Theorem limccoap 12816

Description: Composition of two limits. This theorem is only usable in the case where x # X implies R(x) # C so it is less general than might appear at first. (Contributed by Mario Carneiro, 29-Dec-2016.) (Revised by Jim Kingdon, 18-Dec-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
limccoap.r	|- ( ( ph /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> R e. { w e. B | w # C } )
limccoap.s	|- ( ( ph /\ y e. { w e. B | w # C } ) -> S e. CC )
limccoap.c	|- ( ph -> C e. ( ( x e. { w e. A | w # X } |-> R ) lim CC X ) )
limccoap.d	|- ( ph -> D e. ( ( y e. { w e. B | w # C } |-> S ) lim CC C ) )
limcco.1	|- ( y = R -> S = T )

Assertion

Ref	Expression
limccoap	|- ( ph -> D e. ( ( x e. { w e. A | w # X } |-> T ) lim CC X ) )

Distinct variable groups:   w, A, x   w, B, x, y   w, C, x, y   x, D, y   w, R, y   x, S   y, T   w, X, x   ph, x, y

Allowed substitution hints:   ph( w)   A( y)   D( w)   R( x)   S( y, w)   T( x, w)   X( y)

Proof of Theorem limccoap

Dummy variables d e u v are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		limccoap.d	. . . 4 |- ( ph -> D e. ( ( y e. { w e. B | w # C } |-> S ) lim CC C ) )
2		apsscn 8409	. . . . . 6 |- { w e. B | w # C } C_ CC
3	2	a1i 9	. . . . 5 |- ( ph -> { w e. B | w # C } C_ CC )
4		limcrcl 12796	. . . . . . 7 |- ( D e. ( ( y e. { w e. B | w # C } |-> S ) lim CC C ) -> ( ( y e. { w e. B | w # C } |-> S ) : dom ( y e. { w e. B | w # C } |-> S ) --> CC /\ dom ( y e. { w e. B | w # C } |-> S ) C_ CC /\ C e. CC ) )
5	1, 4	syl 14	. . . . . 6 |- ( ph -> ( ( y e. { w e. B | w # C } |-> S ) : dom ( y e. { w e. B | w # C } |-> S ) --> CC /\ dom ( y e. { w e. B | w # C } |-> S ) C_ CC /\ C e. CC ) )
6	5	simp3d 995	. . . . 5 |- ( ph -> C e. CC )
7		limccoap.s	. . . . 5 |- ( ( ph /\ y e. { w e. B | w # C } ) -> S e. CC )
8	3, 6, 7	limcmpted 12801	. . . 4 |- ( ph -> ( D e. ( ( y e. { w e. B | w # C } |-> S ) lim CC C ) <-> ( D e. CC /\ A. e e. RR+ E. d e. RR+ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) ) )
9	1, 8	mpbid 146	. . 3 |- ( ph -> ( D e. CC /\ A. e e. RR+ E. d e. RR+ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) )
10	9	simpld 111	. 2 |- ( ph -> D e. CC )
11	9	simprd 113	. . 3 |- ( ph -> A. e e. RR+ E. d e. RR+ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) )
12		breq2 3933	. . . . . . . . . 10 |- ( v = d -> ( ( abs ` ( R - C ) ) < v <-> ( abs ` ( R - C ) ) < d ) )
13	12	imbi2d 229	. . . . . . . . 9 |- ( v = d -> ( ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < v ) <-> ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < d ) ) )
14	13	rexralbidv 2461	. . . . . . . 8 |- ( v = d -> ( E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < v ) <-> E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < d ) ) )
15		limccoap.c	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> C e. ( ( x e. { w e. A | w # X } |-> R ) lim CC X ) )
16		apsscn 8409	. . . . . . . . . . . . 13 |- { w e. A | w # X } C_ CC
17	16	a1i 9	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> { w e. A | w # X } C_ CC )
18		limcrcl 12796	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( C e. ( ( x e. { w e. A | w # X } |-> R ) lim CC X ) -> ( ( x e. { w e. A | w # X } |-> R ) : dom ( x e. { w e. A | w # X } |-> R ) --> CC /\ dom ( x e. { w e. A | w # X } |-> R ) C_ CC /\ X e. CC ) )
19	15, 18	syl 14	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( ( x e. { w e. A | w # X } |-> R ) : dom ( x e. { w e. A | w # X } |-> R ) --> CC /\ dom ( x e. { w e. A | w # X } |-> R ) C_ CC /\ X e. CC ) )
20	19	simp3d 995	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> X e. CC )
21		limccoap.r	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> R e. { w e. B | w # C } )
22	2, 21	sseldi 3095	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> R e. CC )
