Theorem h2hcau 31075

Description: The Cauchy sequences of Hilbert space. (Contributed by NM, 6-Jun-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 13-May-2014.) (New usage is discouraged.)

Hypotheses

Ref	Expression
h2hc.1	⊢ 𝑈 = ⟨⟨ +ℎ , ·ℎ ⟩, normℎ⟩
h2hc.2	⊢ 𝑈 ∈ NrmCVec
h2hc.3	⊢ ℋ = (BaseSet‘𝑈)
h2hc.4	⊢ 𝐷 = (IndMet‘𝑈)

Assertion

Ref	Expression
h2hcau	⊢ Cauchy = ((Cau‘𝐷) ∩ ( ℋ ↑m ℕ))

Proof of Theorem h2hcau

Dummy variables 𝑓 𝑗 𝑘 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-rab 3393	. 2 ⊢ {𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ∣ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))) < 𝑥} = {𝑓 ∣ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))) < 𝑥)}
2		df-hcau 31069	. 2 ⊢ Cauchy = {𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ∣ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))) < 𝑥}
3		elin 3906	. . . 4 ⊢ (𝑓 ∈ ((Cau‘𝐷) ∩ ( ℋ ↑m ℕ)) ↔ (𝑓 ∈ (Cau‘𝐷) ∧ 𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ)))
4		ancom 461	. . . 4 ⊢ ((𝑓 ∈ (Cau‘𝐷) ∧ 𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ)) ↔ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ∧ 𝑓 ∈ (Cau‘𝐷)))
5		h2hc.3	. . . . . . . 8 ⊢ ℋ = (BaseSet‘𝑈)
6	5	hlex 30994	. . . . . . 7 ⊢ ℋ ∈ V
7		nnex 12178	. . . . . . 7 ⊢ ℕ ∈ V
8	6, 7	elmap 8816	. . . . . 6 ⊢ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ↔ 𝑓:ℕ⟶ ℋ)
9		nnuz 12825	. . . . . . . 8 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
10		h2hc.2	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑈 ∈ NrmCVec
11		h2hc.4	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐷 = (IndMet‘𝑈)
12	5, 11	imsxmet 30788	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑈 ∈ NrmCVec → 𝐷 ∈ (∞Met‘ ℋ))
13	10, 12	mp1i 13	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → 𝐷 ∈ (∞Met‘ ℋ))
14		1zzd 12556	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → 1 ∈ ℤ)
15		eqidd 2741	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑓‘𝑘) = (𝑓‘𝑘))
16		eqidd 2741	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (𝑓‘𝑗) = (𝑓‘𝑗))
17		id 22	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → 𝑓:ℕ⟶ ℋ)
18	9, 13, 14, 15, 16, 17	iscauf 25272	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → (𝑓 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑓‘𝑗)𝐷(𝑓‘𝑘)) < 𝑥))
19		ffvelcdm 7029	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (𝑓‘𝑗) ∈ ℋ)
20	19	adantr 481	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (𝑓‘𝑗) ∈ ℋ)
21		eluznn 12866	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑘 ∈ ℕ)
22		ffvelcdm 7029	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑓‘𝑘) ∈ ℋ)
23	21, 22	sylan2 599	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → (𝑓‘𝑘) ∈ ℋ)
24	23	anassrs 468	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (𝑓‘𝑘) ∈ ℋ)
25		h2hc.1	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝑈 = ⟨⟨ +ℎ , ·ℎ ⟩, normℎ⟩
26	25, 10, 5, 11	h2hmetdval 31074	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑓‘𝑗) ∈ ℋ ∧ (𝑓‘𝑘) ∈ ℋ) → ((𝑓‘𝑗)𝐷(𝑓‘𝑘)) = (normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))))
27	20, 24, 26	syl2anc 590	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → ((𝑓‘𝑗)𝐷(𝑓‘𝑘)) = (normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))))
28	27	breq1d 5089	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (((𝑓‘𝑗)𝐷(𝑓‘𝑘)) < 𝑥 ↔ (normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))) < 𝑥))
29	28	ralbidva 3161	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑓‘𝑗)𝐷(𝑓‘𝑘)) < 𝑥 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))) < 𝑥))
30	29	rexbidva 3162	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → (∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑓‘𝑗)𝐷(𝑓‘𝑘)) < 𝑥 ↔ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))) < 𝑥))
31	30	ralbidv 3163	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑓‘𝑗)𝐷(𝑓‘𝑘)) < 𝑥 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))) < 𝑥))
32	18, 31	bitrd 280	. . . . . 6 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → (𝑓 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))) < 𝑥))
33	8, 32	sylbi 218	. . . . 5 ⊢ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) → (𝑓 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))) < 𝑥))
34	33	pm5.32i 579	. . . 4 ⊢ ((𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ∧ 𝑓 ∈ (Cau‘𝐷)) ↔ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))) < 𝑥))
35	3, 4, 34	3bitri 298	. . 3 ⊢ (𝑓 ∈ ((Cau‘𝐷) ∩ ( ℋ ↑m ℕ)) ↔ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))) < 𝑥))
36	35	eqabi 2875	. 2 ⊢ ((Cau‘𝐷) ∩ ( ℋ ↑m ℕ)) = {𝑓 ∣ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑗) −ℎ (𝑓‘𝑘))) < 𝑥)}
37	1, 2, 36	3eqtr4i 2773	1 ⊢ Cauchy = ((Cau‘𝐷) ∩ ( ℋ ↑m ℕ))

