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Theorem lmbr2 17325
Description: Express the binary relation "sequence  F converges to point  P " in a metric space using an arbitrary set of upper integers. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Nov-2013.)
Hypotheses
Ref Expression
lmbr.2  |-  ( ph  ->  J  e.  (TopOn `  X ) )
lmbr2.4  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
lmbr2.5  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
Assertion
Ref Expression
lmbr2  |-  ( ph  ->  ( F ( ~~> t `  J ) P  <->  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X  /\  A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  e.  u ) ) ) ) )
Distinct variable groups:    j, k, u, F    j, J, k, u    ph, j, k, u   
j, Z, k, u   
j, M    P, j,
k, u    j, X, k, u
Allowed substitution hints:    M( u, k)

Proof of Theorem lmbr2
Dummy variable  z is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lmbr.2 . . 3  |-  ( ph  ->  J  e.  (TopOn `  X ) )
21lmbr 17324 . 2  |-  ( ph  ->  ( F ( ~~> t `  J ) P  <->  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X  /\  A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. z  e.  ran  ZZ>= ( F  |`  z ) : z --> u ) ) ) )
3 uzf 10493 . . . . . . . 8  |-  ZZ>= : ZZ --> ~P ZZ
4 ffn 5593 . . . . . . . 8  |-  ( ZZ>= : ZZ --> ~P ZZ  ->  ZZ>=  Fn  ZZ )
5 reseq2 5143 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  ( ZZ>= `  j
)  ->  ( F  |`  z )  =  ( F  |`  ( ZZ>= `  j ) ) )
6 id 21 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  ( ZZ>= `  j
)  ->  z  =  ( ZZ>= `  j )
)
75, 6feq12d 5584 . . . . . . . . 9  |-  ( z  =  ( ZZ>= `  j
)  ->  ( ( F  |`  z ) : z --> u  <->  ( F  |`  ( ZZ>= `  j )
) : ( ZZ>= `  j ) --> u ) )
87rexrn 5874 . . . . . . . 8  |-  ( ZZ>=  Fn  ZZ  ->  ( E. z  e.  ran  ZZ>= ( F  |`  z ) : z --> u  <->  E. j  e.  ZZ  ( F  |`  ( ZZ>= `  j ) ) : ( ZZ>= `  j ) --> u ) )
93, 4, 8mp2b 10 . . . . . . 7  |-  ( E. z  e.  ran  ZZ>= ( F  |`  z ) : z --> u  <->  E. j  e.  ZZ  ( F  |`  ( ZZ>= `  j )
) : ( ZZ>= `  j ) --> u )
10 pmfun 7038 . . . . . . . . . . 11  |-  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  ->  Fun  F )
1110ad2antrl 710 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X
) )  ->  Fun  F )
12 ffvresb 5902 . . . . . . . . . 10  |-  ( Fun 
F  ->  ( ( F  |`  ( ZZ>= `  j
) ) : (
ZZ>= `  j ) --> u  <->  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  e.  u ) ) )
1311, 12syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X
) )  ->  (
( F  |`  ( ZZ>=
`  j ) ) : ( ZZ>= `  j
) --> u  <->  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k )  e.  u
) ) )
1413rexbidv 2728 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X
) )  ->  ( E. j  e.  ZZ  ( F  |`  ( ZZ>= `  j ) ) : ( ZZ>= `  j ) --> u 
<->  E. j  e.  ZZ  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k )  e.  u ) ) )
15 lmbr2.5 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
1615adantr 453 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X
) )  ->  M  e.  ZZ )
17 lmbr2.4 . . . . . . . . . 10  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
1817rexuz3 12154 . . . . . . . . 9  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ( E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  e.  u )  <->  E. j  e.  ZZ  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k )  e.  u ) ) )
1916, 18syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X
) )  ->  ( E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  e.  u )  <->  E. j  e.  ZZ  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k )  e.  u ) ) )
2014, 19bitr4d 249 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X
) )  ->  ( E. j  e.  ZZ  ( F  |`  ( ZZ>= `  j ) ) : ( ZZ>= `  j ) --> u 
<->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  e.  u ) ) )
219, 20syl5bb 250 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X
) )  ->  ( E. z  e.  ran  ZZ>= ( F  |`  z ) : z --> u  <->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k )  e.  u
