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Theorem rlimo1 12338
Description: Any function with a finite limit is eventually bounded. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Sep-2014.)
Assertion
Ref Expression
rlimo1  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F  e.  O ( 1 ) )

Proof of Theorem rlimo1
Dummy variables  w  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rlimf 12223 . . . . . 6  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F : dom  F --> CC )
21ffvelrnda 5810 . . . . 5  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( F `  z )  e.  CC )
32ralrimiva 2733 . . . 4  |-  ( F  ~~> r  A  ->  A. z  e.  dom  F ( F `
 z )  e.  CC )
4 1rp 10549 . . . . 5  |-  1  e.  RR+
54a1i 11 . . . 4  |-  ( F  ~~> r  A  ->  1  e.  RR+ )
61feqmptd 5719 . . . . 5  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F  =  ( z  e. 
dom  F  |->  ( F `
 z ) ) )
7 id 20 . . . . 5  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F  ~~> r  A )
86, 7eqbrtrrd 4176 . . . 4  |-  ( F  ~~> r  A  ->  (
z  e.  dom  F  |->  ( F `  z
) )  ~~> r  A
)
93, 5, 8rlimi 12235 . . 3  |-  ( F  ~~> r  A  ->  E. y  e.  RR  A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1 ) )
10 rlimcl 12225 . . . . . . . 8  |-  ( F  ~~> r  A  ->  A  e.  CC )
1110adantr 452 . . . . . . 7  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  ->  A  e.  CC )
1211abscld 12166 . . . . . 6  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  ->  ( abs `  A
)  e.  RR )
13 peano2re 9172 . . . . . 6  |-  ( ( abs `  A )  e.  RR  ->  (
( abs `  A
)  +  1 )  e.  RR )
1412, 13syl 16 . . . . 5  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  ->  ( ( abs `  A
)  +  1 )  e.  RR )
152adantlr 696 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( F `  z )  e.  CC )
1611adantr 452 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  A  e.  CC )
1715, 16abs2difd 12187 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  -  ( abs `  A ) )  <_  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A
) ) )
1815abscld 12166 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  e.  RR )
1912adantr 452 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( abs `  A )  e.  RR )
2018, 19resubcld 9398 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  -  ( abs `  A ) )  e.  RR )
2115, 16subcld 9344 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( F `  z )  -  A )  e.  CC )
2221abscld 12166 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A
) )  e.  RR )
23 1re 9024 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  e.  RR
2423a1i 11 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  1  e.  RR )
25 lelttr 9099 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( abs `  ( F `  z )
)  -  ( abs `  A ) )  e.  RR  /\  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A
) )  e.  RR  /\  1  e.  RR )  ->  ( ( ( ( abs `  ( F `  z )
)  -  ( abs `  A ) )  <_ 
( abs `  (
( F `  z
)  -  A ) )  /\  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A
) )  <  1
)  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  -  ( abs `  A ) )  <  1 ) )
2620, 22, 24, 25syl3anc 1184 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( (
( ( abs `  ( F `  z )
)  -  ( abs `  A ) )  <_ 
( abs `  (
( F `  z
)  -  A ) )  /\  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A
) )  <  1
)  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  -  ( abs `  A ) )  <  1 ) )
2717, 26mpand 657 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  -  ( abs `  A ) )  <  1 ) )
2818, 19, 24ltsubadd2d 9557 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( (
( abs `  ( F `  z )
)  -  ( abs `  A ) )  <  1  <->  ( abs `  ( F `  z )
)  <  ( ( abs `  A )  +  1 ) ) )
2927, 28sylibd 206 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  <  (
( abs `  A
)  +  1 ) ) )
3014adantr 452 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  A )  +  1 )  e.  RR )
31 ltle 9097 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( abs `  ( F `  z )
)  e.  RR  /\  ( ( abs `  A
)  +  1 )  e.  RR )  -> 
( ( abs `  ( F `  z )
)  <  ( ( abs `  A )  +  1 )  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  <_ 
( ( abs `  A
)  +  1 ) ) )
3218, 30, 31syl2anc 643 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  < 
( ( abs `  A
)  +  1 )  ->  ( abs `  ( F `  z )
)  <_  ( ( abs `  A )  +  1 ) ) )
3329, 32syld 42 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  <_  (
( abs `  A
)  +  1 ) ) )
3433imim2d 50 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( (
y  <_  z  ->  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A ) )  <  1 )  -> 
( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z )
)  <_  ( ( abs `  A )  +  1 ) ) ) )
3534ralimdva 2728 . . . . 5  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  ->  ( A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1 )  ->  A. z  e.  dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  <_ 
