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Theorem ulm2 19764
Description: Simplify ulmval 19759 when  F and  G are known to be functions. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Feb-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
ulm2.z  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
ulm2.m  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
ulm2.f  |-  ( ph  ->  F : Z --> ( CC 
^m  S ) )
ulm2.b  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  Z  /\  z  e.  S ) )  -> 
( ( F `  k ) `  z
)  =  B )
ulm2.a  |-  ( (
ph  /\  z  e.  S )  ->  ( G `  z )  =  A )
ulm2.g  |-  ( ph  ->  G : S --> CC )
ulm2.s  |-  ( ph  ->  S  e.  V )
Assertion
Ref Expression
ulm2  |-  ( ph  ->  ( F ( ~~> u `  S ) G  <->  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  <  x ) )
Distinct variable groups:    j, k, x, z, F    j, G, k, x, z    j, M, k, x, z    ph, j,
k, x, z    A, j, k, x    x, B    S, j, k, x, z   
j, Z, x
Allowed substitution hints:    A( z)    B( z, j, k)    V( x, z, j, k)    Z( z, k)

Proof of Theorem ulm2
Dummy variable  n is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ulm2.s . . 3  |-  ( ph  ->  S  e.  V )
2 ulmval 19759 . . 3  |-  ( S  e.  V  ->  ( F ( ~~> u `  S ) G  <->  E. n  e.  ZZ  ( F :
( ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S )  /\  G : S --> CC  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  (
ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `
 k ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  <  x
) ) )
31, 2syl 15 . 2  |-  ( ph  ->  ( F ( ~~> u `  S ) G  <->  E. n  e.  ZZ  ( F :
( ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S )  /\  G : S --> CC  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  (
ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `
 k ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  <  x
) ) )
4 3anan12 947 . . . 4  |-  ( ( F : ( ZZ>= `  n ) --> ( CC 
^m  S )  /\  G : S --> CC  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  k ) `
 z )  -  ( G `  z ) ) )  <  x
)  <->  ( G : S
--> CC  /\  ( F : ( ZZ>= `  n
) --> ( CC  ^m  S )  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  k ) `
 z )  -  ( G `  z ) ) )  <  x
) ) )
5 ulm2.z . . . . . . . . . 10  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
6 ulm2.f . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  F : Z --> ( CC 
^m  S ) )
7 fdm 5393 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( F : Z --> ( CC 
^m  S )  ->  dom  F  =  Z )
86, 7syl 15 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  dom  F  =  Z )
9 fdm 5393 . . . . . . . . . . 11  |-  ( F : ( ZZ>= `  n
) --> ( CC  ^m  S )  ->  dom  F  =  ( ZZ>= `  n
) )
108, 9sylan9req 2336 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  F :
( ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S ) )  ->  Z  =  ( ZZ>= `  n )
)
115, 10syl5eqr 2329 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  F :
( ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S ) )  ->  ( ZZ>= `  M )  =  (
ZZ>= `  n ) )
12 ulm2.m . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
1312adantr 451 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  F :
( ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S ) )  ->  M  e.  ZZ )
14 uz11 10250 . . . . . . . . . 10  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
( ZZ>= `  M )  =  ( ZZ>= `  n
)  <->  M  =  n
) )
1513, 14syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  F :
( ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S ) )  ->  ( ( ZZ>=
`  M )  =  ( ZZ>= `  n )  <->  M  =  n ) )
1611, 15mpbid 201 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  F :
( ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S ) )  ->  M  =  n )
1716eqcomd 2288 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  F :
( ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S ) )  ->  n  =  M )
18 fveq2 5525 . . . . . . . . . . 11  |-  ( n  =  M  ->  ( ZZ>=
`  n )  =  ( ZZ>= `  M )
)
1918, 5syl6eqr 2333 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  =  M  ->  ( ZZ>=
`  n )  =  Z )
2019feq2d 5380 . . . . . . . . 9  |-  ( n  =  M  ->  ( F : ( ZZ>= `  n
) --> ( CC  ^m  S )  <->  F : Z
--> ( CC  ^m  S
) ) )
2120biimparc 473 . . . . . . . 8  |-  ( ( F : Z --> ( CC 
^m  S )  /\  n  =  M )  ->  F : ( ZZ>= `  n ) --> ( CC 
