Theorem caucvgsrlembnd 8014

Description: Lemma for caucvgsr 8015. A Cauchy sequence with a lower bound converges. (Contributed by Jim Kingdon, 19-Jun-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
caucvgsr.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:N⟶R)
caucvgsr.cau	⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ N ∀𝑘 ∈ N (𝑛 <N 𝑘 → ((𝐹‘𝑛) <R ((𝐹‘𝑘) +R [⟨(⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <Q (*Q‘[⟨𝑛, 1o⟩] ~Q )}, {𝑢 ∣ (*Q‘[⟨𝑛, 1o⟩] ~Q ) <Q 𝑢}⟩ +P 1P), 1P⟩] ~R ) ∧ (𝐹‘𝑘) <R ((𝐹‘𝑛) +R [⟨(⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <Q (*Q‘[⟨𝑛, 1o⟩] ~Q )}, {𝑢 ∣ (*Q‘[⟨𝑛, 1o⟩] ~Q ) <Q 𝑢}⟩ +P 1P), 1P⟩] ~R ))))
caucvgsrlembnd.bnd	⊢ (𝜑 → ∀𝑚 ∈ N 𝐴 <R (𝐹‘𝑚))

Assertion

Ref	Expression
caucvgsrlembnd	⊢ (𝜑 → ∃𝑦 ∈ R ∀𝑥 ∈ R (0R <R 𝑥 → ∃𝑗 ∈ N ∀𝑘 ∈ N (𝑗 <N 𝑘 → ((𝐹‘𝑘) <R (𝑦 +R 𝑥) ∧ 𝑦 <R ((𝐹‘𝑘) +R 𝑥)))))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑘,𝑛   𝐴,𝑗,𝑙,𝑢,𝑘   𝐴,𝑚,𝑘   𝑥,𝐴,𝑗,𝑘,𝑦   𝑘,𝐹,𝑛   𝑗,𝐹,𝑙,𝑢   𝑚,𝐹   𝑥,𝐹,𝑦   𝜑,𝑘,𝑛   𝜑,𝑗,𝑥   𝜑,𝑚   𝑛,𝑙,𝑢   𝑚,𝑛

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦,𝑢,𝑙)

Proof of Theorem caucvgsrlembnd

Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		caucvgsr.f	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹:N⟶R)
2		caucvgsr.cau	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ N ∀𝑘 ∈ N (𝑛 <N 𝑘 → ((𝐹‘𝑛) <R ((𝐹‘𝑘) +R [⟨(⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <Q (*Q‘[⟨𝑛, 1o⟩] ~Q )}, {𝑢 ∣ (*Q‘[⟨𝑛, 1o⟩] ~Q ) <Q 𝑢}⟩ +P 1P), 1P⟩] ~R ) ∧ (𝐹‘𝑘) <R ((𝐹‘𝑛) +R [⟨(⟨{𝑙 ∣ 𝑙 <Q (*Q‘[⟨𝑛, 1o⟩] ~Q )}, {𝑢 ∣ (*Q‘[⟨𝑛, 1o⟩] ~Q ) <Q 𝑢}⟩ +P 1P), 1P⟩] ~R ))))
3		caucvgsrlembnd.bnd	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑚 ∈ N 𝐴 <R (𝐹‘𝑚))
4		fveq2 5635	. . . . 5 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → (𝐹‘𝑎) = (𝐹‘𝑏))
5	4	oveq1d 6028	. . . 4 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → ((𝐹‘𝑎) +R 1R) = ((𝐹‘𝑏) +R 1R))
6	5	oveq1d 6028	. . 3 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → (((𝐹‘𝑎) +R 1R) +R (𝐴 ·R -1R)) = (((𝐹‘𝑏) +R 1R) +R (𝐴 ·R -1R)))
7	6	cbvmptv 4183	. 2 ⊢ (𝑎 ∈ N ↦ (((𝐹‘𝑎) +R 1R) +R (𝐴 ·R -1R))) = (𝑏 ∈ N ↦ (((𝐹‘𝑏) +R 1R) +R (𝐴 ·R -1R)))
8	1, 2, 3, 7	caucvgsrlemoffres 8013	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑦 ∈ R ∀𝑥 ∈ R (0R <R 𝑥 → ∃𝑗 ∈ N ∀𝑘 ∈ N (𝑗 <N 𝑘 → ((𝐹‘𝑘) <R (𝑦 +R 𝑥) ∧ 𝑦 <R ((𝐹‘𝑘) +R 𝑥)))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104  {cab 2215  ∀wral 2508  ∃wrex 2509  ⟨cop 3670   class class class wbr 4086   ↦ cmpt 4148  ⟶wf 5320  ‘cfv 5324  (class class class)co 6013  1_oc1o 6570  [cec 6695  Ncnpi 7485   <_N clti 7488   ~_Q ceq 7492  *_Qcrq 7497   <_Q cltq 7498  1_Pc1p 7505   +_P cpp 7506   ~_R cer 7509  Rcnr 7510  0_Rc0r 7511  1_Rc1r 7512  -1_Rcm1r 7513   +_R cplr 7514   ·_R cmr 7515   <_R cltr 7516

