Theorem h2hlm 31122

Description: The limit sequences of Hilbert space. (Contributed by NM, 6-Jun-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 13-May-2014.) (Proof shortened by Peter Mazsa, 2-Oct-2022.) (New usage is discouraged.)

Hypotheses

Ref	Expression
h2hl.1	⊢ 𝑈 = ⟨⟨ +ℎ , ·ℎ ⟩, normℎ⟩
h2hl.2	⊢ 𝑈 ∈ NrmCVec
h2hl.3	⊢ ℋ = (BaseSet‘𝑈)
h2hl.4	⊢ 𝐷 = (IndMet‘𝑈)
h2hl.5	⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)

Assertion

Ref	Expression
h2hlm	⊢ ⇝𝑣 = ((⇝𝑡‘𝐽) ↾ ( ℋ ↑m ℕ))

Proof of Theorem h2hlm

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-hlim 31114	. . 3 ⊢ ⇝𝑣 = {⟨𝑓, 𝑥⟩ ∣ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦)}
2	1	relopabiv 5786	. 2 ⊢ Rel ⇝𝑣
3		relres 5984	. 2 ⊢ Rel ((⇝𝑡‘𝐽) ↾ ( ℋ ↑m ℕ))
4	1	eleq2i 2848	. . 3 ⊢ (⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ ⇝𝑣 ↔ ⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ {⟨𝑓, 𝑥⟩ ∣ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦)})
5		opabidw 5488	. . 3 ⊢ (⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ {⟨𝑓, 𝑥⟩ ∣ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦)} ↔ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦))
6		h2hl.3	. . . . . . . 8 ⊢ ℋ = (BaseSet‘𝑈)
7	6	hlex 31040	. . . . . . 7 ⊢ ℋ ∈ V
8		nnex 12206	. . . . . . 7 ⊢ ℕ ∈ V
9	7, 8	elmap 8842	. . . . . 6 ⊢ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ↔ 𝑓:ℕ⟶ ℋ)
10	9	anbi1i 632	. . . . 5 ⊢ ((𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ∧ ⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ (⇝𝑡‘𝐽)) ↔ (𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ ⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ (⇝𝑡‘𝐽)))
11		df-br 5095	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥 ↔ ⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ (⇝𝑡‘𝐽))
12		h2hl.5	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
13		h2hl.2	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑈 ∈ NrmCVec
14		h2hl.4	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐷 = (IndMet‘𝑈)
15	6, 14	imsxmet 30834	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑈 ∈ NrmCVec → 𝐷 ∈ (∞Met‘ ℋ))
16	13, 15	mp1i 13	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → 𝐷 ∈ (∞Met‘ ℋ))
17		nnuz 12868	. . . . . . . . 9 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
18		1zzd 12592	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → 1 ∈ ℤ)
19		eqidd 2757	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑓‘𝑘) = (𝑓‘𝑘))
20		id 22	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → 𝑓:ℕ⟶ ℋ)
21	12, 16, 17, 18, 19, 20	lmmbrf 25297	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → (𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥 ↔ (𝑥 ∈ ℋ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑓‘𝑘)𝐷𝑥) < 𝑦)))
22		eluznn 12909	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑘 ∈ ℕ)
23		ffvelcdm 7051	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑓‘𝑘) ∈ ℋ)
24		h2hl.1	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ 𝑈 = ⟨⟨ +ℎ , ·ℎ ⟩, normℎ⟩
25	24, 13, 6, 14	h2hmetdval 31120	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑓‘𝑘) ∈ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑓‘𝑘)𝐷𝑥) = (normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)))
26	23, 25	sylan 588	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑓‘𝑘)𝐷𝑥) = (normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)))
27	26	breq1d 5104	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝑓‘𝑘)𝐷𝑥) < 𝑦 ↔ (normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦))
28	27	an32s 660	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝑓‘𝑘)𝐷𝑥) < 𝑦 ↔ (normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦))
29	22, 28	sylan2 601	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → (((𝑓‘𝑘)𝐷𝑥) < 𝑦 ↔ (normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦))
30	29	anassrs 470	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (((𝑓‘𝑘)𝐷𝑥) < 𝑦 ↔ (normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦))
31	30	ralbidva 3177	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑓‘𝑘)𝐷𝑥) < 𝑦 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦))
32	31	rexbidva 3178	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑓‘𝑘)𝐷𝑥) < 𝑦 ↔ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦))
33	32	ralbidv 3179	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑓‘𝑘)𝐷𝑥) < 𝑦 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦))
34	33	pm5.32da 586	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → ((𝑥 ∈ ℋ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑓‘𝑘)𝐷𝑥) < 𝑦) ↔ (𝑥 ∈ ℋ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦)))
35	21, 34	bitrd 281	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → (𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥 ↔ (𝑥 ∈ ℋ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦)))
36	11, 35	bitr3id 287	. . . . . 6 ⊢ (𝑓:ℕ⟶ ℋ → (⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ (⇝𝑡‘𝐽) ↔ (𝑥 ∈ ℋ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦)))
37	36	pm5.32i 581	. . . . 5 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ ⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ (⇝𝑡‘𝐽)) ↔ (𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦)))
38	10, 37	bitr2i 278	. . . 4 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦)) ↔ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ∧ ⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ (⇝𝑡‘𝐽)))
39		anass 471	. . . 4 ⊢ (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦) ↔ (𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦)))
40		opelres 5964	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ V → (⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ ((⇝𝑡‘𝐽) ↾ ( ℋ ↑m ℕ)) ↔ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ∧ ⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ (⇝𝑡‘𝐽))))
41	40	elv 3453	. . . 4 ⊢ (⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ ((⇝𝑡‘𝐽) ↾ ( ℋ ↑m ℕ)) ↔ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑m ℕ) ∧ ⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ (⇝𝑡‘𝐽)))
42	38, 39, 41	3bitr4i 305	. . 3 ⊢ (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(normℎ‘((𝑓‘𝑘) −ℎ 𝑥)) < 𝑦) ↔ ⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ ((⇝𝑡‘𝐽) ↾ ( ℋ ↑m ℕ)))
43	4, 5, 42	3bitri 299	. 2 ⊢ (⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ ⇝𝑣 ↔ ⟨𝑓, 𝑥⟩ ∈ ((⇝𝑡‘𝐽) ↾ ( ℋ ↑m ℕ)))
44	2, 3, 43	eqrelriiv 5755	1 ⊢ ⇝𝑣 = ((⇝𝑡‘𝐽) ↾ ( ℋ ↑m ℕ))