^m  S ) )
226, 21sylan 457 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  n  =  M )  ->  F : ( ZZ>= `  n
) --> ( CC  ^m  S ) )
2317, 22impbida 805 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( F : (
ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S )  <-> 
n  =  M ) )
2423anbi1d 685 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( F :
( ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S )  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  (
ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `
 k ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  <  x
)  <->  ( n  =  M  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  k ) `
 z )  -  ( G `  z ) ) )  <  x
) ) )
25 ulm2.g . . . . . 6  |-  ( ph  ->  G : S --> CC )
2625biantrurd 494 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( F :
( ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S )  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  (
ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `
 k ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  <  x
)  <->  ( G : S
--> CC  /\  ( F : ( ZZ>= `  n
) --> ( CC  ^m  S )  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  k ) `
 z )  -  ( G `  z ) ) )  <  x
) ) ) )
27 simpll 730 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  ( ZZ>= `  n )
)  ->  ph )
2827ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  (
ZZ>= `  n ) )  /\  k  e.  (
ZZ>= `  j ) )  /\  z  e.  S
)  ->  ph )
29 simpr 447 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  n  =  M )  ->  n  =  M )
30 uzid 10242 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( M  e.  ZZ  ->  M  e.  ( ZZ>= `  M )
)
3112, 30syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ph  ->  M  e.  ( ZZ>= `  M ) )
3231, 5syl6eleqr 2374 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ph  ->  M  e.  Z )
3332adantr 451 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  n  =  M )  ->  M  e.  Z )
3429, 33eqeltrd 2357 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  n  =  M )  ->  n  e.  Z )
355uztrn2 10245 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( n  e.  Z  /\  j  e.  ( ZZ>= `  n ) )  -> 
j  e.  Z )
3634, 35sylan 457 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  ( ZZ>= `  n )
)  ->  j  e.  Z )
375uztrn2 10245 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( j  e.  Z  /\  k  e.  ( ZZ>= `  j ) )  -> 
k  e.  Z )
3836, 37sylan 457 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  ( ZZ>=
`  n ) )  /\  k  e.  (
ZZ>= `  j ) )  ->  k  e.  Z
)
3938adantr 451 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  (
ZZ>= `  n ) )  /\  k  e.  (
ZZ>= `  j ) )  /\  z  e.  S
)  ->  k  e.  Z )
40 simpr 447 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  (
ZZ>= `  n ) )  /\  k  e.  (
ZZ>= `  j ) )  /\  z  e.  S
)  ->  z  e.  S )
41 ulm2.b . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  Z  /\  z  e.  S ) )  -> 
( ( F `  k ) `  z
)  =  B )
4228, 39, 40, 41syl12anc 1180 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  (
ZZ>= `  n ) )  /\  k  e.  (
ZZ>= `  j ) )  /\  z  e.  S
)  ->  ( ( F `  k ) `  z )  =  B )
43 ulm2.a . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  z  e.  S )  ->  ( G `  z )  =  A )
4428, 43sylancom 648 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  (
ZZ>= `  n ) )  /\  k  e.  (
ZZ>= `  j ) )  /\  z  e.  S
)  ->  ( G `  z )  =  A )
4542, 44oveq12d 5876 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  (
ZZ>= `  n ) )  /\  k  e.  (
ZZ>= `  j ) )  /\  z  e.  S
)  ->  ( (
( F `  k
) `  z )  -  ( G `  z ) )  =  ( B  -  A
) )
4645fveq2d 5529 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  (
ZZ>= `  n ) )  /\  k  e.  (
ZZ>= `  j ) )  /\  z  e.  S
)  ->  ( abs `  ( ( ( F `
 k ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  =  ( abs `  ( B  -  A ) ) )
4746breq1d 4033 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  (
ZZ>= `  n ) )  /\  k  e.  (
ZZ>= `  j ) )  /\  z  e.  S
)  ->  ( ( abs `  ( ( ( F `  k ) `
 z )  -  ( G `  z ) ) )  <  x  <->  ( abs `  ( B  -  A ) )  <  x ) )
4847ralbidva 2559 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  ( ZZ>=
`  n ) )  /\  k  e.  (
ZZ>= `  j ) )  ->  ( A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `