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 617  ax-in2 618  ax-io 714  ax-5 1493  ax-7 1494  ax-gen 1495  ax-ie1 1539  ax-ie2 1540  ax-8 1550  ax-10 1551  ax-11 1552  ax-i12 1553  ax-bndl 1555  ax-4 1556  ax-17 1572  ax-i9 1576  ax-ial 1580  ax-i5r 1581  ax-13 2202  ax-14 2203  ax-ext 2211  ax-coll 4202  ax-sep 4205  ax-nul 4213  ax-pow 4262  ax-pr 4297  ax-un 4528  ax-setind 4633  ax-iinf 4684

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 840  df-3or 1003  df-3an 1004  df-tru 1398  df-fal 1401  df-nf 1507  df-sb 1809  df-eu 2080  df-mo 2081  df-clab 2216  df-cleq 2222  df-clel 2225  df-nfc 2361  df-ne 2401  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rmo 2516  df-rab 2517  df-v 2802  df-sbc 3030  df-csb 3126  df-dif 3200  df-un 3202  df-in 3204  df-ss 3211  df-nul 3493  df-pw 3652  df-sn 3673  df-pr 3674  df-op 3676  df-uni 3892  df-int 3927  df-iun 3970  df-br 4087  df-opab 4149  df-mpt 4150  df-tr 4186  df-eprel 4384  df-id 4388  df-po 4391  df-iso 4392  df-iord 4461  df-on 4463  df-suc 4466  df-iom 4687  df-xp 4729  df-rel 4730  df-cnv 4731  df-co 4732  df-dm 4733  df-rn 4734  df-res 4735  df-ima 4736  df-iota 5284  df-fun 5326  df-fn 5327  df-f 5328  df-f1 5329  df-fo 5330  df-f1o 5331  df-fv 5332  df-riota 5966  df-ov 6016  df-oprab 6017  df-mpo 6018  df-1st 6298  df-2nd 6299  df-recs 6466  df-irdg 6531  df-1o 6577  df-2o 6578  df-oadd 6581  df-omul 6582  df-er 6697  df-ec 6699  df-qs 6703  df-ni 7517  df-pli 7518  df-mi 7519  df-lti 7520  df-plpq 7557  df-mpq 7558  df-enq 7560  df-nqqs 7561  df-plqqs 7562  df-mqqs 7563  df-1nqqs 7564  df-rq 7565  df-ltnqqs 7566  df-enq0 7637  df-nq0 7638  df-0nq0 7639  df-plq0 7640  df-mq0 7641  df-inp 7679  df-i1p 7680  df-iplp 7681  df-imp 7682  df-iltp 7683  df-enr 7939  df-nr 7940  df-plr 7941  df-mr 7942  df-ltr 7943  df-0r 7944  df-1r 7945  df-m1r 7946

This theorem is referenced by:  caucvgsr  8015