Users' Mathboxes Mathbox for Jeff Madsen < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lmclim2 Unicode version

Theorem lmclim2 26474
Description: A sequence in a metric space converges to a point iff the distance between the point and the elements of the sequence converges to 0. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 5-Jun-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
lmclim2.2  |-  ( ph  ->  D  e.  ( Met `  X ) )
lmclim2.3  |-  ( ph  ->  F : NN --> X )
lmclim2.4  |-  J  =  ( MetOpen `  D )
lmclim2.5  |-  G  =  ( x  e.  NN  |->  ( ( F `  x ) D Y ) )
lmclim2.6  |-  ( ph  ->  Y  e.  X )
Assertion
Ref Expression
lmclim2  |-  ( ph  ->  ( F ( ~~> t `  J ) Y  <->  G  ~~>  0 ) )
Distinct variable groups:    x, D    x, F    x, G    x, J    x, X    ph, x    x, Y

Proof of Theorem lmclim2
Dummy variables  j 
k are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lmclim2.4 . . 3  |-  J  =  ( MetOpen `  D )
2 lmclim2.2 . . . 4  |-  ( ph  ->  D  e.  ( Met `  X ) )
3 metxmet 17899 . . . 4  |-  ( D  e.  ( Met `  X
)  ->  D  e.  ( * Met `  X
) )
42, 3syl 15 . . 3  |-  ( ph  ->  D  e.  ( * Met `  X ) )
5 nnuz 10263 . . 3  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
6 1z 10053 . . . 4  |-  1  e.  ZZ
76a1i 10 . . 3  |-  ( ph  ->  1  e.  ZZ )
8 eqidd 2284 . . 3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( F `
 k )  =  ( F `  k
) )
9 lmclim2.3 . . 3  |-  ( ph  ->  F : NN --> X )
101, 4, 5, 7, 8, 9lmmbrf 18688 . 2  |-  ( ph  ->  ( F ( ~~> t `  J ) Y  <->  ( Y  e.  X  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  NN  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( ( F `  k ) D Y )  <  x ) ) )
11 lmclim2.5 . . . . . 6  |-  G  =  ( x  e.  NN  |->  ( ( F `  x ) D Y ) )
12 nnex 9752 . . . . . . 7  |-  NN  e.  _V
1312mptex 5746 . . . . . 6  |-  ( x  e.  NN  |->  ( ( F `  x ) D Y ) )  e.  _V
1411, 13eqeltri 2353 . . . . 5  |-  G  e. 
_V
1514a1i 10 . . . 4  |-  ( ph  ->  G  e.  _V )
16 fveq2 5525 . . . . . . 7  |-  ( x  =  k  ->  ( F `  x )  =  ( F `  k ) )
1716oveq1d 5873 . . . . . 6  |-  ( x  =  k  ->  (
( F `  x
) D Y )  =  ( ( F `
 k ) D Y ) )
18 ovex 5883 . . . . . 6  |-  ( ( F `  k ) D Y )  e. 
