Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  elbigolo1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem elbigolo1 44762
Description: A function (into the positive reals) is of order G(x) iff the quotient of the function and G(x) (also a function into the positive reals) is an eventually upper bounded function. (Contributed by AV, 20-May-2020.) (Proof shortened by II, 16-Feb-2023.)
Assertion
Ref Expression
elbigolo1 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → (𝐹 ∈ (Ο‘𝐺) ↔ (𝐹 /f 𝐺) ∈ ≤𝑂(1)))

Proof of Theorem elbigolo1
Dummy variables 𝑚 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 id 22 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+)
2 rpssre 12375 . . . . . . . . . . . . 13 + ⊆ ℝ
32a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹:𝐴⟶ℝ+ → ℝ+ ⊆ ℝ)
41, 3fssd 6504 . . . . . . . . . . 11 (𝐹:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ)
543ad2ant3 1131 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → 𝐹:𝐴⟶ℝ)
65adantr 483 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) → 𝐹:𝐴⟶ℝ)
76ffvelrnda 6827 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) ∧ 𝑦𝐴) → (𝐹𝑦) ∈ ℝ)
8 simplrr 776 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) ∧ 𝑦𝐴) → 𝑚 ∈ ℝ)
9 simpl2 1188 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) → 𝐺:𝐴⟶ℝ+)
109ffvelrnda 6827 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) ∧ 𝑦𝐴) → (𝐺𝑦) ∈ ℝ+)
1110rpregt0d 12416 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) ∧ 𝑦𝐴) → ((𝐺𝑦) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝐺𝑦)))
127, 8, 113jca 1124 . . . . . . 7 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) ∧ 𝑦𝐴) → ((𝐹𝑦) ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ ∧ ((𝐺𝑦) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝐺𝑦))))
13 ledivmul2 11497 . . . . . . . 8 (((𝐹𝑦) ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ ∧ ((𝐺𝑦) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝐺𝑦))) → (((𝐹𝑦) / (𝐺𝑦)) ≤ 𝑚 ↔ (𝐹𝑦) ≤ (𝑚 · (𝐺𝑦))))
1413bicomd 225 . . . . . . 7 (((𝐹𝑦) ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ ∧ ((𝐺𝑦) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝐺𝑦))) → ((𝐹𝑦) ≤ (𝑚 · (𝐺𝑦)) ↔ ((𝐹𝑦) / (𝐺𝑦)) ≤ 𝑚))
1512, 14syl 17 . . . . . 6 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) ∧ 𝑦𝐴) → ((𝐹𝑦) ≤ (𝑚 · (𝐺𝑦)) ↔ ((𝐹𝑦) / (𝐺𝑦)) ≤ 𝑚))
16 id 22 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐺:𝐴⟶ℝ+)
172a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐺:𝐴⟶ℝ+ → ℝ+ ⊆ ℝ)
1816, 17fssd 6504 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐺:𝐴⟶ℝ)
19183ad2ant2 1130 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → 𝐺:𝐴⟶ℝ)
20 reex 10606 . . . . . . . . . . . . 13 ℝ ∈ V
2120ssex 5201 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ⊆ ℝ → 𝐴 ∈ V)
22213ad2ant1 1129 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → 𝐴 ∈ V)
235, 19, 223jca 1124 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → (𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ V))
2423adantr 483 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) → (𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ V))
2524adantr 483 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) ∧ 𝑦𝐴) → (𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ V))
26 ffun 6493 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐺:𝐴⟶ℝ+ → Fun 𝐺)
