpen `  D )
65elmopn 17988 . . . . 5  |-  ( D  e.  ( * Met `  X )  ->  (
u  e.  ( MetOpen `  D )  <->  ( u  C_  X  /\  A. v  e.  u  E. w  e.  ran  ( ball `  D
) ( v  e.  w  /\  w  C_  u ) ) ) )
74, 6syl 15 . . . 4  |-  ( X  e.  V  ->  (
u  e.  ( MetOpen `  D )  <->  ( u  C_  X  /\  A. v  e.  u  E. w  e.  ran  ( ball `  D
) ( v  e.  w  /\  w  C_  u ) ) ) )
8 simpll 730 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  u  C_  X )  /\  v  e.  u
)  ->  X  e.  V )
9 ssel2 3175 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( u  C_  X  /\  v  e.  u )  ->  v  e.  X )
109adantll 694 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  u  C_  X )  /\  v  e.  u
)  ->  v  e.  X )
118, 10jca 518 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  u  C_  X )  /\  v  e.  u
)  ->  ( X  e.  V  /\  v  e.  X ) )
12 elsn 3655 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( w  e.  { v }  <-> 
w  =  v )
13 eleq1a 2352 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( v  e.  X  ->  (
w  =  v  ->  w  e.  X )
)
14 simpl 443 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( w  e.  X  /\  ( v D w )  <  1 )  ->  w  e.  X
)
1514a1i 10 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( v  e.  X  ->  (
( w  e.  X  /\  ( v D w )  <  1 )  ->  w  e.  X
) )
16 eqeq12 2295 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( x  =  v  /\  y  =  w )  ->  ( x  =  y  <-> 
v  =  w ) )
1716ifbid 3583 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( x  =  v  /\  y  =  w )  ->  if ( x  =  y ,  0 ,  1 )  =  if ( v  =  w ,  0 ,  1 ) )
18 0re 8838 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  0  e.  RR
19 1re 8837 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  1  e.  RR
2018, 19keepel 3622 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  if ( v  =  w ,  0 ,  1 )  e.  RR
2120elexi 2797 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  if ( v  =  w ,  0 ,  1 )  e.  _V
2217, 1, 21ovmpt2a 5978 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( v  e.  X  /\  w  e.  X )  ->  ( v D w )  =  if ( v  =  w ,  0 ,  1 ) )
2322breq1d 4033 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( v  e.  X  /\  w  e.  X )  ->  ( ( v D w )  <  1  <->  if ( v  =  w ,  0 ,  1 )  <  1 ) )
2419ltnri 8929 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  -.  1  <  1
25 iffalse 3572 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( -.  v  =  w  ->  if ( v  =  w ,  0 ,  1 )  =  1 )
2625breq1d 4033 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( -.  v  =  w  -> 
( if ( v  =  w ,  0 ,  1 )  <  1  <->  1  <  1
) )
2724, 26mtbiri 294 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( -.  v  =  w  ->  -.  if ( v  =  w ,  0 ,  1 )  <  1
)
2827con4i 122 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( if ( v  =  w ,  0 ,  1 )  <  1  -> 
v  =  w )
29 iftrue 3571 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( v  =  w  ->  if ( v  =  w ,  0 ,  1 )  =  0 )
30 0lt1 9296 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  0  <  1
3129, 30syl6eqbr 4060 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( v  =  w  ->  if ( v  =  w ,  0 ,  1 )  <  1 )
3228, 31impbii 180 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( if ( v  =  w ,  0 ,  1 )  <  1  <->  v  =  w )
33 equcom 1647 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( v  =  w  <->  w  =  v )
3432, 33bitri 240 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( if ( v  =  w ,  0 ,  1 )  <  1  <->  w  =  v )
3523, 34syl6rbb 253 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( v  e.  X  /\  w  e.  X )  ->  ( w  =  v  <-> 
( v D w )  <  1 ) )
36 simpr 447 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( v  e.  X  /\  w  e.  X )  ->  w  e.  X )
3736biantrurd 494 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( v  e.  X  /\  w  e.  X )  ->  ( ( v D w )  <  1  <->  ( w  e.  X  /\  ( v D w )  <  1 ) ) )
3835, 37bitrd 244 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( v  e.  X  /\  w  e.  X )  ->  ( w  =  v  <-> 
( w  e.  X  /\  ( v D w )  <  1 ) ) )
3938ex 423 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( v  e.  X  ->  (
w  e.  X  -> 
( w  =  v  <-> 
( w  e.  X  /\  ( v D w )  <  1 ) ) ) )
4013, 15, 39pm5.21ndd 343 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( v  e.  X  ->  (
w  =  v  <->  ( w  e.  X  /\  (
v D w )  <  1 ) ) )
4140adantl 452 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( X  e.  V  /\  v  e.  X )  ->  ( w  =  v  <-> 
( w  e.  X  /\  ( v D w )  <  1 ) ) )
42 1rp 10358 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  1  e.  RR+
43 rpxr 10361 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( 1  e.  RR+  ->  1  e. 
