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Theorem caucfil 23127
Description: A Cauchy sequence predicate can be expressed in terms of the Cauchy filter predicate for a suitably chosen filter. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
caucfil.1 𝑍 = (ℤ𝑀)
caucfil.2 𝐿 = ((𝑋 FilMap 𝐹)‘(ℤ𝑍))
Assertion
Ref Expression
caucfil ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ 𝐿 ∈ (CauFil‘𝐷)))

Proof of Theorem caucfil
Dummy variables 𝑗 𝑘 𝑚 𝑢 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 df-3an 1056 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
2 caucfil.1 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑍 = (ℤ𝑀)
32uztrn2 11743 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘𝑍)
43adantll 750 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘𝑍)
5 simpll3 1122 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝐹:𝑍𝑋)
6 fdm 6089 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹:𝑍𝑋 → dom 𝐹 = 𝑍)
75, 6syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → dom 𝐹 = 𝑍)
84, 7eleqtrrd 2733 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘 ∈ dom 𝐹)
95, 4ffvelrnd 6400 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (𝐹𝑘) ∈ 𝑋)
108, 9jca 553 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋))
1110biantrurd 528 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥 ↔ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
12 uzss 11746 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) → (ℤ𝑘) ⊆ (ℤ𝑗))
1312adantl 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (ℤ𝑘) ⊆ (ℤ𝑗))
1413sseld 3635 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → 𝑚 ∈ (ℤ𝑗)))
1514pm4.71rd 668 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (𝑚 ∈ (ℤ𝑘) ↔ (𝑚 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑘))))
1615imbi1d 330 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → ((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ((𝑚 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑘)) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
17 impexp 461 . . . . . . . . . . 11 (((𝑚 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑘)) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ (𝑚 ∈ (ℤ𝑗) → (𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
1816, 17syl6bb 276 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → ((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ (𝑚 ∈ (ℤ𝑗) → (𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))))
1918ralbidv2 3013 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥 ↔ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
2011, 19bitr3d 270 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
211, 20syl5bb 272 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
2221ralbidva 3014 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
23 r19.26-2 3094 . . . . . . . 8 (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥)) ↔ (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥)))
24 eleq1 2718 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑢 = 𝑘 → (𝑢 ∈ (ℤ𝑚) ↔ 𝑘 ∈ (ℤ𝑚)))
25 fveq2 6229 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑢 = 𝑘 → (𝐹𝑢) = (𝐹𝑘))
2625oveq2d 6706 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = 𝑘 → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑢)) = ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)))
2726breq1d 4695 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑢 = 𝑘 → (((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑢)) < 𝑥 ↔ ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥))
2824, 27imbi12d 333 . . . . . . . . . . . 12 (𝑢 = 𝑘 → ((𝑢 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑢)) < 𝑥) ↔ (𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥)))
2928cbvralv 3201 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑢 ∈ (ℤ𝑗)(𝑢 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑢)) < 𝑥) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥))
3029ralbii 3009 . . . . . . . . . 10 (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑢 ∈ (ℤ𝑗)(𝑢 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑢)) < 𝑥) ↔ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥))
31 fveq2 6229 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = 𝑘 → (ℤ𝑚) = (ℤ𝑘))
3231eleq2d 2716 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑘 → (𝑢 ∈ (ℤ𝑚) ↔ 𝑢 ∈ (ℤ𝑘)))
33 fveq2 6229 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = 𝑘 → (𝐹𝑚) = (𝐹𝑘))
3433oveq1d 6705 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = 𝑘 → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑢)) = ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑢)))
3534breq1d 4695 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑘 → (((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑢)) < 𝑥 ↔ ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑢)) < 𝑥))