23	17, 20, 22	limcmpted 12801	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( C e. ( ( x e. { w e. A | w # X } |-> R ) lim CC X ) <-> ( C e. CC /\ A. v e. RR+ E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < v ) ) ) )
24	15, 23	mpbid 146	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( C e. CC /\ A. v e. RR+ E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < v ) ) )
25	24	simprd 113	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> A. v e. RR+ E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < v ) )
26	25	ad2antrr 479	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) -> A. v e. RR+ E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < v ) )
27		simpr 109	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) -> d e. RR+ )
28	14, 26, 27	rspcdva 2794	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) -> E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < d ) )
29	28	adantr 274	. . . . . 6 |- ( ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) /\ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) -> E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < d ) )
30		simp-5l 532	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) /\ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) /\ u e. RR+ ) /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> ph )
31	30, 21	sylancom 416	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) /\ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) /\ u e. RR+ ) /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> R e. { w e. B | w # C } )
32		breq1 3932	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( w = R -> ( w # C <-> R # C ) )
33	32	elrab 2840	. . . . . . . . . . . 12 |- ( R e. { w e. B | w # C } <-> ( R e. B /\ R # C ) )
34	31, 33	sylib 121	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) /\ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) /\ u e. RR+ ) /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> ( R e. B /\ R # C ) )
35	34	simprd 113	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) /\ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) /\ u e. RR+ ) /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> R # C )
36		breq1 3932	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( y = R -> ( y # C <-> R # C ) )
37		fvoveq1 5797	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( y = R -> ( abs ` ( y - C ) ) = ( abs ` ( R - C ) ) )
38	37	breq1d 3939	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( y = R -> ( ( abs ` ( y - C ) ) < d <-> ( abs ` ( R - C ) ) < d ) )
39	36, 38	anbi12d 464	. . . . . . . . . . . 12 |- ( y = R -> ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) <-> ( R # C /\ ( abs ` ( R - C ) ) < d ) ) )
40		limcco.1	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( y = R -> S = T )
41	40	fvoveq1d 5796	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( y = R -> ( abs ` ( S - D ) ) = ( abs ` ( T - D ) ) )
42	41	breq1d 3939	. . . . . . . . . . . 12 |- ( y = R -> ( ( abs ` ( S - D ) ) < e <-> ( abs ` ( T - D ) ) < e ) )
43	39, 42	imbi12d 233	. . . . . . . . . . 11 |- ( y = R -> ( ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) <-> ( ( R # C /\ ( abs ` ( R - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( T - D ) ) < e ) ) )
44		simpllr 523	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) /\ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) /\ u e. RR+ ) /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) )
45	43, 44, 31	rspcdva 2794	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) /\ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) /\ u e. RR+ ) /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> ( ( R # C /\ ( abs ` ( R - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( T - D ) ) < e ) )
