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Theorem lmbr2 16989
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 16988 . 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 10233 . . . . . . . 8  |-  ZZ>= : ZZ --> ~P ZZ
4 ffn 5389 . . . . . . . 8  |-  ( ZZ>= : ZZ --> ~P ZZ  ->  ZZ>=  Fn  ZZ )
5 reseq2 4950 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  ( ZZ>= `  j
)  ->  ( F  |`  z )  =  ( F  |`  ( ZZ>= `  j ) ) )
6 id 19 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  ( ZZ>= `  j
)  ->  z  =  ( ZZ>= `  j )
)
75, 6feq12d 5381 . . . . . . . . 9  |-  ( z  =  ( ZZ>= `  j
)  ->  ( ( F  |`  z ) : z --> u  <->  ( F  |`  ( ZZ>= `  j )
) : ( ZZ>= `  j ) --> u ) )
87rexrn 5667 . . . . . . . 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 9 . . . . . . 7  |-  ( E. z  e.  ran  ZZ>= ( F  |`  z ) : z --> u  <->  E. j  e.  ZZ  ( F  |`  ( ZZ>= `  j )
) : ( ZZ>= `  j ) --> u )
10 pmfun 6790 . . . . . . . . . . 11  |-  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  ->  Fun  F )
1110ad2antrl 708 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X
) )  ->  Fun  F )
12 ffvresb 5690 . . . . . . . . . 10  |-  ( Fun 
F  ->  ( ( F  |`  ( ZZ>= `  j
) ) : (
ZZ>= `  j ) --> u  <->  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  e.  u ) ) )
1311, 12syl 15 . . . . . . . . 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 2564 . . . . . . . 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 451 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  P  e.  X
) )  ->  M  e.  ZZ )
17 lmbr2.4 . . . . . . . . . 10  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
1817rexuz3 11832 . . . . . . . . 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 15 . . . . . . . 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 247 . . . . . . 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 248 . . . . . 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 307 . . . . 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 2563 . . . 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 622 . . 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 936 . . 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 936 . . 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 279 . 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 244 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 176    /\ wa 358    /\ w3a 934    = wceq 1623    e. wcel 1684   A.wral 2543   E.wrex 2544   ~Pcpw 3625   class class class wbr 4023   dom cdm 4689   ran crn 4690    |` cres 4691   Fun wfun 5249    Fn wfn 5250   -->wf 5251   ` cfv 5255  (class class class)co 5858    ^pm cpm 6773   CCcc 8735   ZZcz 10024   ZZ>=cuz 10230  TopOnctopon 16632   ~~> tclm 16956
This theorem is referenced by:  lmbrf  16990  lmcvg  16992  lmres  17028  lmcls  17030  lmcnp  17032
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-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-1st 6122  df-2nd 6123  df-er 6660  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-top 16636  df-topon 16639  df-lm 16959
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