3632, 35imbi12d 333 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = 𝑘 → ((𝑢 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑢)) < 𝑥) ↔ (𝑢 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑢)) < 𝑥)))
37 eleq1 2718 . . . . . . . . . . . 12 (𝑢 = 𝑚 → (𝑢 ∈ (ℤ𝑘) ↔ 𝑚 ∈ (ℤ𝑘)))
38 fveq2 6229 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = 𝑚 → (𝐹𝑢) = (𝐹𝑚))
3938oveq2d 6706 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑢 = 𝑚 → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑢)) = ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)))
4039breq1d 4695 . . . . . . . . . . . 12 (𝑢 = 𝑚 → (((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑢)) < 𝑥 ↔ ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
4137, 40imbi12d 333 . . . . . . . . . . 11 (𝑢 = 𝑚 → ((𝑢 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑢)) < 𝑥) ↔ (𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
4236, 41cbvral2v 3209 . . . . . . . . . 10 (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑢 ∈ (ℤ𝑗)(𝑢 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑢)) < 𝑥) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
43 ralcom 3127 . . . . . . . . . 10 (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥))
4430, 42, 433bitr3i 290 . . . . . . . . 9 (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥))
4544anbi2i 730 . . . . . . . 8 ((∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)) ↔ (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥)))
46 anidm 677 . . . . . . . 8 ((∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
4723, 45, 463bitr2i 288 . . . . . . 7 (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥)) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
48 simpll1 1120 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
49 simpll3 1122 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → 𝐹:𝑍𝑋)
502uztrn2 11743 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑗𝑍𝑚 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑚𝑍)
5150ad2ant2l 797 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → 𝑚𝑍)
5249, 51ffvelrnd 6400 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → (𝐹𝑚) ∈ 𝑋)
539adantrr 753 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → (𝐹𝑘) ∈ 𝑋)
54 xmetsym 22199 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝐹𝑚) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) = ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)))
5548, 52, 53, 54syl3anc 1366 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) = ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)))
5655breq1d 4695 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → (((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥 ↔ ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
5756imbi2d 329 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → ((𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥) ↔ (𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
5857anbi2d 740 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → (((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥)) ↔ ((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))))
59 jaob 839 . . . . . . . . . 10 (((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) ∨ 𝑘 ∈ (ℤ𝑚)) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
60 eluzelz 11735 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) → 𝑘 ∈ ℤ)
61 eluzelz 11735 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 ∈ (ℤ𝑗) → 𝑚 ∈ ℤ)
62 uztric 11747 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → (𝑚 ∈ (ℤ𝑘) ∨ 𝑘 ∈ (ℤ𝑚)))
6360, 61, 62syl2an 493 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗)) → (𝑚 ∈ (ℤ𝑘) ∨ 𝑘 ∈ (ℤ𝑚)))
6463adantl 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → (𝑚 ∈ (ℤ𝑘) ∨ 𝑘 ∈ (ℤ𝑚)))
65 pm5.5 350 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) ∨ 𝑘 ∈ (ℤ𝑚)) → (((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) ∨ 𝑘 ∈ (ℤ𝑚)) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
6664, 65syl 17 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → (((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) ∨ 𝑘 ∈ (ℤ𝑚)) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
6759, 66syl5bbr 274 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → (((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)) ↔ ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
6858, 67bitrd 268 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ𝑗))) → (((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥)) ↔ ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
69682ralbidva 3017 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)((𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (ℤ𝑚) → ((𝐹𝑚)𝐷(𝐹𝑘)) < 𝑥)) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
