Theorem climcn1 11734

Description: Image of a limit under a continuous map. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Jan-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
climcn1.1	|- Z = ( ZZ>= ` M )
climcn1.2	|- ( ph -> M e. ZZ )
climcn1.3	|- ( ph -> A e. B )
climcn1.4	|- ( ( ph /\ z e. B ) -> ( F ` z ) e. CC )
climcn1.5	|- ( ph -> G ~~> A )
climcn1.6	|- ( ph -> H e. W )
climcn1.7	|- ( ( ph /\ x e. RR+ ) -> E. y e. RR+ A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
climcn1.8	|- ( ( ph /\ k e. Z ) -> ( G ` k ) e. B )
climcn1.9	|- ( ( ph /\ k e. Z ) -> ( H ` k ) = ( F ` ( G ` k ) ) )

Assertion

Ref	Expression
climcn1	|- ( ph -> H ~~> ( F ` A ) )

Distinct variable groups:   x, k, y, z, A   B, k, z   k, G, y, z   k, H, x   k, F, x, y, z   ph, k, x, y, z   k, Z, y

Allowed substitution hints:   B( x, y)   G( x)   H( y, z)   M( x, y, z, k)   W( x, y, z, k)   Z( x, z)

Proof of Theorem climcn1

Dummy variable j is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		climcn1.7	. . . 4 |- ( ( ph /\ x e. RR+ ) -> E. y e. RR+ A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
2		climcn1.1	. . . . . . . 8 |- Z = ( ZZ>= ` M )
3		climcn1.2	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> M e. ZZ )
4	3	adantr 276	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ y e. RR+ ) -> M e. ZZ )
5		simpr 110	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ y e. RR+ ) -> y e. RR+ )
6		eqidd 2208	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ y e. RR+ ) /\ k e. Z ) -> ( G ` k ) = ( G ` k ) )
7		climcn1.5	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> G ~~> A )
8	7	adantr 276	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ y e. RR+ ) -> G ~~> A )
9	2, 4, 5, 6, 8	climi2 11714	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ y e. RR+ ) -> E. j e. Z A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( G ` k ) - A ) ) < y )
10	2	uztrn2 9701	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( j e. Z /\ k e. ( ZZ>= ` j ) ) -> k e. Z )
11		climcn1.8	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ph /\ k e. Z ) -> ( G ` k ) e. B )
12	11	adantlr 477	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ph /\ y e. RR+ ) /\ k e. Z ) -> ( G ` k ) e. B )
13		oveq1 5974	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( z = ( G ` k ) -> ( z - A ) = ( ( G ` k ) - A ) )
14	13	fveq2d 5603	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( z = ( G ` k ) -> ( abs ` ( z - A ) ) = ( abs ` ( ( G ` k ) - A ) ) )
15	14	breq1d 4069	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( z = ( G ` k ) -> ( ( abs ` ( z - A ) ) < y <-> ( abs ` ( ( G ` k ) - A ) ) < y ) )
16		fveq2 5599	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( z = ( G ` k ) -> ( F ` z ) = ( F ` ( G ` k ) ) )
17	16	oveq1d 5982	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( z = ( G ` k ) -> ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) = ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) )
18	17	fveq2d 5603	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( z = ( G ` k ) -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) = ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) )
19	18	breq1d 4069	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( z = ( G ` k ) -> ( ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x <-> ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
20	15, 19	imbi12d 234	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( z = ( G ` k ) -> ( ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) <-> ( ( abs ` ( ( G ` k ) - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) ) )
21	20	rspcva 2882	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( G ` k ) e. B /\ A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) ) -> ( ( abs ` ( ( G ` k ) - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
22	12, 21	sylan 283	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ( ph /\ y e. RR+ ) /\ k e. Z ) /\ A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) ) -> ( ( abs ` ( ( G ` k ) - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
23	22	an32s 568	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( ph /\ y e. RR+ ) /\ A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) ) /\ k e. Z ) -> ( ( abs ` ( ( G ` k ) - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
24	10, 23	sylan2 286	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( ph /\ y e. RR+ ) /\ A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) ) /\ ( j e. Z /\ k e. ( ZZ>= ` j ) ) ) -> ( ( abs ` ( ( G ` k ) - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
25	24	anassrs 400	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( ( ph /\ y e. RR+ ) /\ A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) ) /\ j e. Z ) /\ k e. ( ZZ>= ` j ) ) -> ( ( abs ` ( ( G ` k ) - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
26	25	ralimdva 2575	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( ph /\ y e. RR+ ) /\ A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) ) /\ j e. Z ) -> ( A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( G ` k ) - A ) ) < y -> A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
27	26	reximdva 2610	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ y e. RR+ ) /\ A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) ) -> ( E. j e. Z A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( G ` k ) - A ) ) < y -> E. j e. Z A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
28	27	ex 115	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ y e. RR+ ) -> ( A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) -> ( E. j e. Z A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( G ` k ) - A ) ) < y -> E. j e. Z A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) ) )
29	9, 28	mpid 42	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ y e. RR+ ) -> ( A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) -> E. j e. Z A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
30	29	rexlimdva 2625	. . . . 5 |- ( ph -> ( E. y e. RR+ A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) -> E. j e. Z A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
31	30	adantr 276	. . . 4 |- ( ( ph /\ x e. RR+ ) -> ( E. y e. RR+ A. z e. B ( ( abs ` ( z - A ) ) < y -> ( abs ` ( ( F ` z ) - ( F ` A ) ) ) < x ) -> E. j e. Z A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
32	1, 31	mpd 13	. . 3 |- ( ( ph /\ x e. RR+ ) -> E. j e. Z A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x )
33	32	ralrimiva 2581	. 2 |- ( ph -> A. x e. RR+ E. j e. Z A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x )
34		climcn1.6	. . 3 |- ( ph -> H e. W )
35		climcn1.9	. . 3 |- ( ( ph /\ k e. Z ) -> ( H ` k ) = ( F ` ( G ` k ) ) )
36		fveq2 5599	. . . . 5 |- ( z = A -> ( F ` z ) = ( F ` A ) )
37	36	eleq1d 2276	. . . 4 |- ( z = A -> ( ( F ` z ) e. CC <-> ( F ` A ) e. CC ) )
38		climcn1.4	. . . . 5 |- ( ( ph /\ z e. B ) -> ( F ` z ) e. CC )
39	38	ralrimiva 2581	. . . 4 |- ( ph -> A. z e. B ( F ` z ) e. CC )
40		climcn1.3	. . . 4 |- ( ph -> A e. B )
41	37, 39, 40	rspcdva 2889	. . 3 |- ( ph -> ( F ` A ) e. CC )
42	16	eleq1d 2276	. . . 4 |- ( z = ( G ` k ) -> ( ( F ` z ) e. CC <-> ( F ` ( G ` k ) ) e. CC ) )
43	39	adantr 276	. . . 4 |- ( ( ph /\ k e. Z ) -> A. z e. B ( F ` z ) e. CC )
44	42, 43, 11	rspcdva 2889	. . 3 |- ( ( ph /\ k e. Z ) -> ( F ` ( G ` k ) ) e. CC )
45	2, 3, 34, 35, 41, 44	clim2c 11710	. 2 |- ( ph -> ( H ~~> ( F ` A ) <-> A. x e. RR+ E. j e. Z A. k e. ( ZZ>= ` j ) ( abs ` ( ( F ` ( G ` k ) ) - ( F ` A ) ) ) < x ) )
46	33, 45	mpbird 167	1 |- ( ph -> H ~~> ( F ` A ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   = wceq 1373   e. wcel 2178   A.wral 2486   E.wrex 2487   class class class wbr 4059   ` cfv 5290  (class class class)co 5967   CCcc 7958   < clt 8142   - cmin 8278   ZZcz 9407   ZZ>=cuz 9683   RR+crp 9810   abscabs 11423   ~~> cli 11704