Syntax hints:   ↔ wb 208   ∧ wa 398   = wceq 1554   ∈ wcel 2136  ∀wral 3070  ∃wrex 3080  Vcvv 3448  ⟨cop 4582   class class class wbr 5094  {copab 5156   ↾ cres 5642  ⟶wf 6506  ‘cfv 6510  (class class class)co 7385   ↑_m cmap 8796  1c1 11064   < clt 11206  ℕcn 12200  ℤ_≥cuz 12829  ℝ⁺crp 12983  ∞Metcxmet 21382  MetOpencmopn 21387  ⇝_𝑡clm 23259  NrmCVeccnv 30726  BaseSetcba 30728  IndMetcims 30733   ℋchba 31061   +_ℎ cva 31062   ·_ℎ csm 31063  norm_ℎcno 31065   −_ℎ cmv 31067   ⇝_𝑣 chli 31069

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1809  ax-4 1823  ax-5 1924  ax-6 1981  ax-7 2022  ax-8 2138  ax-9 2146  ax-10 2169  ax-11 2185  ax-12 2206  ax-ext 2728  ax-rep 5221  ax-sep 5240  ax-nul 5250  ax-pow 5316  ax-pr 5384  ax-un 7707  ax-cnex 11119  ax-resscn 11120  ax-1cn 11121  ax-icn 11122  ax-addcl 11123  ax-addrcl 11124  ax-mulcl 11125  ax-mulrcl 11126  ax-mulcom 11127  ax-addass 11128  ax-mulass 11129  ax-distr 11130  ax-i2m1 11131  ax-1ne0 11132  ax-1rid 11133  ax-rnegex 11134  ax-rrecex 11135  ax-cnre 11136  ax-pre-lttri 11137  ax-pre-lttrn 11138  ax-pre-ltadd 11139  ax-pre-mulgt0 11140  ax-pre-sup 11141  ax-addf 11142  ax-mulf 11143

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 857  df-3or 1096  df-3an 1097  df-tru 1557  df-fal 1567  df-ex 1794  df-nf 1798  df-sb 2085  df-mo 2560  df-eu 2590  df-clab 2735  df-cleq 2748  df-clel 2831  df-nfc 2905  df-ne 2952  df-nel 3056  df-ral 3071  df-rex 3081  df-rmo 3361  df-reu 3362  df-rab 3409  df-v 3450  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4281  df-if 4475  df-pw 4551  df-sn 4577  df-pr 4579  df-op 4583  df-uni 4860  df-iun 4945  df-br 5095  df-opab 5157  df-mpt 5176  df-tr 5202  df-id 5535  df-eprel 5540  df-po 5548  df-so 5549  df-fr 5593  df-we 5595  df-xp 5646  df-rel 5647  df-cnv 5648  df-co 5649  df-dm 5650  df-rn 5651  df-res 5652  df-ima 5653  df-pred 6277  df-ord 6338  df-on 6339  df-lim 6340  df-suc 6341  df-iota 6466  df-fun 6512  df-fn 6513  df-f 6514  df-f1 6515  df-fo 6516  df-f1o 6517  df-fv 6518  df-riota 7342  df-ov 7388  df-oprab 7389  df-mpo 7390  df-om 7836  df-1st 7959  df-2nd 7960  df-frecs 8250  df-wrecs 8281  df-recs 8330  df-rdg 8369  df-er 8666  df-map 8798  df-pm 8799  df-en 8917  df-dom 8918  df-sdom 8919  df-sup 9378  df-inf 9379  df-pnf 11208  df-mnf 11209  df-xr 11210  df-ltxr 11211  df-le 11212  df-sub 11406  df-neg 11407  df-div 11835  df-nn 12201  df-2 12270  df-3 12271  df-n0 12472  df-z 12559  df-uz 12830  df-q 12940  df-rp 12984  df-xneg 13104  df-xadd 13105  df-xmul 13106  df-seq 14005  df-exp 14065  df-cj 15102  df-re 15103  df-im 15104  df-sqrt 15238  df-abs 15239  df-topgen 17448  df-psmet 21389  df-xmet 21390  df-met 21391  df-bl 21392  df-mopn 21393  df-top 22927  df-topon 22944  df-bases 22979  df-lm 23262  df-grpo 30635  df-gid 30636  df-ginv 30637  df-gdiv 30638  df-ablo 30687  df-vc 30701  df-nv 30734  df-va 30737  df-ba 30738  df-sm 30739  df-0v 30740  df-vs 30741  df-nmcv 30742  df-ims 30743  df-hvsub 31113  df-hlim 31114

This theorem is referenced by:  axhcompl-zf  31140  hlimadd  31335  hhlm  31341