2726adantl 484 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+) → Fun 𝐺)
2821anim1ci 617 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+) → (𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐴 ∈ V))
29 fex 6965 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐴 ∈ V) → 𝐺 ∈ V)
3028, 29syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+) → 𝐺 ∈ V)
31 0red 10622 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+) → 0 ∈ ℝ)
32 frn 6496 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐺:𝐴⟶ℝ+ → ran 𝐺 ⊆ ℝ+)
33 0nrp 12403 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ¬ 0 ∈ ℝ+
34 id 22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (ran 𝐺 ⊆ ℝ+ → ran 𝐺 ⊆ ℝ+)
3534ssneld 3948 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (ran 𝐺 ⊆ ℝ+ → (¬ 0 ∈ ℝ+ → ¬ 0 ∈ ran 𝐺))
3633, 35mpi 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (ran 𝐺 ⊆ ℝ+ → ¬ 0 ∈ ran 𝐺)
37 df-nel 3111 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (0 ∉ ran 𝐺 ↔ ¬ 0 ∈ ran 𝐺)
3836, 37sylibr 236 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (ran 𝐺 ⊆ ℝ+ → 0 ∉ ran 𝐺)
3932, 38syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐺:𝐴⟶ℝ+ → 0 ∉ ran 𝐺)
4039adantl 484 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+) → 0 ∉ ran 𝐺)
41 suppdm 44710 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((Fun 𝐺𝐺 ∈ V ∧ 0 ∈ ℝ) ∧ 0 ∉ ran 𝐺) → (𝐺 supp 0) = dom 𝐺)
4227, 30, 31, 40, 41syl31anc 1369 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+) → (𝐺 supp 0) = dom 𝐺)
43 fdm 6498 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐺:𝐴⟶ℝ+ → dom 𝐺 = 𝐴)
4443adantl 484 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+) → dom 𝐺 = 𝐴)
4542, 44eqtrd 2855 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+) → (𝐺 supp 0) = 𝐴)
46453adant3 1128 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → (𝐺 supp 0) = 𝐴)
4746eqcomd 2826 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → 𝐴 = (𝐺 supp 0))
4847adantr 483 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) → 𝐴 = (𝐺 supp 0))
4948eleq2d 2896 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) → (𝑦𝐴𝑦 ∈ (𝐺 supp 0)))
5049biimpa 479 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) ∧ 𝑦𝐴) → 𝑦 ∈ (𝐺 supp 0))
51 refdivmptfv 44751 . . . . . . . 8 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ V) ∧ 𝑦 ∈ (𝐺 supp 0)) → ((𝐹 /f 𝐺)‘𝑦) = ((𝐹𝑦) / (𝐺𝑦)))
5225, 50, 51syl2anc 586 . . . . . . 7 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) ∧ 𝑦𝐴) → ((𝐹 /f 𝐺)‘𝑦) = ((𝐹𝑦) / (𝐺𝑦)))
5352breq1d 5052 . . . . . 6 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) ∧ 𝑦𝐴) → (((𝐹 /f 𝐺)‘𝑦) ≤ 𝑚 ↔ ((𝐹𝑦) / (𝐺𝑦)) ≤ 𝑚))
5415, 53bitr4d 284 . . . . 5 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) ∧ 𝑦𝐴) → ((𝐹𝑦) ≤ (𝑚 · (𝐺𝑦)) ↔ ((𝐹 /f 𝐺)‘𝑦) ≤ 𝑚))
5554imbi2d 343 . . . 4 ((((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) ∧ 𝑦𝐴) → ((𝑥𝑦 → (𝐹𝑦) ≤ (𝑚 · (𝐺𝑦))) ↔ (𝑥𝑦 → ((𝐹 /f 𝐺)‘𝑦) ≤ 𝑚)))
5655ralbidva 3183 . . 3 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℝ)) → (∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑦) ≤ (𝑚 · (𝐺𝑦))) ↔ ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → ((𝐹 /f 𝐺)‘𝑦) ≤ 𝑚)))
57562rexbidva 3286 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → (∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑦) ≤ (𝑚 · (𝐺𝑦))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → ((𝐹 /f 𝐺)‘𝑦) ≤ 𝑚)))
