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Theorem caucvgrlem2 14693
Description: Lemma for caucvgr 14694. (Contributed by NM, 4-Apr-2005.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 8-May-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
caucvgr.1 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
caucvgr.2 (𝜑𝐹:𝐴⟶ℂ)
caucvgr.3 (𝜑 → sup(𝐴, ℝ*, < ) = +∞)
caucvgr.4 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝐴𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) < 𝑥))
caucvgrlem2.5 𝐻:ℂ⟶ℝ
caucvgrlem2.6 (((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (𝐹𝑗) ∈ ℂ) → (abs‘((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗)))) ≤ (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))))
Assertion
Ref Expression
caucvgrlem2 (𝜑 → (𝑛𝐴 ↦ (𝐻‘(𝐹𝑛))) ⇝𝑟 ( ⇝𝑟 ‘(𝐻𝐹)))
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
StepHypRef Expression
1 caucvgrlem2.5 . . 3 𝐻:ℂ⟶ℝ
2 caucvgr.2 . . 3 (𝜑𝐹:𝐴⟶ℂ)
3 fcompt 6593 . . 3 ((𝐻:ℂ⟶ℝ ∧ 𝐹:𝐴⟶ℂ) → (𝐻𝐹) = (𝑛𝐴 ↦ (𝐻‘(𝐹𝑛))))
41, 2, 3sylancr 581 . 2 (𝜑 → (𝐻𝐹) = (𝑛𝐴 ↦ (𝐻‘(𝐹𝑛))))
5 caucvgr.1 . . . . 5 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
6 fco 6242 . . . . . 6 ((𝐻:ℂ⟶ℝ ∧ 𝐹:𝐴⟶ℂ) → (𝐻𝐹):𝐴⟶ℝ)
71, 2, 6sylancr 581 . . . . 5 (𝜑 → (𝐻𝐹):𝐴⟶ℝ)
8 caucvgr.3 . . . . 5 (𝜑 → sup(𝐴, ℝ*, < ) = +∞)
9 caucvgr.4 . . . . . 6 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝐴𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) < 𝑥))
102ad2antrr 717 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
11 simprr 789 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → 𝑘𝐴)
1210, 11ffvelrnd 6552 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
13 simprl 787 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → 𝑗𝐴)
1410, 13ffvelrnd 6552 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → (𝐹𝑗) ∈ ℂ)
15 caucvgrlem2.6 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (𝐹𝑗) ∈ ℂ) → (abs‘((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗)))) ≤ (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))))
1612, 14, 15syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → (abs‘((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗)))) ≤ (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))))
171ffvelrni 6550 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐹𝑘) ∈ ℂ → (𝐻‘(𝐹𝑘)) ∈ ℝ)
1812, 17syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → (𝐻‘(𝐹𝑘)) ∈ ℝ)
191ffvelrni 6550 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐹𝑗) ∈ ℂ → (𝐻‘(𝐹𝑗)) ∈ ℝ)
2014, 19syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → (𝐻‘(𝐹𝑗)) ∈ ℝ)
2118, 20resubcld 10714 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → ((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗))) ∈ ℝ)
2221recnd 10324 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → ((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗))) ∈ ℂ)
2322abscld 14463 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → (abs‘((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗)))) ∈ ℝ)
2412, 14subcld 10648 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → ((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗)) ∈ ℂ)
2524abscld 14463 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) ∈ ℝ)
26 rpre 12039 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℝ)
2726ad2antlr 718 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → 𝑥 ∈ ℝ)
28 lelttr 10384 . . . . . . . . . . . . . 14 (((abs‘((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗)))) ∈ ℝ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (((abs‘((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗)))) ≤ (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) < 𝑥) → (abs‘((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗)))) < 𝑥))
2923, 25, 27, 28syl3anc 1490 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → (((abs‘((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗)))) ≤ (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) < 𝑥) → (abs‘((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗)))) < 𝑥))
3016, 29mpand 686 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → ((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) < 𝑥 → (abs‘((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗)))) < 𝑥))
31 fvco3 6466 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹:𝐴⟶ℂ ∧ 𝑘𝐴) → ((𝐻𝐹)‘𝑘) = (𝐻‘(𝐹𝑘)))
3210, 11, 31syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → ((𝐻𝐹)‘𝑘) = (𝐻‘(𝐹𝑘)))
33 fvco3 6466 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹:𝐴⟶ℂ ∧ 𝑗𝐴) → ((𝐻𝐹)‘𝑗) = (𝐻‘(𝐹𝑗)))
3410, 13, 33syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → ((𝐻𝐹)‘𝑗) = (𝐻‘(𝐹𝑗)))
