Theorem iscau3 25405

Description: Express the Cauchy sequence property in the more conventional three-quantifier form. (Contributed by NM, 19-Dec-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 14-Nov-2013.)

Hypotheses

Ref	Expression
iscau3.2	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
iscau3.3	⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
iscau3.4	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)

Assertion

Ref	Expression
iscau3	⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))))

Distinct variable groups:   𝑗,𝑘,𝑚,𝑥,𝐷   𝑗,𝐹,𝑘,𝑚,𝑥   𝜑,𝑗,𝑘,𝑥   𝑗,𝑋,𝑘,𝑚,𝑥   𝑗,𝑀   𝑗,𝑍,𝑘,𝑥

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑚)   𝑀(𝑥,𝑘,𝑚)   𝑍(𝑚)

Proof of Theorem iscau3

Step	Hyp	Ref	Expression
1		iscau3.3	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
2		iscau2 25404	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥))))
3	1, 2	syl 18	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥))))
4	1	adantr 485	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
5		ssid 3967	. . . . . . 7 ⊢ ℤ ⊆ ℤ
6		simpr 489	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) → (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋)
7		eleq1 2857	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑗) → ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ↔ (𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋))
8		eleq1 2857	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑚) → ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ↔ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋))
9		xmetsym 24472	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) → ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑘)) = ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)))
10	9	fveq2d 6886	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) → ( I ‘((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑘))) = ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))))
11		xmetsym 24472	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋) → ((𝐹‘𝑚)𝐷(𝐹‘𝑗)) = ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚)))
12	11	fveq2d 6886	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋) → ( I ‘((𝐹‘𝑚)𝐷(𝐹‘𝑗))) = ( I ‘((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))))
13		simp1 1152	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
14		simp2l 1216	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋)
15		simp3l 1218	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → (𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋)
16		xmetcl 24456	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋) → ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) ∈ ℝ*)
17	13, 14, 15, 16	syl3anc 1396	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) ∈ ℝ*)
18		simp2r 1217	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋)
19		xmetcl 24456	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) → ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚)) ∈ ℝ*)
20	13, 15, 18, 19	syl3anc 1396	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚)) ∈ ℝ*)
21		simp3r 1219	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → 𝑥 ∈ ℝ)
22	21	rehalfcld 12490	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → (𝑥 / 2) ∈ ℝ)
23	22	rexrd 11258	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → (𝑥 / 2) ∈ ℝ*)
24		xlt2add 13285	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) ∈ ℝ* ∧ ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚)) ∈ ℝ*) ∧ ((𝑥 / 2) ∈ ℝ* ∧ (𝑥 / 2) ∈ ℝ*)) → ((((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < (𝑥 / 2) ∧ ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚)) < (𝑥 / 2)) → (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) < ((𝑥 / 2) +𝑒 (𝑥 / 2))))
25	17, 20, 23, 23, 24	syl22anc 851	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < (𝑥 / 2) ∧ ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚)) < (𝑥 / 2)) → (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) < ((𝑥 / 2) +𝑒 (𝑥 / 2))))
26	22, 22	rexaddd 13259	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((𝑥 / 2) +𝑒 (𝑥 / 2)) = ((𝑥 / 2) + (𝑥 / 2)))
27	21	recnd 11236	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → 𝑥 ∈ ℂ)
28	27	2halvesd 12489	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((𝑥 / 2) + (𝑥 / 2)) = 𝑥)
29	26, 28	eqtrd 2804	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((𝑥 / 2) +𝑒 (𝑥 / 2)) = 𝑥)
30	29	breq2d 5125	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) < ((𝑥 / 2) +𝑒 (𝑥 / 2)) ↔ (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥))
31		xmettri 24476	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋)) → ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) ≤ (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))))
32	13, 14, 18, 15, 31	syl13anc 1397	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) ≤ (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))))
33		xmetcl 24456	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) → ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) ∈ ℝ*)
34	13, 14, 18, 33	syl3anc 1396	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) ∈ ℝ*)
35	17, 20	xaddcld 13326	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) ∈ ℝ*)
36	21	rexrd 11258	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → 𝑥 ∈ ℝ*)
37		xrlelttr 13180	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) ∈ ℝ* ∧ (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) ∈ ℝ* ∧ 𝑥 ∈ ℝ*) → ((((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) ≤ (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) ∧ (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥) → ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))
38	34, 35, 36, 37	syl3anc 1396	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) ≤ (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) ∧ (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥) → ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))
39	32, 38	mpand 707	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥 → ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))
40	30, 39	sylbid 243	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) +𝑒 ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) < ((𝑥 / 2) +𝑒 (𝑥 / 2)) → ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))
41	25, 40	syld 48	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < (𝑥 / 2) ∧ ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚)) < (𝑥 / 2)) → ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))
42		ovex 7444	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) ∈ V
43		fvi 6958	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) ∈ V → ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) = ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)))
44	42, 43	ax-mp 5	. . . . . . . . . 10 ⊢ ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) = ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))