58 simp1 1132 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → 𝐴 ⊆ ℝ)
59 ssidd 3969 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → 𝐴𝐴)
60 elbigo2 44757 . . 3 (((𝐺:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴𝐴)) → (𝐹 ∈ (Ο‘𝐺) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑦) ≤ (𝑚 · (𝐺𝑦)))))
6119, 58, 5, 59, 60syl22anc 836 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → (𝐹 ∈ (Ο‘𝐺) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑦) ≤ (𝑚 · (𝐺𝑦)))))
62 refdivmptf 44747 . . . . 5 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ V) → (𝐹 /f 𝐺):(𝐺 supp 0)⟶ℝ)
6323, 62syl 17 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → (𝐹 /f 𝐺):(𝐺 supp 0)⟶ℝ)
6447feq2d 6476 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → ((𝐹 /f 𝐺):𝐴⟶ℝ ↔ (𝐹 /f 𝐺):(𝐺 supp 0)⟶ℝ))
6563, 64mpbird 259 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → (𝐹 /f 𝐺):𝐴⟶ℝ)
66 ello12 14853 . . 3 (((𝐹 /f 𝐺):𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((𝐹 /f 𝐺) ∈ ≤𝑂(1) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → ((𝐹 /f 𝐺)‘𝑦) ≤ 𝑚)))
6765, 58, 66syl2anc 586 . 2 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → ((𝐹 /f 𝐺) ∈ ≤𝑂(1) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → ((𝐹 /f 𝐺)‘𝑦) ≤ 𝑚)))
6857, 61, 673bitr4d 313 1 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐺:𝐴⟶ℝ+𝐹:𝐴⟶ℝ+) → (𝐹 ∈ (Ο‘𝐺) ↔ (𝐹 /f 𝐺) ∈ ≤𝑂(1)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 208  wa 398  w3a 1083   = wceq 1537  wcel 2114  wnel 3110  wral 3125  wrex 3126  Vcvv 3473  wss 3913   class class class wbr 5042  dom cdm 5531  ran crn 5532  Fun wfun 6325  wf 6327  cfv 6331  (class class class)co 7133   supp csupp 7808  cr 10514  0cc0 10515   · cmul 10520   < clt 10653  cle 10654   / cdiv 11275  +crp 12368  ≤𝑂(1)clo1 14824   /f cfdiv 44742  Οcbigo 44752
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2792  ax-rep 5166  ax-sep 5179  ax-nul 5186  ax-pow 5242  ax-pr 5306  ax-un 7439  ax-cnex 10571  ax-resscn 10572  ax-1cn 10573  ax-icn 10574  ax-addcl 10575  ax-addrcl 10576  ax-mulcl 10577  ax-mulrcl 10578  ax-mulcom 10579  ax-addass 10580  ax-mulass 10581  ax-distr 10582  ax-i2m1 10583  ax-1ne0 10584  ax-1rid 10585  ax-rnegex 10586  ax-rrecex 10587  ax-cnre 10588  ax-pre-lttri 10589  ax-pre-lttrn 10590  ax-pre-ltadd 10591  ax-pre-mulgt0 10592
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2653  df-clab 2799  df-cleq 2813  df-clel 2891  df-nfc 2959  df-ne 3007  df-nel 3111  df-ral 3130  df-rex 3131  df-reu 3132  df-rmo 3133  df-rab 3134  df-v 3475  df-sbc 3753  df-csb 3861  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-nul 4270  df-if 4444  df-pw 4517  df-sn 4544  df-pr 4546  df-op 4550  df-uni 4815  df-iun 4897  df-br 5043  df-opab 5105  df-mpt 5123  df-id 5436  df-po 5450  df-so 5451  df-xp 5537  df-rel 5538  df-cnv 5539  df-co 5540  df-dm 5541  df-rn 5542  df-res 5543  df-ima 5544  df-iota 6290  df-fun 6333  df-fn 6334  df-f 6335  df-f1 6336  df-fo 6337  df-f1o 6338  df-fv 6339  df-riota 7091  df-ov 7136  df-oprab 7137  df-mpo 7138  df-of 7387  df-supp 7809  df-er 8267  df-pm 8387  df-en 8488  df-dom 8489  df-sdom 8490  df-pnf 10655  df-mnf 10656  df-xr 10657  df-ltxr 10658  df-le 10659  df-sub 10850  df-neg 10851  df-div 11276  df-rp 12369  df-ico 12723  df-lo1 14828  df-fdiv 44743  df-bigo 44753
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator