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Theorem lo1mul 14402
Description: The product of an eventually upper bounded function and a positive eventually upper bounded function is eventually upper bounded. (Contributed by Mario Carneiro, 26-May-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
o1add2.1 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵𝑉)
o1add2.2 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐶𝑉)
lo1add.3 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐵) ∈ ≤𝑂(1))
lo1add.4 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐶) ∈ ≤𝑂(1))
lo1mul.5 ((𝜑𝑥𝐴) → 0 ≤ 𝐵)
Assertion
Ref Expression
lo1mul (𝜑 → (𝑥𝐴 ↦ (𝐵 · 𝐶)) ∈ ≤𝑂(1))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝜑,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥)   𝐶(𝑥)   𝑉(𝑥)

Proof of Theorem lo1mul
Dummy variables 𝑚 𝑐 𝑛 𝑝 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lo1add.3 . 2 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐵) ∈ ≤𝑂(1))
2 lo1add.4 . 2 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐶) ∈ ≤𝑂(1))
3 reeanv 3136 . . . 4 (∃𝑚 ∈ ℝ ∃𝑛 ∈ ℝ (∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐵𝑚) ∧ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐶𝑛)) ↔ (∃𝑚 ∈ ℝ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐵𝑚) ∧ ∃𝑛 ∈ ℝ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐶𝑛)))
4 o1add2.1 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵𝑉)
54ralrimiva 2995 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑥𝐴 𝐵𝑉)
6 dmmptg 5670 . . . . . . . . . 10 (∀𝑥𝐴 𝐵𝑉 → dom (𝑥𝐴𝐵) = 𝐴)
75, 6syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (𝑥𝐴𝐵) = 𝐴)
8 lo1dm 14294 . . . . . . . . . 10 ((𝑥𝐴𝐵) ∈ ≤𝑂(1) → dom (𝑥𝐴𝐵) ⊆ ℝ)
91, 8syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (𝑥𝐴𝐵) ⊆ ℝ)
107, 9eqsstr3d 3673 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
1110adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) → 𝐴 ⊆ ℝ)
12 rexanre 14130 . . . . . . 7 (𝐴 ⊆ ℝ → (∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵𝑚𝐶𝑛)) ↔ (∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐵𝑚) ∧ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐶𝑛))))
1311, 12syl 17 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) → (∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵𝑚𝐶𝑛)) ↔ (∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐵𝑚) ∧ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐶𝑛))))
14 simprl 809 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) → 𝑚 ∈ ℝ)
15 simprr 811 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) → 𝑛 ∈ ℝ)
16 0re 10078 . . . . . . . . . 10 0 ∈ ℝ
17 ifcl 4163 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0) ∈ ℝ)
1815, 16, 17sylancl 695 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) → if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0) ∈ ℝ)
1914, 18remulcld 10108 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) → (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)) ∈ ℝ)
20 simplrr 818 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑛 ∈ ℝ)
21 max2 12056 . . . . . . . . . . . . 13 ((0 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ) → 𝑛 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0))
2216, 20, 21sylancr 696 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑛 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0))
23 o1add2.2 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐶𝑉)
2423, 2lo1mptrcl 14396 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐶 ∈ ℝ)
2524adantlr 751 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → 𝐶 ∈ ℝ)
2620, 16, 17sylancl 695 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0) ∈ ℝ)
27 letr 10169 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐶 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ ∧ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0) ∈ ℝ) → ((𝐶𝑛𝑛 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)) → 𝐶 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)))
2825, 20, 26, 27syl3anc 1366 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → ((𝐶𝑛𝑛 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)) → 𝐶 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)))
2922, 28mpan2d 710 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → (𝐶𝑛𝐶 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)))
304, 1lo1mptrcl 14396 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
3130adantlr 751 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
32 lo1mul.5 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥𝐴) → 0 ≤ 𝐵)
3332adantlr 751 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → 0 ≤ 𝐵)
3431, 33jca 553 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → (𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵))
35 simplrl 817 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑚 ∈ ℝ)
36 max1 12054 . . . . . . . . . . . . . 14 ((0 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ) → 0 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0))
3716, 20, 36sylancr 696 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → 0 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0))
3826, 37jca 553 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → (if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)))