46	35, 45	mpand 425	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) /\ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) /\ u e. RR+ ) /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> ( ( abs ` ( R - C ) ) < d -> ( abs ` ( T - D ) ) < e ) )
47	46	imim2d 54	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) /\ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) /\ u e. RR+ ) /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> ( ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < d ) -> ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( T - D ) ) < e ) ) )
48	47	ralimdva 2499	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) /\ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) /\ u e. RR+ ) -> ( A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < d ) -> A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( T - D ) ) < e ) ) )
49	48	reximdva 2534	. . . . . 6 |- ( ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) /\ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) -> ( E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( R - C ) ) < d ) -> E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( T - D ) ) < e ) ) )
50	29, 49	mpd 13	. . . . 5 |- ( ( ( ( ph /\ e e. RR+ ) /\ d e. RR+ ) /\ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) ) -> E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( T - D ) ) < e ) )
51	50	rexlimdva2 2552	. . . 4 |- ( ( ph /\ e e. RR+ ) -> ( E. d e. RR+ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) -> E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( T - D ) ) < e ) ) )
52	51	ralimdva 2499	. . 3 |- ( ph -> ( A. e e. RR+ E. d e. RR+ A. y e. { w e. B | w # C } ( ( y # C /\ ( abs ` ( y - C ) ) < d ) -> ( abs ` ( S - D ) ) < e ) -> A. e e. RR+ E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( T - D ) ) < e ) ) )
53	11, 52	mpd 13	. 2 |- ( ph -> A. e e. RR+ E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( T - D ) ) < e ) )
54	40	eleq1d 2208	. . . 4 |- ( y = R -> ( S e. CC <-> T e. CC ) )
55	7	ralrimiva 2505	. . . . 5 |- ( ph -> A. y e. { w e. B | w # C } S e. CC )
56	55	adantr 274	. . . 4 |- ( ( ph /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> A. y e. { w e. B | w # C } S e. CC )
57	54, 56, 21	rspcdva 2794	. . 3 |- ( ( ph /\ x e. { w e. A | w # X } ) -> T e. CC )
58	17, 20, 57	limcmpted 12801	. 2 |- ( ph -> ( D e. ( ( x e. { w e. A | w # X } |-> T ) lim CC X ) <-> ( D e. CC /\ A. e e. RR+ E. u e. RR+ A. x e. { w e. A | w # X } ( ( x # X /\ ( abs ` ( x - X ) ) < u ) -> ( abs ` ( T - D ) ) < e ) ) ) )
59	10, 53, 58	mpbir2and 928	1 |- ( ph -> D e. ( ( x e. { w e. A | w # X } |-> T ) lim CC X ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   /\ w3a 962   = wceq 1331   e. wcel 1480   A.wral 2416   E.wrex 2417   {crab 2420   C_ wss 3071   class class class wbr 3929   |-> cmpt 3989   dom cdm 4539   -->wf 5119   ` cfv 5123  (class class class)co 5774   CCcc 7618   < clt 7800   - cmin 7933   # cap 8343   RR+crp 9441   abscabs 10769   lim CC climc 12792

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2121  ax-sep 4046  ax-pow 4098  ax-pr 4131  ax-un 4355  ax-setind 4452  ax-cnex 7711  ax-resscn 7712  ax-icn 7715  ax-addcl 7716  ax-mulcl 7718

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2002  df-mo 2003  df-clab 2126  df-cleq 2132  df-clel 2135  df-nfc 2270  df-ne 2309  df-ral 2421  df-rex 2422  df-rab 2425  df-v 2688  df-sbc 2910  df-csb 3004  df-dif 3073  df-un 3075  df-in 3077  df-ss 3084  df-pw 3512  df-sn 3533  df-pr 3534  df-op 3536  df-uni 3737  df-br 3930  df-opab 3990  df-mpt 3991  df-id 4215  df-xp 4545  df-rel 4546  df-cnv 4547  df-co 4548  df-dm 4549  df-rn 4550  df-res 4551  df-ima 4552  df-iota 5088  df-fun 5125  df-fn 5126  df-f 5127  df-fo 5129  df-fv 5131  df-ov 5777  df-oprab 5778  df-mpo 5779  df-1st 6038  df-2nd 6039  df-pm 6545  df-ap 8344  df-limced 12794

This theorem is referenced by:  dvcoapbr  12840