MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  climcn1 Unicode version

Theorem climcn1 12065
Description: Image of a limit under a continuous map. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Jan-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
climcn1.1  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
climcn1.2  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
climcn1.3  |-  ( ph  ->  A  e.  B )
climcn1.4  |-  ( (
ph  /\  z  e.  B )  ->  ( F `  z )  e.  CC )
climcn1.5  |-  ( ph  ->  G  ~~>  A )
climcn1.6  |-  ( ph  ->  H  e.  W )
climcn1.7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR+ )  ->  E. y  e.  RR+  A. z  e.  B  ( ( abs `  ( z  -  A
) )  <  y  ->  ( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )
climcn1.8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( G `  k )  e.  B )
climcn1.9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( H `  k )  =  ( F `  ( G `  k ) ) )
Assertion
Ref Expression
climcn1  |-  ( ph  ->  H  ~~>  ( F `  A ) )
Distinct variable groups:    x, k,
y, z, A    B, k, z    k, G, y, z    k, H, x   
k, F, x, y, z    ph, k, x, y, z    k, Z, y
Allowed substitution hints:    B( x, y)    G( x)    H( y, z)    M( x, y, z, k)    W( x, y, z, k)    Z( x, z)

Proof of Theorem climcn1
Dummy variable  j is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 climcn1.7 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR+ )  ->  E. y  e.  RR+  A. z  e.  B  ( ( abs `  ( z  -  A
) )  <  y  ->  ( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )
2 climcn1.1 . . . . . . . 8  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
3 climcn1.2 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
43adantr 451 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  y  e.  RR+ )  ->  M  e.  ZZ )
5 simpr 447 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  y  e.  RR+ )  ->  y  e.  RR+ )
6 eqidd 2284 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  RR+ )  /\  k  e.  Z )  ->  ( G `  k )  =  ( G `  k ) )
7 climcn1.5 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  G  ~~>  A )
87adantr 451 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  y  e.  RR+ )  ->  G  ~~>  A )
92, 4, 5, 6, 8climi2 11985 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  y  e.  RR+ )  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( abs `  (
( G `  k
)  -  A ) )  <  y )
102uztrn2 10245 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( j  e.  Z  /\  k  e.  ( ZZ>= `  j ) )  -> 
k  e.  Z )
11 climcn1.8 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( G `  k )  e.  B )
1211adantlr 695 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  RR+ )  /\  k  e.  Z )  ->  ( G `  k )  e.  B )
13 oveq1 5865 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( z  =  ( G `  k )  ->  (
z  -  A )  =  ( ( G `
 k )  -  A ) )
1413fveq2d 5529 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( z  =  ( G `  k )  ->  ( abs `  ( z  -  A ) )  =  ( abs `  (
( G `  k
)  -  A ) ) )
1514breq1d 4033 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( z  =  ( G `  k )  ->  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  <->  ( abs `  ( ( G `  k )  -  A
) )  <  y
) )
16 fveq2 5525 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( z  =  ( G `  k )  ->  ( F `  z )  =  ( F `  ( G `  k ) ) )
1716oveq1d 5873 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( z  =  ( G `  k )  ->  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) )  =  ( ( F `
 ( G `  k ) )  -  ( F `  A ) ) )
1817fveq2d 5529 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( z  =  ( G `  k )  ->  ( abs `  ( ( F `
 z )  -  ( F `  A ) ) )  =  ( abs `  ( ( F `  ( G `
 k ) )  -  ( F `  A ) ) ) )
1918breq1d 4033 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( z  =  ( G `  k )  ->  (
( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x  <->  ( abs `  ( ( F `  ( G `  k ) )  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )
2015, 19imbi12d 311 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( z  =  ( G `  k )  ->  (
( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x )  <-> 
( ( abs `  (
( G `  k
)  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  ( G `  k )
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) ) )
2120rspcva 2882 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( G `  k
)  e.  B  /\  A. z  e.  B  ( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )  ->  ( ( abs `  ( ( G `
 k )  -  A ) )  < 
y  ->  ( abs `  ( ( F `  ( G `  k ) )  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )
2212, 21sylan 457 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  y  e.  RR+ )  /\  k  e.  Z )  /\  A. z  e.  B  ( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )  ->  ( ( abs `  ( ( G `
 k )  -  A ) )  < 
y  ->  ( abs `  ( ( F `  ( G `  k ) )  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )
2322an32s 779 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ph  /\  y  e.  RR+ )  /\  A. z  e.  B  ( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )  /\  k  e.  Z )  ->  (
( abs `  (
( G `  k
)  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  ( G `  k )
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )
2410, 23sylan2 460 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ph  /\  y  e.  RR+ )  /\  A. z  e.  B  ( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )  /\  ( j  e.  Z  /\  k  e.  ( ZZ>= `  j )