) ) )
2221imbi2d 309 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X
) )  ->  (
( P  e.  u  ->  E. z  e.  ran  ZZ>= ( F  |`  z ) : z --> u )  <-> 
( P  e.  u  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  e.  u ) ) ) )
2322ralbidv 2727 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X
) )  ->  ( A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. z  e.  ran  ZZ>= ( F  |`  z ) : z --> u )  <->  A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  e.  u ) ) ) )
2423pm5.32da 624 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X )  /\  A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. z  e.  ran  ZZ>= ( F  |`  z ) : z --> u ) )  <->  ( ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X )  /\  A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k )  e.  u ) ) ) ) )
25 df-3an 939 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( X 
^pm  CC )  /\  P  e.  X  /\  A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. z  e.  ran  ZZ>= ( F  |`  z ) : z --> u ) )  <->  ( ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X )  /\  A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. z  e.  ran  ZZ>= ( F  |`  z ) : z --> u ) ) )
26 df-3an 939 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( X 
^pm  CC )  /\  P  e.  X  /\  A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k )  e.  u
) ) )  <->  ( ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X )  /\  A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k )  e.  u ) ) ) )
2724, 25, 263bitr4g 281 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X  /\  A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. z  e.  ran  ZZ>= ( F  |`  z ) : z --> u ) )  <->  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X  /\  A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  e.  u ) ) ) ) )
282, 27bitrd 246 1  |-  ( ph  ->  ( F ( ~~> t `  J ) P  <->  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X  /\  A. u  e.  J  ( P  e.  u  ->  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  e.  u ) ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 178    /\ wa 360    /\ w3a 937    = wceq 1653    e. wcel 1726   A.wral 2707   E.wrex 2708   ~Pcpw 3801   class class class wbr 4214   dom cdm 4880   ran crn 4881    |` cres 4882   Fun wfun 5450    Fn wfn 5451   -->wf 5452   ` cfv 5456  (class class class)co 6083    ^pm cpm 7021   CCcc 8990   ZZcz 10284   ZZ>=cuz 10490  TopOnctopon 16961   ~~> tclm 17292
This theorem is referenced by:  lmbrf  17326  lmcvg  17328  lmres  17366  lmcls  17368  lmcnp  17370
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1667  ax-8 1688  ax-13 1728  ax-14 1730  ax-6 1745  ax-7 1750  ax-11 1762  ax-12 1951  ax-ext 2419  ax-sep 4332  ax-nul 4340  ax-pow 4379  ax-pr 4405  ax-un 4703  ax-cnex 9048  ax-resscn 9049  ax-pre-lttri 9066  ax-pre-lttrn 9067
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 938  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2287  df-mo 2288  df-clab 2425  df-cleq 2431  df-clel 2434  df-nfc 2563  df-ne 2603  df-nel 2604  df-ral 2712  df-rex 2713  df-rab 2716  df-v 2960  df-sbc 3164  df-csb 3254  df-dif 3325  df-un 3327  df-in 3329  df-ss 3336  df-nul 3631  df-if 3742  df-pw 3803  df-sn 3822  df-pr 3823  df-op 3825  df-uni 4018  df-iun 4097  df-br 4215  df-opab 4269  df-mpt 4270  df-id 4500  df-po 4505  df-so 4506  df-xp 4886  df-rel 4887  df-cnv 4888  df-co 4889  df-dm 4890  df-rn 4891  df-res 4892  df-ima 4893  df-iota 5420  df-fun 5458  df-fn 5459  df-f 5460  df-f1 5461  df-fo 5462  df-f1o 5463  df-fv 5464  df-ov 6086  df-oprab 6087  df-mpt2 6088  df-1st 6351  df-2nd 6352  df-er 6907  df-pm 7023  df-en 7112  df-dom 7113  df-sdom 7114  df-pnf 9124  df-mnf 9125  df-xr 9126  df-ltxr 9127  df-le 9128  df-neg 9296  df-z 10285  df-uz 10491  df-top 16965  df-topon 16968  df-lm 17295
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