_V
1917, 11, 18fvmpt 5602 . . . . 5  |-  ( k  e.  NN  ->  ( G `  k )  =  ( ( F `
 k ) D Y ) )
2019adantl 452 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( G `
 k )  =  ( ( F `  k ) D Y ) )
212adantr 451 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  D  e.  ( Met `  X
) )
22 ffvelrn 5663 . . . . . . 7  |-  ( ( F : NN --> X  /\  k  e.  NN )  ->  ( F `  k
)  e.  X )
239, 22sylan 457 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( F `
 k )  e.  X )
24 lmclim2.6 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  Y  e.  X )
2524adantr 451 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  Y  e.  X )
26 metcl 17897 . . . . . 6  |-  ( ( D  e.  ( Met `  X )  /\  ( F `  k )  e.  X  /\  Y  e.  X )  ->  (
( F `  k
) D Y )  e.  RR )
2721, 23, 25, 26syl3anc 1182 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( F `  k ) D Y )  e.  RR )
2827recnd 8861 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( F `  k ) D Y )  e.  CC )
295, 7, 15, 20, 28clim0c 11981 . . 3  |-  ( ph  ->  ( G  ~~>  0  <->  A. x  e.  RR+  E. j  e.  NN  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( abs `  (
( F `  k
) D Y ) )  <  x ) )
305uztrn2 10245 . . . . . . . 8  |-  ( ( j  e.  NN  /\  k  e.  ( ZZ>= `  j ) )  -> 
k  e.  NN )
31 metge0 17910 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( D  e.  ( Met `  X )  /\  ( F `  k )  e.  X  /\  Y  e.  X )  ->  0  <_  ( ( F `  k ) D Y ) )
3221, 23, 25, 31syl3anc 1182 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  0  <_ 
( ( F `  k ) D Y ) )
3327, 32absidd 11905 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( abs `  ( ( F `  k ) D Y ) )  =  ( ( F `  k
) D Y ) )
3433breq1d 4033 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( abs `  ( ( F `  k ) D Y ) )  <  x  <->  ( ( F `  k ) D Y )  <  x
) )
3530, 34sylan2 460 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( j  e.  NN  /\  k  e.  ( ZZ>= `  j )
) )  ->  (
( abs `  (
( F `  k
) D Y ) )  <  x  <->  ( ( F `  k ) D Y )  <  x
) )
3635anassrs 629 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  NN )  /\  k  e.  ( ZZ>= `  j )
)  ->  ( ( abs `  ( ( F `
 k ) D Y ) )  < 
x  <->  ( ( F `
 k ) D Y )  <  x
) )
3736ralbidva 2559 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  j  e.  NN )  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( abs `  ( ( F `  k ) D Y ) )  <  x  <->  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( ( F `  k ) D Y )  < 
x ) )
3837rexbidva 2560 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( E. j  e.  NN  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( abs `  (
( F `  k
) D Y ) )  <  x  <->  E. j  e.  NN  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( ( F `  k ) D Y )  <  x ) )
3938ralbidv 2563 . . 3  |-  ( ph  ->  ( A. x  e.  RR+  E. j  e.  NN  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( abs `  ( ( F `  k ) D Y ) )  <  x  <->  A. x  e.  RR+  E. j  e.  NN  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( ( F `  k ) D Y )  <  x ) )
4024biantrurd 494 . . 3  |-  ( ph  ->  ( A. x  e.  RR+  E. j  e.  NN  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( ( F `  k ) D Y )  < 
x  <->  ( Y  e.  X  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  NN  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( ( F `  k ) D Y )  <  x ) ) )
4129, 39, 403bitrrd 271 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( Y  e.  X  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  NN  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( ( F `  k ) D Y )  <  x )  <-> 
G  ~~>  0 ) )
4210, 41bitrd 244 1  |-  ( ph  ->  ( F ( ~~> t `  J ) Y  <->  G  ~~>  0 ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684   A.wral 2543   E.wrex 2544   _Vcvv 2788   class class class wbr 4023    e. cmpt 4077   -->wf 5251   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   RRcr 8736   0cc0 8737   1c1 8738    < clt 8867    <_ cle 8868   NNcn 9746   ZZcz 10024   ZZ>=cuz 10230   RR+crp 10354   abscabs 11719    ~~> cli 11958   * Metcxmt 16369   Metcme 16370   MetOpencmopn 16372   ~~> tclm 16956
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-rep 4131  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-pm 6775  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-3 9805  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-seq 11047  df-exp 11105  df-cj 11584  df-re 11585  df-im 11586  df-sqr 11720  df-abs 11721  df-clim 11962  df-topgen 13344  df-xmet 16373  df-met 16374  df-bl 16375  df-mopn 16376  df-top 16636  df-bases 16638  df-topon 16639  df-lm 16959
  Copyright terms: Public domain W3C validator