Theorem caucvgrlem2 15023

Description: Lemma for caucvgr 15024. (Contributed by NM, 4-Apr-2005.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 8-May-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
caucvgr.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)
caucvgr.2	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
caucvgr.3	⊢ (𝜑 → sup(𝐴, ℝ*, < ) = +∞)
caucvgr.4	⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝐴 ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) < 𝑥))
caucvgrlem2.5	⊢ 𝐻:ℂ⟶ℝ
caucvgrlem2.6	⊢ (((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (𝐹‘𝑗) ∈ ℂ) → (abs‘((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))) ≤ (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))))

Assertion

Ref	Expression
caucvgrlem2	⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ 𝐴 ↦ (𝐻‘(𝐹‘𝑛))) ⇝𝑟 ( ⇝𝑟 ‘(𝐻 ∘ 𝐹)))

Distinct variable groups:   𝑗,𝑘,𝑛,𝑥,𝐴   𝑗,𝐹,𝑘,𝑛,𝑥   𝑗,𝐻,𝑘,𝑛,𝑥   𝜑,𝑗,𝑘,𝑛,𝑥

Proof of Theorem caucvgrlem2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		caucvgrlem2.5	. . 3 ⊢ 𝐻:ℂ⟶ℝ
2		caucvgr.2	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
3		fcompt 6888	. . 3 ⊢ ((𝐻:ℂ⟶ℝ ∧ 𝐹:𝐴⟶ℂ) → (𝐻 ∘ 𝐹) = (𝑛 ∈ 𝐴 ↦ (𝐻‘(𝐹‘𝑛))))
4	1, 2, 3	sylancr 589	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐻 ∘ 𝐹) = (𝑛 ∈ 𝐴 ↦ (𝐻‘(𝐹‘𝑛))))
5		caucvgr.1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)
6		fco 6524	. . . . . 6 ⊢ ((𝐻:ℂ⟶ℝ ∧ 𝐹:𝐴⟶ℂ) → (𝐻 ∘ 𝐹):𝐴⟶ℝ)
7	1, 2, 6	sylancr 589	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐻 ∘ 𝐹):𝐴⟶ℝ)
8		caucvgr.3	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → sup(𝐴, ℝ*, < ) = +∞)
9		caucvgr.4	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝐴 ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) < 𝑥))
10	2	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
11		simprr 771	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → 𝑘 ∈ 𝐴)
12	10, 11	ffvelrnd 6845	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
13		simprl 769	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → 𝑗 ∈ 𝐴)
14	10, 13	ffvelrnd 6845	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (𝐹‘𝑗) ∈ ℂ)
15		caucvgrlem2.6	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (𝐹‘𝑗) ∈ ℂ) → (abs‘((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))) ≤ (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))))
16	12, 14, 15	syl2anc 586	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (abs‘((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))) ≤ (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))))
17	1	ffvelrni 6843	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ → (𝐻‘(𝐹‘𝑘)) ∈ ℝ)
18	12, 17	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (𝐻‘(𝐹‘𝑘)) ∈ ℝ)
19	1	ffvelrni 6843	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝐹‘𝑗) ∈ ℂ → (𝐻‘(𝐹‘𝑗)) ∈ ℝ)
20	14, 19	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (𝐻‘(𝐹‘𝑗)) ∈ ℝ)
21	18, 20	resubcld 11060	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → ((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗))) ∈ ℝ)
22	21	recnd 10661	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → ((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗))) ∈ ℂ)
23	22	abscld 14788	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (abs‘((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))) ∈ ℝ)
24	12, 14	subcld 10989	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → ((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗)) ∈ ℂ)
25	24	abscld 14788	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) ∈ ℝ)
26		rpre 12389	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ → 𝑥 ∈ ℝ)
27	26	ad2antlr 725	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → 𝑥 ∈ ℝ)
28		lelttr 10723	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((abs‘((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))) ∈ ℝ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (((abs‘((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))) ≤ (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) < 𝑥) → (abs‘((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))) < 𝑥))
29	23, 25, 27, 28	syl3anc 1366	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (((abs‘((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))) ≤ (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) < 𝑥) → (abs‘((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))) < 𝑥))
30	16, 29	mpand 693	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → ((abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) < 𝑥 → (abs‘((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))) < 𝑥))
31		fvco3 6753	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝐹:𝐴⟶ℂ ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑘) = (𝐻‘(𝐹‘𝑘)))
32	10, 11, 31	syl2anc 586	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑘) = (𝐻‘(𝐹‘𝑘)))
33		fvco3 6753	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝐹:𝐴⟶ℂ ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) → ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑗) = (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))
34	10, 13, 33	syl2anc 586	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑗) = (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))
35	32, 34	oveq12d 7166	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑘) − ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑗)) = ((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗))))
36	35	fveq2d 6667	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (abs‘(((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑘) − ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑗))) = (abs‘((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))))
37	36	breq1d 5067	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → ((abs‘(((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑘) − ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑗))) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐻‘(𝐹‘𝑘)) − (𝐻‘(𝐹‘𝑗)))) < 𝑥))
38	30, 37	sylibrd 261	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → ((abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) < 𝑥 → (abs‘(((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑘) − ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑗))) < 𝑥))
39	38	imim2d 57	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → ((𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) < 𝑥) → (𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘(((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑘) − ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑗))) < 𝑥)))
40	39	anassrs 470	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → ((𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) < 𝑥) → (𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘(((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑘) − ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑗))) < 𝑥)))
41	40	ralimdva 3175	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) < 𝑥) → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘(((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑘) − ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑗))) < 𝑥)))
42	41	reximdva 3272	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (∃𝑗 ∈ 𝐴 ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) < 𝑥) → ∃𝑗 ∈ 𝐴 ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘(((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑘) − ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑗))) < 𝑥)))
43	42	ralimdva 3175	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝐴 ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘((𝐹‘𝑘) − (𝐹‘𝑗))) < 𝑥) → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝐴 ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘(((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑘) − ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑗))) < 𝑥)))
44	9, 43	mpd 15	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝐴 ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝑗 ≤ 𝑘 → (abs‘(((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑘) − ((𝐻 ∘ 𝐹)‘𝑗))) < 𝑥))
45	5, 7, 8, 44	caurcvgr 15022	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐻 ∘ 𝐹) ⇝𝑟 (lim sup‘(𝐻 ∘ 𝐹)))
46		rlimrel 14842	. . . . 5 ⊢ Rel ⇝𝑟
47	46	releldmi 5811	. . . 4 ⊢ ((𝐻 ∘ 𝐹) ⇝𝑟 (lim sup‘(𝐻 ∘ 𝐹)) → (𝐻 ∘ 𝐹) ∈ dom ⇝𝑟 )
48	45, 47	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐻 ∘ 𝐹) ∈ dom ⇝𝑟 )
49		ax-resscn 10586	. . . . 5 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
50		fss 6520	. . . . 5 ⊢ (((𝐻 ∘ 𝐹):𝐴⟶ℝ ∧ ℝ ⊆ ℂ) → (𝐻 ∘ 𝐹):𝐴⟶ℂ)
51	7, 49, 50	sylancl 588	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐻 ∘ 𝐹):𝐴⟶ℂ)
52	51, 8	rlimdm 14900	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐻 ∘ 𝐹) ∈ dom ⇝𝑟 ↔ (𝐻 ∘ 𝐹) ⇝𝑟 ( ⇝𝑟 ‘(𝐻 ∘ 𝐹))))
53	48, 52	mpbid 234	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐻 ∘ 𝐹) ⇝𝑟 ( ⇝𝑟 ‘(𝐻 ∘ 𝐹)))
54	4, 53	eqbrtrrd 5081	1 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ 𝐴 ↦ (𝐻‘(𝐹‘𝑛))) ⇝𝑟 ( ⇝𝑟 ‘(𝐻 ∘ 𝐹)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 398   = wceq 1531   ∈ wcel 2108  ∀wral 3136  ∃wrex 3137   ⊆ wss 3934   class class class wbr 5057   ↦ cmpt 5137  dom cdm 5548   ∘ ccom 5552  ⟶wf 6344  ‘cfv 6348  (class class class)co 7148  supcsup 8896  ℂcc 10527  ℝcr 10528  +∞cpnf 10664  ℝ^*cxr 10666   < clt 10667   ≤ cle 10668   − cmin 10862  ℝ⁺crp 12381  abscabs 14585  lim supclsp 14819   ⇝_𝑟 crli 14834