3532, 34oveq12d 6862 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → (((𝐻𝐹)‘𝑘) − ((𝐻𝐹)‘𝑗)) = ((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗))))
3635fveq2d 6381 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → (abs‘(((𝐻𝐹)‘𝑘) − ((𝐻𝐹)‘𝑗))) = (abs‘((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗)))))
3736breq1d 4821 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → ((abs‘(((𝐻𝐹)‘𝑘) − ((𝐻𝐹)‘𝑗))) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐻‘(𝐹𝑘)) − (𝐻‘(𝐹𝑗)))) < 𝑥))
3830, 37sylibrd 250 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → ((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) < 𝑥 → (abs‘(((𝐻𝐹)‘𝑘) − ((𝐻𝐹)‘𝑗))) < 𝑥))
3938imim2d 57 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐴)) → ((𝑗𝑘 → (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) < 𝑥) → (𝑗𝑘 → (abs‘(((𝐻𝐹)‘𝑘) − ((𝐻𝐹)‘𝑗))) < 𝑥)))
4039anassrs 459 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝐴) ∧ 𝑘𝐴) → ((𝑗𝑘 → (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) < 𝑥) → (𝑗𝑘 → (abs‘(((𝐻𝐹)‘𝑘) − ((𝐻𝐹)‘𝑗))) < 𝑥)))
4140ralimdva 3109 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝐴) → (∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) < 𝑥) → ∀𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (abs‘(((𝐻𝐹)‘𝑘) − ((𝐻𝐹)‘𝑗))) < 𝑥)))
4241reximdva 3163 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → (∃𝑗𝐴𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) < 𝑥) → ∃𝑗𝐴𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (abs‘(((𝐻𝐹)‘𝑘) − ((𝐻𝐹)‘𝑗))) < 𝑥)))
4342ralimdva 3109 . . . . . 6 (𝜑 → (∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝐴𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐹𝑗))) < 𝑥) → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝐴𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (abs‘(((𝐻𝐹)‘𝑘) − ((𝐻𝐹)‘𝑗))) < 𝑥)))
449, 43mpd 15 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝐴𝑘𝐴 (𝑗𝑘 → (abs‘(((𝐻𝐹)‘𝑘) − ((𝐻𝐹)‘𝑗))) < 𝑥))
455, 7, 8, 44caurcvgr 14692 . . . 4 (𝜑 → (𝐻𝐹) ⇝𝑟 (lim sup‘(𝐻𝐹)))
46 rlimrel 14512 . . . . 5 Rel ⇝𝑟
4746releldmi 5533 . . . 4 ((𝐻𝐹) ⇝𝑟 (lim sup‘(𝐻𝐹)) → (𝐻𝐹) ∈ dom ⇝𝑟 )
4845, 47syl 17 . . 3 (𝜑 → (𝐻𝐹) ∈ dom ⇝𝑟 )
49 ax-resscn 10248 . . . . 5 ℝ ⊆ ℂ
50 fss 6238 . . . . 5 (((𝐻𝐹):𝐴⟶ℝ ∧ ℝ ⊆ ℂ) → (𝐻𝐹):𝐴⟶ℂ)
517, 49, 50sylancl 580 . . . 4 (𝜑 → (𝐻𝐹):𝐴⟶ℂ)
5251, 8rlimdm 14570 . . 3 (𝜑 → ((𝐻𝐹) ∈ dom ⇝𝑟 ↔ (𝐻𝐹) ⇝𝑟 ( ⇝𝑟 ‘(𝐻𝐹))))
5348, 52mpbid 223 . 2 (𝜑 → (𝐻𝐹) ⇝𝑟 ( ⇝𝑟 ‘(𝐻𝐹)))
544, 53eqbrtrrd 4835 1 (𝜑 → (𝑛𝐴 ↦ (𝐻‘(𝐹𝑛))) ⇝𝑟 ( ⇝𝑟 ‘(𝐻𝐹)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384   = wceq 1652  wcel 2155  wral 3055  wrex 3056  wss 3734   class class class wbr 4811  cmpt 4890  dom cdm 5279  ccom 5283  wf 6066  cfv 6070  (class class class)co 6844  supcsup 8555  cc 10189  cr 10190  +∞cpnf 10327  *cxr 10329   < clt 10330  cle 10331  cmin 10522  +crp 12031  abscabs 14262  lim supclsp 14489  𝑟 crli 14504
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-sep 4943  ax-nul 4951  ax-pow 5003  ax-pr 5064  ax-un 7149  ax-cnex 10247  ax-resscn 10248  ax-1cn 10249  ax-icn 10250  ax-addcl 10251  ax-addrcl 10252  ax-mulcl 10253  ax-mulrcl 10254  ax-mulcom 10255  ax-addass 10256  ax-mulass 10257  ax-distr 10258  ax-i2m1 10259  ax-1ne0 10260  ax-1rid 10261  ax-rnegex 10262  ax-rrecex 10263  ax-cnre 10264  ax-pre-lttri 10265  ax-pre-lttrn 10266  ax-pre-ltadd 10267  ax-pre-mulgt0 10268  ax-pre-sup 10269
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3599  df-csb 3694  df-dif 3737  df-un 3739  df-in 3741  df-ss 3748  df-pss 3750  df-nul 4082  df-if 4246  df-pw 4319  df-sn 4337  df-pr 4339  df-tp 4341  df-op 4343  df-uni 4597  df-iun 4680  df-br 4812  df-opab 4874  df-mpt 4891  df-tr 4914  df-id 5187  df-eprel 5192  df-po 5200  df-so 5201  df-fr 5238  df-we 5240  df-xp 5285  df-rel 5286  df-cnv 5287  df-co 5288  df-dm 5289  df-rn 5290  df-res 5291  df-ima 5292  df-pred 5867  df-ord 5913  df-on 5914  df-lim 5915  df-suc 5916  df-iota 6033  df-fun 6072  df-fn 6073  df-f 6074  df-f1 6075  df-fo 6076  df-f1o 6077  df-fv 6078  df-riota 6805  df-ov 6847  df-oprab 6848  df-mpt2 6849  df-om 7266  df-2nd 7369  df-wrecs 7612  df-recs 7674  df-rdg 7712  df-er 7949  df-pm 8065  df-en 8163  df-dom 8164  df-sdom 8165  df-sup 8557  df-inf 8558  df-pnf 10332  df-mnf 10333  df-xr 10334  df-ltxr 10335  df-le 10336  df-sub 10524  df-neg 10525  df-div 10941  df-nn 11277  df-2 11337  df-3 11338  df-n0 11541  df-z 11627  df-uz 11890  df-rp 12032  df-ico 12386  df-seq 13012  df-exp 13071  df-cj 14127  df-re 14128  df-im 14129  df-sqrt 14263  df-abs 14264  df-limsup 14490  df-rlim 14508
This theorem is referenced by:  caucvgr  14694
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