Syntax hints:   ↔ wb 207   ∧ wa 396   = wceq 1547   ∈ wcel 2119  {cab 2718  ∀wral 3054  ∃wrex 3064  {crab 3392   ∩ cin 3889  ⟨cop 4568   class class class wbr 5079  ⟶wf 6488  ‘cfv 6492  (class class class)co 7363   ↑_m cmap 8770  1c1 11037   < clt 11177  ℕcn 12172  ℤ_≥cuz 12786  ℝ⁺crp 12940  ∞Metcxmet 21339  Cauccau 25245  NrmCVeccnv 30680  BaseSetcba 30682  IndMetcims 30687   ℋchba 31015   +_ℎ cva 31016   ·_ℎ csm 31017  norm_ℎcno 31019   −_ℎ cmv 31021  Cauchyccauold 31022

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2712  ax-rep 5206  ax-sep 5225  ax-nul 5235  ax-pow 5301  ax-pr 5369  ax-un 7685  ax-cnex 11092  ax-resscn 11093  ax-1cn 11094  ax-icn 11095  ax-addcl 11096  ax-addrcl 11097  ax-mulcl 11098  ax-mulrcl 11099  ax-mulcom 11100  ax-addass 11101  ax-mulass 11102  ax-distr 11103  ax-i2m1 11104  ax-1ne0 11105  ax-1rid 11106  ax-rnegex 11107  ax-rrecex 11108  ax-cnre 11109  ax-pre-lttri 11110  ax-pre-lttrn 11111  ax-pre-ltadd 11112  ax-pre-mulgt0 11113  ax-pre-sup 11114  ax-addf 11115  ax-mulf 11116

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2719  df-cleq 2732  df-clel 2815  df-nfc 2889  df-ne 2936  df-nel 3040  df-ral 3055  df-rex 3065  df-rmo 3345  df-reu 3346  df-rab 3393  df-v 3434  df-sbc 3731  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4269  df-if 4462  df-pw 4538  df-sn 4563  df-pr 4565  df-op 4569  df-uni 4846  df-iun 4930  df-br 5080  df-opab 5142  df-mpt 5161  df-tr 5187  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7320  df-ov 7366  df-oprab 7367  df-mpo 7368  df-om 7814  df-1st 7938  df-2nd 7939  df-frecs 8228  df-wrecs 8259  df-recs 8308  df-rdg 8346  df-er 8640  df-map 8772  df-pm 8773  df-en 8891  df-dom 8892  df-sdom 8893  df-sup 9352  df-pnf 11179  df-mnf 11180  df-xr 11181  df-ltxr 11182  df-le 11183  df-sub 11377  df-neg 11378  df-div 11806  df-nn 12173  df-2 12242  df-3 12243  df-n0 12436  df-z 12523  df-uz 12787  df-rp 12941  df-xneg 13061  df-xadd 13062  df-seq 13962  df-exp 14022  df-cj 15059  df-re 15060  df-im 15061  df-sqrt 15195  df-abs 15196  df-psmet 21346  df-xmet 21347  df-met 21348  df-bl 21349  df-cau 25248  df-grpo 30589  df-gid 30590  df-ginv 30591  df-gdiv 30592  df-ablo 30641  df-vc 30655  df-nv 30688  df-va 30691  df-ba 30692  df-sm 30693  df-0v 30694  df-vs 30695  df-nmcv 30696  df-ims 30697  df-hvsub 31067  df-hcau 31069

This theorem is referenced by:  axhcompl-zf  31094  hhcau  31294