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2180  ax-14 2181  ax-ext 2189  ax-sep 4178  ax-pow 4234  ax-pr 4269  ax-un 4498  ax-setind 4603  ax-cnex 8051  ax-resscn 8052  ax-1cn 8053  ax-1re 8054  ax-icn 8055  ax-addcl 8056  ax-addrcl 8057  ax-mulcl 8058  ax-addcom 8060  ax-addass 8062  ax-distr 8064  ax-i2m1 8065  ax-0lt1 8066  ax-0id 8068  ax-rnegex 8069  ax-cnre 8071  ax-pre-ltirr 8072  ax-pre-ltwlin 8073  ax-pre-lttrn 8074  ax-pre-apti 8075  ax-pre-ltadd 8076

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 837  df-3or 982  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2194  df-cleq 2200  df-clel 2203  df-nfc 2339  df-ne 2379  df-nel 2474  df-ral 2491  df-rex 2492  df-reu 2493  df-rab 2495  df-v 2778  df-sbc 3006  df-dif 3176  df-un 3178  df-in 3180  df-ss 3187  df-if 3580  df-pw 3628  df-sn 3649  df-pr 3650  df-op 3652  df-uni 3865  df-int 3900  df-br 4060  df-opab 4122  df-mpt 4123  df-id 4358  df-xp 4699  df-rel 4700  df-cnv 4701  df-co 4702  df-dm 4703  df-rn 4704  df-res 4705  df-ima 4706  df-iota 5251  df-fun 5292  df-fn 5293  df-f 5294  df-fv 5298  df-riota 5922  df-ov 5970  df-oprab 5971  df-mpo 5972  df-pnf 8144  df-mnf 8145  df-xr 8146  df-ltxr 8147  df-le 8148  df-sub 8280  df-neg 8281  df-inn 9072  df-n0 9331  df-z 9408  df-uz 9684  df-clim 11705

This theorem is referenced by:  climcn1lem  11745  climcncf  15171