7047, 69syl5bbr 274 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)(𝑚 ∈ (ℤ𝑘) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
7122, 70bitrd 268 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) ∧ 𝑗𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
7271rexbidva 3078 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
73 uzf 11728 . . . . . 6 :ℤ⟶𝒫 ℤ
74 ffn 6083 . . . . . 6 (ℤ:ℤ⟶𝒫 ℤ → ℤ Fn ℤ)
7573, 74ax-mp 5 . . . . 5 Fn ℤ
76 uzssz 11745 . . . . . 6 (ℤ𝑀) ⊆ ℤ
772, 76eqsstri 3668 . . . . 5 𝑍 ⊆ ℤ
78 raleq 3168 . . . . . . 7 (𝑢 = (ℤ𝑗) → (∀𝑚𝑢 ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥 ↔ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
7978raleqbi1dv 3176 . . . . . 6 (𝑢 = (ℤ𝑗) → (∀𝑘𝑢𝑚𝑢 ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
8079rexima 6537 . . . . 5 ((ℤ Fn ℤ ∧ 𝑍 ⊆ ℤ) → (∃𝑢 ∈ (ℤ𝑍)∀𝑘𝑢𝑚𝑢 ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥 ↔ ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
8175, 77, 80mp2an 708 . . . 4 (∃𝑢 ∈ (ℤ𝑍)∀𝑘𝑢𝑚𝑢 ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥 ↔ ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑚 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)
8272, 81syl6bbr 278 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ∃𝑢 ∈ (ℤ𝑍)∀𝑘𝑢𝑚𝑢 ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
8382ralbidv 3015 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) → (∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑢 ∈ (ℤ𝑍)∀𝑘𝑢𝑚𝑢 ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
84 elfvdm 6258 . . . . . . 7 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝑋 ∈ dom ∞Met)
8584adantr 480 . . . . . 6 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → 𝑋 ∈ dom ∞Met)
86 cnex 10055 . . . . . 6 ℂ ∈ V
8785, 86jctir 560 . . . . 5 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝑋 ∈ dom ∞Met ∧ ℂ ∈ V))
88 zsscn 11423 . . . . . . 7 ℤ ⊆ ℂ
8977, 88sstri 3645 . . . . . 6 𝑍 ⊆ ℂ
9089jctr 564 . . . . 5 (𝐹:𝑍𝑋 → (𝐹:𝑍𝑋𝑍 ⊆ ℂ))
91 elpm2r 7917 . . . . 5 (((𝑋 ∈ dom ∞Met ∧ ℂ ∈ V) ∧ (𝐹:𝑍𝑋𝑍 ⊆ ℂ)) → 𝐹 ∈ (𝑋pm ℂ))
9287, 90, 91syl2an 493 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝐹:𝑍𝑋) → 𝐹 ∈ (𝑋pm ℂ))
93 simpl 472 . . . . . 6 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
94 simpr 476 . . . . . 6 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → 𝑀 ∈ ℤ)
952, 93, 94iscau3 23122 . . . . 5 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋pm ℂ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))))
9695baibd 968 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝐹 ∈ (𝑋pm ℂ)) → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
9792, 96syldan 486 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ 𝐹:𝑍𝑋) → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
98973impa 1278 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥)))
99 caucfil.2 . . . 4 𝐿 = ((𝑋 FilMap 𝐹)‘(ℤ𝑍))
10099eleq1i 2721 . . 3 (𝐿 ∈ (CauFil‘𝐷) ↔ ((𝑋 FilMap 𝐹)‘(ℤ𝑍)) ∈ (CauFil‘𝐷))
1012uzfbas 21749 . . . 4 (𝑀 ∈ ℤ → (ℤ𝑍) ∈ (fBas‘𝑍))
102 fmcfil 23116 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (ℤ𝑍) ∈ (fBas‘𝑍) ∧ 𝐹:𝑍𝑋) → (((𝑋 FilMap 𝐹)‘(ℤ𝑍)) ∈ (CauFil‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑢 ∈ (ℤ𝑍)∀𝑘𝑢𝑚𝑢 ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
103101, 102syl3an2 1400 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) → (((𝑋 FilMap 𝐹)‘(ℤ𝑍)) ∈ (CauFil‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑢 ∈ (ℤ𝑍)∀𝑘𝑢𝑚𝑢 ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
104100, 103syl5bb 272 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) → (𝐿 ∈ (CauFil‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑢 ∈ (ℤ𝑍)∀𝑘𝑢𝑚𝑢 ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑚)) < 𝑥))
10583, 98, 1043bitr4d 300 1 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝑍𝑋) → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ 𝐿 ∈ (CauFil‘𝐷)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wo 382  wa 383  w3a 1054   = wceq 1523  wcel 2030  wral 2941  wrex 2942  Vcvv 3231  wss 3607  𝒫 cpw 4191   class class class wbr 4685  dom cdm 5143  cima 5146   Fn wfn 5921  wf 5922  cfv 5926  (class class class)co 6690  pm cpm 7900  cc 9972   < clt 10112  cz 11415  cuz 11725  +crp 11870  ∞Metcxmt 19779  fBascfbas 19782   FilMap cfm 21784  CauFilccfil 23096  Caucca 23097
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-map 7901  df-pm 7902  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-xneg 11984  df-xadd 11985  df-xmul 11986  df-ico 12219  df-rest 16130  df-psmet 19786  df-xmet 19787  df-bl 19789  df-fbas 19791  df-fg 19792  df-fil 21697  df-fm 21789  df-cfil 23099  df-cau 23100
This theorem is referenced by:  cmetcaulem  23132
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