39 lemul12b 10918 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℝ) ∧ (𝐶 ∈ ℝ ∧ (if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)))) → ((𝐵𝑚𝐶 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)) → (𝐵 · 𝐶) ≤ (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0))))
4034, 35, 25, 38, 39syl22anc 1367 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → ((𝐵𝑚𝐶 ≤ if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)) → (𝐵 · 𝐶) ≤ (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0))))
4129, 40sylan2d 498 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → ((𝐵𝑚𝐶𝑛) → (𝐵 · 𝐶) ≤ (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0))))
4241imim2d 57 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) ∧ 𝑥𝐴) → ((𝑐𝑥 → (𝐵𝑚𝐶𝑛)) → (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)))))
4342ralimdva 2991 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) → (∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵𝑚𝐶𝑛)) → ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)))))
44 breq2 4689 . . . . . . . . . . 11 (𝑝 = (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)) → ((𝐵 · 𝐶) ≤ 𝑝 ↔ (𝐵 · 𝐶) ≤ (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0))))
4544imbi2d 329 . . . . . . . . . 10 (𝑝 = (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)) → ((𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ 𝑝) ↔ (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)))))
4645ralbidv 3015 . . . . . . . . 9 (𝑝 = (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)) → (∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ 𝑝) ↔ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)))))
4746rspcev 3340 . . . . . . . 8 (((𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)) ∈ ℝ ∧ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ (𝑚 · if(0 ≤ 𝑛, 𝑛, 0)))) → ∃𝑝 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ 𝑝))
4819, 43, 47syl6an 567 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) → (∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵𝑚𝐶𝑛)) → ∃𝑝 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ 𝑝)))
4948reximdv 3045 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) → (∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵𝑚𝐶𝑛)) → ∃𝑐 ∈ ℝ ∃𝑝 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ 𝑝)))
5013, 49sylbird 250 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ)) → ((∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐵𝑚) ∧ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐶𝑛)) → ∃𝑐 ∈ ℝ ∃𝑝 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ 𝑝)))
5150rexlimdvva 3067 . . . 4 (𝜑 → (∃𝑚 ∈ ℝ ∃𝑛 ∈ ℝ (∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐵𝑚) ∧ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐶𝑛)) → ∃𝑐 ∈ ℝ ∃𝑝 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ 𝑝)))
523, 51syl5bir 233 . . 3 (𝜑 → ((∃𝑚 ∈ ℝ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐵𝑚) ∧ ∃𝑛 ∈ ℝ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐶𝑛)) → ∃𝑐 ∈ ℝ ∃𝑝 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ 𝑝)))
5310, 30ello1mpt 14296 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑥𝐴𝐵) ∈ ≤𝑂(1) ↔ ∃𝑐 ∈ ℝ ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐵𝑚)))
54 rexcom 3128 . . . . 5 (∃𝑐 ∈ ℝ ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐵𝑚) ↔ ∃𝑚 ∈ ℝ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐵𝑚))
5553, 54syl6bb 276 . . . 4 (𝜑 → ((𝑥𝐴𝐵) ∈ ≤𝑂(1) ↔ ∃𝑚 ∈ ℝ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐵𝑚)))
5610, 24ello1mpt 14296 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑥𝐴𝐶) ∈ ≤𝑂(1) ↔ ∃𝑐 ∈ ℝ ∃𝑛 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐶𝑛)))
57 rexcom 3128 . . . . 5 (∃𝑐 ∈ ℝ ∃𝑛 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐶𝑛) ↔ ∃𝑛 ∈ ℝ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐶𝑛))
5856, 57syl6bb 276 . . . 4 (𝜑 → ((𝑥𝐴𝐶) ∈ ≤𝑂(1) ↔ ∃𝑛 ∈ ℝ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐶𝑛)))
5955, 58anbi12d 747 . . 3 (𝜑 → (((𝑥𝐴𝐵) ∈ ≤𝑂(1) ∧ (𝑥𝐴𝐶) ∈ ≤𝑂(1)) ↔ (∃𝑚 ∈ ℝ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐵𝑚) ∧ ∃𝑛 ∈ ℝ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥𝐶𝑛))))
6030, 24remulcld 10108 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝐵 · 𝐶) ∈ ℝ)
6110, 60ello1mpt 14296 . . 3 (𝜑 → ((𝑥𝐴 ↦ (𝐵 · 𝐶)) ∈ ≤𝑂(1) ↔ ∃𝑐 ∈ ℝ ∃𝑝 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑐𝑥 → (𝐵 · 𝐶) ≤ 𝑝)))
6252, 59, 613imtr4d 283 . 2 (𝜑 → (((𝑥𝐴𝐵) ∈ ≤𝑂(1) ∧ (𝑥𝐴𝐶) ∈ ≤𝑂(1)) → (𝑥𝐴 ↦ (𝐵 · 𝐶)) ∈ ≤𝑂(1)))
631, 2, 62mp2and 715 1 (𝜑 → (𝑥𝐴 ↦ (𝐵 · 𝐶)) ∈ ≤𝑂(1))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1523  wcel 2030  wral 2941  wrex 2942  wss 3607  ifcif 4119   class class class wbr 4685  cmpt 4762  dom cdm 5143  (class class class)co 6690  cr 9973  0cc0 9974   · cmul 9979  cle 10113  ≤𝑂(1)clo1 14262
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-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-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-op 4217  df-uni 4469  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-id 5053  df-po 5064  df-so 5065  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-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-er 7787  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-ico 12219  df-lo1 14266
This theorem is referenced by:  lo1mul2  14403  pntrlog2bndlem4  25314  pntrlog2bndlem5  25315
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