) )  ->  (
( abs `  (
( G `  k
)  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  ( G `  k )
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )
2524anassrs 629 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  y  e.  RR+ )  /\  A. z  e.  B  ( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )  /\  j  e.  Z )  /\  k  e.  ( ZZ>= `  j )
)  ->  ( ( abs `  ( ( G `
 k )  -  A ) )  < 
y  ->  ( abs `  ( ( F `  ( G `  k ) )  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )
2625ralimdva 2621 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  y  e.  RR+ )  /\  A. z  e.  B  ( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )  /\  j  e.  Z )  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( abs `  ( ( G `  k )  -  A ) )  <  y  ->  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( abs `  (
( F `  ( G `  k )
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )
2726reximdva 2655 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  RR+ )  /\  A. z  e.  B  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )  ->  ( E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( abs `  ( ( G `  k )  -  A
) )  <  y  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( abs `  ( ( F `  ( G `
 k ) )  -  ( F `  A ) ) )  <  x ) )
2827ex 423 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  y  e.  RR+ )  ->  ( A. z  e.  B  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x )  ->  ( E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( abs `  (
( G `  k
)  -  A ) )  <  y  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( abs `  ( ( F `  ( G `
 k ) )  -  ( F `  A ) ) )  <  x ) ) )
299, 28mpid 37 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  y  e.  RR+ )  ->  ( A. z  e.  B  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x )  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( abs `  ( ( F `  ( G `
 k ) )  -  ( F `  A ) ) )  <  x ) )
3029rexlimdva 2667 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( E. y  e.  RR+  A. z  e.  B  ( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( F `  z
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x )  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( abs `  ( ( F `  ( G `
 k ) )  -  ( F `  A ) ) )  <  x ) )
3130adantr 451 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR+ )  ->  ( E. y  e.  RR+  A. z  e.  B  ( ( abs `  ( z  -  A ) )  < 
y  ->  ( abs `  ( ( F `  z )  -  ( F `  A )
) )  <  x
)  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( abs `  (
( F `  ( G `  k )
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )
321, 31mpd 14 . . 3  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR+ )  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( abs `  (
( F `  ( G `  k )
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x )
3332ralrimiva 2626 . 2  |-  ( ph  ->  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( abs `  ( ( F `  ( G `  k ) )  -  ( F `
 A ) ) )  <  x )
34 climcn1.6 . . 3  |-  ( ph  ->  H  e.  W )
35 climcn1.9 . . 3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( H `  k )  =  ( F `  ( G `  k ) ) )
36 climcn1.3 . . . 4  |-  ( ph  ->  A  e.  B )
37 climcn1.4 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  z  e.  B )  ->  ( F `  z )  e.  CC )
3837ralrimiva 2626 . . . 4  |-  ( ph  ->  A. z  e.  B  ( F `  z )  e.  CC )
39 fveq2 5525 . . . . . 6  |-  ( z  =  A  ->  ( F `  z )  =  ( F `  A ) )
4039eleq1d 2349 . . . . 5  |-  ( z  =  A  ->  (
( F `  z
)  e.  CC  <->  ( F `  A )  e.  CC ) )
4140rspcv 2880 . . . 4  |-  ( A  e.  B  ->  ( A. z  e.  B  ( F `  z )  e.  CC  ->  ( F `  A )  e.  CC ) )
4236, 38, 41sylc 56 . . 3  |-  ( ph  ->  ( F `  A
)  e.  CC )
4338adantr 451 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  A. z  e.  B  ( F `  z )  e.  CC )
4416eleq1d 2349 . . . . 5  |-  ( z  =  ( G `  k )  ->  (
( F `  z
)  e.  CC  <->  ( F `  ( G `  k
) )  e.  CC ) )
4544rspcv 2880 . . . 4  |-  ( ( G `  k )  e.  B  ->  ( A. z  e.  B  ( F `  z )  e.  CC  ->  ( F `  ( G `  k ) )  e.  CC ) )
4611, 43, 45sylc 56 . . 3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( F `  ( G `  k ) )  e.  CC )
472, 3, 34, 35, 42, 46clim2c 11979 . 2  |-  ( ph  ->  ( H  ~~>  ( F `
 A )  <->  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( abs `  (
( F `  ( G `  k )
)  -  ( F `
 A ) ) )  <  x ) )
4833, 47mpbird 223 1  |-  ( ph  ->  H  ~~>  ( F `  A ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684   A.wral 2543   E.wrex 2544   class class class wbr 4023   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   CCcc 8735    < clt 8867    - cmin 9037   ZZcz 10024   ZZ>=cuz 10230   RR+crp 10354   abscabs 11719    ~~> cli 11958
This theorem is referenced by:  climcn1lem  12076  climcncf  18404  climrec  27729
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-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812
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-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-op 3649  df-uni 3828  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  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-er 6660  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-neg 9040  df-z 10025  df-uz 10231  df-clim 11962
  Copyright terms: Public domain W3C validator