45	44	breq1i 5120	. . . . . . . . 9 ⊢ (( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) < (𝑥 / 2) ↔ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < (𝑥 / 2))
46		ovex 7444	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚)) ∈ V
47		fvi 6958	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚)) ∈ V → ( I ‘((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) = ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚)))
48	46, 47	ax-mp 5	. . . . . . . . . 10 ⊢ ( I ‘((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) = ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))
49	48	breq1i 5120	. . . . . . . . 9 ⊢ (( I ‘((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) < (𝑥 / 2) ↔ ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚)) < (𝑥 / 2))
50	45, 49	anbi12i 639	. . . . . . . 8 ⊢ ((( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) < (𝑥 / 2) ∧ ( I ‘((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) < (𝑥 / 2)) ↔ (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < (𝑥 / 2) ∧ ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚)) < (𝑥 / 2)))
51		ovex 7444	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) ∈ V
52		fvi 6958	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) ∈ V → ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))) = ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)))
53	51, 52	ax-mp 5	. . . . . . . . 9 ⊢ ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))) = ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))
54	53	breq1i 5120	. . . . . . . 8 ⊢ (( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥 ↔ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥)
55	41, 50, 54	3imtr4g 299	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑚) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → ((( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) < (𝑥 / 2) ∧ ( I ‘((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑚))) < (𝑥 / 2)) → ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥))
56	5, 6, 7, 8, 10, 12, 55	cau3lem 15405	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) < 𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥)))
57	4, 56	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ)) → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) < 𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥)))
58	44	breq1i 5120	. . . . . . . . . 10 ⊢ (( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) < 𝑥 ↔ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥)
59	58	anbi2i 634	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) < 𝑥) ↔ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥))
60		df-3an 1103	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥) ↔ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥))
61	59, 60	bitr4i 281	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) < 𝑥) ↔ (𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥))
62	61	ralbii 3117	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) < 𝑥) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥))
63	62	rexbii 3118	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) < 𝑥) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥))
64	63	ralbii 3117	. . . . 5 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗))) < 𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥))
65	54	ralbii 3117	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥 ↔ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥)
66	65	anbi2i 634	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥) ↔ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))
67		df-3an 1103	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥) ↔ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))
68	66, 67	bitr4i 281	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥) ↔ (𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))
69	68	ralbii 3117	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))
70	69	rexbii 3118	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))
71	70	ralbii 3117	. . . . 5 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)( I ‘((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚))) < 𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))
72	57, 64, 71	3bitr3g 316	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ)) → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥)))
73		iscau3.4	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
74	73	adantr 485	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ)) → 𝑀 ∈ ℤ)
75		iscau3.2	. . . . . . 7 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
76	75	rexuz3 15399	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥)))
77	74, 76	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ)) → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥)))
78	77	ralbidv 3194	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ)) → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥)))
79	72, 78	bitr4d 285	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ)) → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥)))
80	79	pm5.32da 589	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑗)) < 𝑥)) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))))
81	3, 80	bitrd 282	1 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑘)𝐷(𝐹‘𝑚)) < 𝑥))))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∧ w3a 1101   = wceq 1567   ∈ wcel 2149  ∀wral 3085  ∃wrex 3095  Vcvv 3463   class class class wbr 5113   I cid 5556  dom cdm 5662  ‘cfv 6537  (class class class)co 7411   ↑_pm cpm 8824  ℂcc 11097  ℝcr 11098   + caddc 11102  ℝ^*cxr 11241   < clt 11242   ≤ cle 11243   / cdiv 11870  2c2 12294  ℤcz 12590  ℤ_≥cuz 12861  ℝ⁺crp 13015   +_𝑒 cxad 13134  ∞Metcxmet 21475  Cauccau 25380

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733  ax-cnex 11155  ax-resscn 11156  ax-1cn 11157  ax-icn 11158  ax-addcl 11159  ax-addrcl 11160  ax-mulcl 11161  ax-mulrcl 11162  ax-mulcom 11163  ax-addass 11164  ax-mulass 11165  ax-distr 11166  ax-i2m1 11167  ax-1ne0 11168  ax-1rid 11169  ax-rnegex 11170  ax-rrecex 11171  ax-cnre 11172  ax-pre-lttri 11173  ax-pre-lttrn 11174  ax-pre-ltadd 11175  ax-pre-mulgt0 11176

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4877  df-iun 4962  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7862  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-er 8693  df-map 8825  df-pm 8826  df-en 8943  df-dom 8944  df-sdom 8945  df-pnf 11244  df-mnf 11245  df-xr 11246  df-ltxr 11247  df-le 11248  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11871  df-nn 12233  df-2 12302  df-z 12591  df-uz 12862  df-rp 13016  df-xneg 13136  df-xadd 13137  df-psmet 21482  df-xmet 21483  df-bl 21485  df-cau 25383

This theorem is referenced by:  iscau4  25406  caucfil  25410  cmetcaulem  25415  heibor1lem  38347