RR* )
4442, 43ax-mp 8 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  1  e.  RR*
45 elbl 17949 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( D  e.  ( * Met `  X )  /\  v  e.  X  /\  1  e.  RR* )  ->  ( w  e.  ( v ( ball `  D
) 1 )  <->  ( w  e.  X  /\  (
v D w )  <  1 ) ) )
4644, 45mp3an3 1266 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( D  e.  ( * Met `  X )  /\  v  e.  X
)  ->  ( w  e.  ( v ( ball `  D ) 1 )  <-> 
( w  e.  X  /\  ( v D w )  <  1 ) ) )
474, 46sylan 457 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( X  e.  V  /\  v  e.  X )  ->  ( w  e.  ( v ( ball `  D
) 1 )  <->  ( w  e.  X  /\  (
v D w )  <  1 ) ) )
4841, 47bitr4d 247 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( X  e.  V  /\  v  e.  X )  ->  ( w  =  v  <-> 
w  e.  ( v ( ball `  D
) 1 ) ) )
4912, 48syl5bb 248 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( X  e.  V  /\  v  e.  X )  ->  ( w  e.  {
v }  <->  w  e.  ( v ( ball `  D ) 1 ) ) )
5049eqrdv 2281 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  V  /\  v  e.  X )  ->  { v }  =  ( v ( ball `  D ) 1 ) )
51 blelrn 17967 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( D  e.  ( * Met `  X )  /\  v  e.  X  /\  1  e.  RR* )  ->  ( v ( ball `  D ) 1 )  e.  ran  ( ball `  D ) )
5244, 51mp3an3 1266 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( D  e.  ( * Met `  X )  /\  v  e.  X
)  ->  ( v
( ball `  D )
1 )  e.  ran  ( ball `  D )
)
534, 52sylan 457 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  V  /\  v  e.  X )  ->  ( v ( ball `  D ) 1 )  e.  ran  ( ball `  D ) )
5450, 53eqeltrd 2357 . . . . . . . . 9  |-  ( ( X  e.  V  /\  v  e.  X )  ->  { v }  e.  ran  ( ball `  D
) )
55 snssi 3759 . . . . . . . . . 10  |-  ( v  e.  u  ->  { v }  C_  u )
56 vex 2791 . . . . . . . . . . 11  |-  v  e. 
_V
5756snid 3667 . . . . . . . . . 10  |-  v  e. 
{ v }
5855, 57jctil 523 . . . . . . . . 9  |-  ( v  e.  u  ->  (
v  e.  { v }  /\  { v }  C_  u )
)
59 eleq2 2344 . . . . . . . . . . 11  |-  ( w  =  { v }  ->  ( v  e.  w  <->  v  e.  {
v } ) )
60 sseq1 3199 . . . . . . . . . . 11  |-  ( w  =  { v }  ->  ( w  C_  u 
<->  { v }  C_  u ) )
6159, 60anbi12d 691 . . . . . . . . . 10  |-  ( w  =  { v }  ->  ( ( v  e.  w  /\  w  C_  u )  <->  ( v  e.  { v }  /\  { v }  C_  u
) ) )
6261rspcev 2884 . . . . . . . . 9  |-  ( ( { v }  e.  ran  ( ball `  D
)  /\  ( v  e.  { v }  /\  { v }  C_  u
) )  ->  E. w  e.  ran  ( ball `  D
) ( v  e.  w  /\  w  C_  u ) )
6354, 58, 62syl2an 463 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  v  e.  X
)  /\  v  e.  u )  ->  E. w  e.  ran  ( ball `  D
) ( v  e.  w  /\  w  C_  u ) )
6411, 63sylancom 648 . . . . . . 7  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  u  C_  X )  /\  v  e.  u
)  ->  E. w  e.  ran  ( ball `  D
) ( v  e.  w  /\  w  C_  u ) )
6564ralrimiva 2626 . . . . . 6  |-  ( ( X  e.  V  /\  u  C_  X )  ->  A. v  e.  u  E. w  e.  ran  ( ball `  D )
( v  e.  w  /\  w  C_  u ) )
6665ex 423 . . . . 5  |-  ( X  e.  V  ->  (
u  C_  X  ->  A. v  e.  u  E. w  e.  ran  ( ball `  D ) ( v  e.  w  /\  w  C_  u ) ) )
6766pm4.71d 615 . . . 4  |-  ( X  e.  V  ->  (
u  C_  X  <->  ( u  C_  X  /\  A. v  e.  u  E. w  e.  ran  ( ball `  D
) ( v  e.  w  /\  w  C_  u ) ) ) )
687, 67bitr4d 247 . . 3  |-  ( X  e.  V  ->  (
u  e.  ( MetOpen `  D )  <->  u  C_  X
) )
69 vex 2791 . . . 4  |-  u  e. 
_V
7069elpw 3631 . . 3  |-  ( u  e.  ~P X  <->  u  C_  X
)
7168, 70syl6bbr 254 . 2  |-  ( X  e.  V  ->  (
u  e.  ( MetOpen `  D )  <->  u  e.  ~P X ) )
7271eqrdv 2281 1  |-  ( X  e.  V  ->  ( MetOpen
`  D )  =  ~P X )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684   A.wral 2543   E.wrex 2544    C_ wss 3152   ifcif 3565   ~Pcpw 3625   {csn 3640   class class class wbr 4023   ran crn 4690   ` cfv 5255  (class class class)co 5858    e. cmpt2 5860   RRcr 8736   0cc0 8737   1c1 8738   RR*cxr 8866    < clt 8867   RR+crp 10354   * Metcxmt 16369   Metcme 16370   ballcbl 16371   MetOpencmopn 16372
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814  ax-pre-sup 8815
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-iun 3907  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-er 6660  df-map 6774  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-sup 7194  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-div 9424  df-nn 9747  df-2 9804  df-n0 9966  df-z 10025  df-uz 10231  df-q 10317  df-rp 10355  df-xneg 10452  df-xadd 10453  df-xmul 10454  df-topgen 13344  df-xmet 16373  df-met 16374  df-bl 16375  df-mopn 16376  df-bases 16638
  Copyright terms: Public domain W3C validator