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1905  ax-6 1964  ax-7 2009  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2154  ax-12 2170  ax-ext 2791  ax-sep 5194  ax-nul 5201  ax-pow 5257  ax-pr 5320  ax-un 7453  ax-cnex 10585  ax-resscn 10586  ax-1cn 10587  ax-icn 10588  ax-addcl 10589  ax-addrcl 10590  ax-mulcl 10591  ax-mulrcl 10592  ax-mulcom 10593  ax-addass 10594  ax-mulass 10595  ax-distr 10596  ax-i2m1 10597  ax-1ne0 10598  ax-1rid 10599  ax-rnegex 10600  ax-rrecex 10601  ax-cnre 10602  ax-pre-lttri 10603  ax-pre-lttrn 10604  ax-pre-ltadd 10605  ax-pre-mulgt0 10606  ax-pre-sup 10607

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1083  df-3an 1084  df-tru 1534  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2064  df-mo 2616  df-eu 2648  df-clab 2798  df-cleq 2812  df-clel 2891  df-nfc 2961  df-ne 3015  df-nel 3122  df-ral 3141  df-rex 3142  df-reu 3143  df-rmo 3144  df-rab 3145  df-v 3495  df-sbc 3771  df-csb 3882  df-dif 3937  df-un 3939  df-in 3941  df-ss 3950  df-pss 3952  df-nul 4290  df-if 4466  df-pw 4539  df-sn 4560  df-pr 4562  df-tp 4564  df-op 4566  df-uni 4831  df-iun 4912  df-br 5058  df-opab 5120  df-mpt 5138  df-tr 5164  df-id 5453  df-eprel 5458  df-po 5467  df-so 5468  df-fr 5507  df-we 5509  df-xp 5554  df-rel 5555  df-cnv 5556  df-co 5557  df-dm 5558  df-rn 5559  df-res 5560  df-ima 5561  df-pred 6141  df-ord 6187  df-on 6188  df-lim 6189  df-suc 6190  df-iota 6307  df-fun 6350  df-fn 6351  df-f 6352  df-f1 6353  df-fo 6354  df-f1o 6355  df-fv 6356  df-riota 7106  df-ov 7151  df-oprab 7152  df-mpo 7153  df-om 7573  df-2nd 7682  df-wrecs 7939  df-recs 8000  df-rdg 8038  df-er 8281  df-pm 8401  df-en 8502  df-dom 8503  df-sdom 8504  df-sup 8898  df-inf 8899  df-pnf 10669  df-mnf 10670  df-xr 10671  df-ltxr 10672  df-le 10673  df-sub 10864  df-neg 10865  df-div 11290  df-nn 11631  df-2 11692  df-3 11693  df-n0 11890  df-z 11974  df-uz 12236  df-rp 12382  df-ico 12736  df-seq 13362  df-exp 13422  df-cj 14450  df-re 14451  df-im 14452  df-sqrt 14586  df-abs 14587  df-limsup 14820  df-rlim 14838

This theorem is referenced by:  caucvgr  15024