 k ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  <  x  <->  A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  <  x ) )
4948ralbidva 2559 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  n  =  M )  /\  j  e.  ( ZZ>= `  n )
)  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `
 k ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  <  x  <->  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A
) )  <  x
) )
5049rexbidva 2560 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  n  =  M )  ->  ( E. j  e.  ( ZZ>=
`  n ) A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `
 k ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  <  x  <->  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  <  x ) )
5150ralbidv 2563 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  n  =  M )  ->  ( A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  k ) `
 z )  -  ( G `  z ) ) )  <  x  <->  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  < 
x ) )
5251pm5.32da 622 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( n  =  M  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  k ) `
 z )  -  ( G `  z ) ) )  <  x
)  <->  ( n  =  M  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  < 
x ) ) )
5324, 26, 523bitr3d 274 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( G : S
--> CC  /\  ( F : ( ZZ>= `  n
) --> ( CC  ^m  S )  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  k ) `
 z )  -  ( G `  z ) ) )  <  x
) )  <->  ( n  =  M  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  < 
x ) ) )
544, 53syl5bb 248 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( F :
( ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S )  /\  G : S --> CC  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  (
ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `
 k ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  <  x
)  <->  ( n  =  M  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  < 
x ) ) )
5554rexbidv 2564 . 2  |-  ( ph  ->  ( E. n  e.  ZZ  ( F :
( ZZ>= `  n ) --> ( CC  ^m  S )  /\  G : S --> CC  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  (
ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `
 k ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  <  x
)  <->  E. n  e.  ZZ  ( n  =  M  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  <  x ) ) )
5619rexeqdv 2743 . . . . 5  |-  ( n  =  M  ->  ( E. j  e.  ( ZZ>=
`  n ) A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A
) )  <  x  <->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A
) )  <  x
) )
5756ralbidv 2563 . . . 4  |-  ( n  =  M  ->  ( A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  < 
x  <->  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A
) )  <  x
) )
5857ceqsrexv 2901 . . 3  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ( E. n  e.  ZZ  ( n  =  M  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  <  x )  <->  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  <  x ) )
5912, 58syl 15 . 2  |-  ( ph  ->  ( E. n  e.  ZZ  ( n  =  M  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  ( ZZ>= `  n ) A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  < 
x )  <->  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  <  x ) )
603, 55, 593bitrd 270 1  |-  ( ph  ->  ( F ( ~~> u `  S ) G  <->  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( B  -  A ) )  <  x ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    /\ w3a 934    = wceq 1623    e. wcel 1684   A.wral 2543   E.wrex 2544   class class class wbr 4023   dom cdm 4689   -->wf 5251   ` cfv 5255  (class class class)co 5858    ^m cmap 6772   CCcc 8735    < clt 8867    - cmin 9037   ZZcz 10024   ZZ>=cuz 10230   RR+crp 10354   abscabs 11719   ~~> uculm 19755
This theorem is referenced by:  ulmi  19765  ulmclm  19766  ulmres  19767  ulmshftlem  19768  ulm0  19770  ulmcau  19772  ulmss  19774
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-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-reu 2550  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-iun 3907  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-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-er 6660  df-map 6774  df-pm 6775  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-ulm 19756
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