( ( abs `  A
)  +  1 ) ) ) )
36 breq2 4158 . . . . . . . 8  |-  ( w  =  ( ( abs `  A )  +  1 )  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  <_  w 
<->  ( abs `  ( F `  z )
)  <_  ( ( abs `  A )  +  1 ) ) )
3736imbi2d 308 . . . . . . 7  |-  ( w  =  ( ( abs `  A )  +  1 )  ->  ( (
y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  w )  <->  ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  <_  (
( abs `  A
)  +  1 ) ) ) )
3837ralbidv 2670 . . . . . 6  |-  ( w  =  ( ( abs `  A )  +  1 )  ->  ( A. z  e.  dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  w )  <->  A. z  e.  dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  <_ 
( ( abs `  A
)  +  1 ) ) ) )
3938rspcev 2996 . . . . 5  |-  ( ( ( ( abs `  A
)  +  1 )  e.  RR  /\  A. z  e.  dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  ( ( abs `  A )  +  1 ) ) )  ->  E. w  e.  RR  A. z  e.  dom  F
( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z )
)  <_  w )
)
4014, 35, 39ee12an 1369 . . . 4  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  ->  ( A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1 )  ->  E. w  e.  RR  A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  <_  w ) ) )
4140reximdva 2762 . . 3  |-  ( F  ~~> r  A  ->  ( E. y  e.  RR  A. z  e.  dom  F
( y  <_  z  ->  ( abs `  (
( F `  z
)  -  A ) )  <  1 )  ->  E. y  e.  RR  E. w  e.  RR  A. z  e.  dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  w ) ) )
429, 41mpd 15 . 2  |-  ( F  ~~> r  A  ->  E. y  e.  RR  E. w  e.  RR  A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  <_  w ) )
43 rlimss 12224 . . 3  |-  ( F  ~~> r  A  ->  dom  F 
C_  RR )
44 elo12 12249 . . 3  |-  ( ( F : dom  F --> CC  /\  dom  F  C_  RR )  ->  ( F  e.  O ( 1 )  <->  E. y  e.  RR  E. w  e.  RR  A. z  e.  dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  w ) ) )
451, 43, 44syl2anc 643 . 2  |-  ( F  ~~> r  A  ->  ( F  e.  O (
1 )  <->  E. y  e.  RR  E. w  e.  RR  A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  <_  w ) ) )
4642, 45mpbird 224 1  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F  e.  O ( 1 ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    = wceq 1649    e. wcel 1717   A.wral 2650   E.wrex 2651    C_ wss 3264   class class class wbr 4154    e. cmpt 4208   dom cdm 4819   -->wf 5391   ` cfv 5395  (class class class)co 6021   CCcc 8922   RRcr 8923   1c1 8925    + caddc 8927    < clt 9054    <_ cle 9055    - cmin 9224   RR+crp 10545   abscabs 11967    ~~> r crli 12207   O ( 1 )co1 12208
This theorem is referenced by:  rlimdmo1  12339  o1const  12341  chebbnd2  21039  chto1lb  21040  chpo1ub  21042  vmadivsum  21044  dchrvmasumlem2  21060  dchrisum0lem1  21078  dchrisum0lem2a  21079  mudivsum  21092  mulog2sumlem2  21097  vmalogdivsum2  21100  2vmadivsumlem  21102  selberglem2  21108  selberg2lem  21112  selberg4lem1  21122  pntrsumo1  21127  pntrlog2bndlem2  21140  pntrlog2bndlem4  21142  pntrlog2bndlem5  21143
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1661  ax-8 1682  ax-13 1719  ax-14 1721  ax-6 1736  ax-7 1741  ax-11 1753  ax-12 1939  ax-ext 2369  ax-sep 4272  ax-nul 4280  ax-pow 4319  ax-pr 4345  ax-un 4642  ax-cnex 8980  ax-resscn 8981  ax-1cn 8982  ax-icn 8983  ax-addcl 8984  ax-addrcl 8985  ax-mulcl 8986  ax-mulrcl 8987  ax-mulcom 8988  ax-addass 8989  ax-mulass 8990  ax-distr 8991  ax-i2m1 8992  ax-1ne0 8993  ax-1rid 8994  ax-rnegex 8995  ax-rrecex 8996  ax-cnre 8997  ax-pre-lttri 8998  ax-pre-lttrn 8999  ax-pre-ltadd 9000  ax-pre-mulgt0 9001  ax-pre-sup 9002
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2243  df-mo 2244  df-clab 2375  df-cleq 2381  df-clel 2384  df-nfc 2513  df-ne 2553  df-nel 2554  df-ral 2655  df-rex 2656  df-reu 2657  df-rmo 2658  df-rab 2659  df-v 2902  df-sbc 3106  df-csb 3196  df-dif 3267  df-un 3269  df-in 3271  df-ss 3278  df-pss 3280  df-nul 3573  df-if 3684  df-pw 3745  df-sn 3764  df-pr 3765  df-tp 3766  df-op 3767  df-uni 3959  df-iun 4038  df-br 4155  df-opab 4209  df-mpt 4210  df-tr 4245  df-eprel 4436  df-id 4440  df-po 4445  df-so 4446  df-fr 4483  df-we 4485  df-ord 4526  df-on 4527  df-lim 4528  df-suc 4529  df-om 4787  df-xp 4825  df-rel 4826  df-cnv 4827  df-co 4828  df-dm 4829  df-rn 4830  df-res 4831  df-ima 4832  df-iota 5359  df-fun 5397  df-fn 5398  df-f 5399  df-f1 5400  df-fo 5401  df-f1o 5402  df-fv 5403  df-ov 6024  df-oprab 6025  df-mpt2 6026  df-2nd 6290  df-riota 6486  df-recs 6570  df-rdg 6605  df-er 6842  df-pm 6958  df-en 7047  df-dom 7048  df-sdom 7049  df-sup 7382  df-pnf 9056  df-mnf 9057  df-xr 9058  df-ltxr 9059  df-le 9060  df-sub 9226  df-neg 9227  df-div 9611  df-nn 9934  df-2 9991  df-3 9992  df-n0 10155  df-z 10216  df-uz 10422  df-rp 10546  df-ico 10855  df-seq 11252  df-exp 11311  df-cj 11832  df-re 11833  df-im 11834  df-sqr 11968  df-abs 11969  df-rlim 12211  df-o1 12212
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