Theorem iscauf 23601

Description: Express the property "𝐹 is a Cauchy sequence of metric 𝐷 " presupposing 𝐹 is a function. (Contributed by NM, 24-Jul-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 23-Dec-2013.)

Hypotheses

Ref	Expression
iscau3.2	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
iscau3.3	⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
iscau3.4	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
iscau4.5	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) = 𝐴)
iscau4.6	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑗) = 𝐵)
iscauf.7	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶𝑋)

Assertion

Ref	Expression
iscauf	⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐵𝐷𝐴) < 𝑥))

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

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑥,𝑗,𝑘)   𝐵(𝑥,𝑗,𝑘)   𝑀(𝑥,𝑘)

Proof of Theorem iscauf

Step	Hyp	Ref	Expression
1		iscau3.3	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
2		elfvdm 6528	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝑋 ∈ dom ∞Met)
3	1, 2	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ dom ∞Met)
4		cnex 10414	. . . . 5 ⊢ ℂ ∈ V
5	3, 4	jctir 513	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ dom ∞Met ∧ ℂ ∈ V))
6		iscauf.7	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶𝑋)
7		iscau3.2	. . . . . 6 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
8		uzssz 12076	. . . . . . 7 ⊢ (ℤ≥‘𝑀) ⊆ ℤ
9		zsscn 11799	. . . . . . 7 ⊢ ℤ ⊆ ℂ
10	8, 9	sstri 3860	. . . . . 6 ⊢ (ℤ≥‘𝑀) ⊆ ℂ
11	7, 10	eqsstri 3884	. . . . 5 ⊢ 𝑍 ⊆ ℂ
12	6, 11	jctir 513	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐹:𝑍⟶𝑋 ∧ 𝑍 ⊆ ℂ))
13		elpm2r 8222	. . . 4 ⊢ (((𝑋 ∈ dom ∞Met ∧ ℂ ∈ V) ∧ (𝐹:𝑍⟶𝑋 ∧ 𝑍 ⊆ ℂ)) → 𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ))
14	5, 12, 13	syl2anc 576	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ))
15	14	biantrurd 525	. 2 ⊢ (𝜑 → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥))))
16	1	adantr 473	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
17		iscau4.6	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑗) = 𝐵)
18	17	adantrr 705	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → (𝐹‘𝑗) = 𝐵)
19	6	adantr 473	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → 𝐹:𝑍⟶𝑋)
20		simprl 759	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → 𝑗 ∈ 𝑍)
21	19, 20	ffvelrnd 6675	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → (𝐹‘𝑗) ∈ 𝑋)
22	18, 21	eqeltrrd 2860	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → 𝐵 ∈ 𝑋)
23	7	uztrn2 12074	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑘 ∈ 𝑍)
24		iscau4.5	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) = 𝐴)
25	23, 24	sylan2 584	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → (𝐹‘𝑘) = 𝐴)
26		ffvelrn 6672	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹:𝑍⟶𝑋 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋)
27	6, 23, 26	syl2an 587	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑋)
28	25, 27	eqeltrrd 2860	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → 𝐴 ∈ 𝑋)
29		xmetsym 22675	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐵 ∈ 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → (𝐵𝐷𝐴) = (𝐴𝐷𝐵))
30	16, 22, 28, 29	syl3anc 1352	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → (𝐵𝐷𝐴) = (𝐴𝐷𝐵))
31	30	breq1d 4935	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → ((𝐵𝐷𝐴) < 𝑥 ↔ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥))
32		fdm 6349	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐹:𝑍⟶𝑋 → dom 𝐹 = 𝑍)
33	32	eleq2d 2844	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹:𝑍⟶𝑋 → (𝑘 ∈ dom 𝐹 ↔ 𝑘 ∈ 𝑍))
34	33	biimpar 470	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹:𝑍⟶𝑋 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝑘 ∈ dom 𝐹)
35	6, 23, 34	syl2an 587	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → 𝑘 ∈ dom 𝐹)
36	35, 28	jca 504	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → (𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋))
37	36	biantrurd 525	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → ((𝐴𝐷𝐵) < 𝑥 ↔ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥)))
38		df-3an 1071	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥) ↔ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) ∧ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥))
39	37, 38	syl6bbr 281	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → ((𝐴𝐷𝐵) < 𝑥 ↔ (𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥)))
40	31, 39	bitrd 271	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → ((𝐵𝐷𝐴) < 𝑥 ↔ (𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥)))
41	40	anassrs 460	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → ((𝐵𝐷𝐴) < 𝑥 ↔ (𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥)))
42	41	ralbidva 3139	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐵𝐷𝐴) < 𝑥 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥)))
43	42	rexbidva 3234	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐵𝐷𝐴) < 𝑥 ↔ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥)))
44	43	ralbidv 3140	. 2 ⊢ (𝜑 → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐵𝐷𝐴) < 𝑥 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥)))
45		iscau3.4	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
46	7, 1, 45, 24, 17	iscau4 23600	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm ℂ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝐴𝐷𝐵) < 𝑥))))
47	15, 44, 46	3bitr4rd 304	1 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐵𝐷𝐴) < 𝑥))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 387   ∧ w3a 1069   = wceq 1508   ∈ wcel 2051  ∀wral 3081  ∃wrex 3082  Vcvv 3408   ⊆ wss 3822   class class class wbr 4925  dom cdm 5403  ⟶wf 6181  ‘cfv 6185  (class class class)co 6974   ↑_pm cpm 8205  ℂcc 10331   < clt 10472  ℤcz 11791  ℤ_≥cuz 12056  ℝ⁺crp 12202  ∞Metcxmet 20247  Cauccau 23574

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1759  ax-4 1773  ax-5 1870  ax-6 1929  ax-7 1966  ax-8 2053  ax-9 2060  ax-10 2080  ax-11 2094  ax-12 2107  ax-13 2302  ax-ext 2743  ax-sep 5056  ax-nul 5063  ax-pow 5115  ax-pr 5182  ax-un 7277  ax-cnex 10389  ax-resscn 10390  ax-1cn 10391  ax-icn 10392  ax-addcl 10393  ax-addrcl 10394  ax-mulcl 10395  ax-mulrcl 10396  ax-mulcom 10397  ax-addass 10398  ax-mulass 10399  ax-distr 10400  ax-i2m1 10401  ax-1ne0 10402  ax-1rid 10403  ax-rnegex 10404  ax-rrecex 10405  ax-cnre 10406  ax-pre-lttri 10407  ax-pre-lttrn 10408  ax-pre-ltadd 10409  ax-pre-mulgt0 10410

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 835  df-3or 1070  df-3an 1071  df-tru 1511  df-ex 1744  df-nf 1748  df-sb 2017  df-mo 2548  df-eu 2585  df-clab 2752  df-cleq 2764  df-clel 2839  df-nfc 2911  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3086  df-rex 3087  df-reu 3088  df-rmo 3089  df-rab 3090  df-v 3410  df-sbc 3675  df-csb 3780  df-dif 3825  df-un 3827  df-in 3829  df-ss 3836  df-nul 4173  df-if 4345  df-pw 4418  df-sn 4436  df-pr 4438  df-op 4442  df-uni 4709  df-iun 4790  df-br 4926  df-opab 4988  df-mpt 5005  df-id 5308  df-po 5322  df-so 5323  df-xp 5409  df-rel 5410  df-cnv 5411  df-co 5412  df-dm 5413  df-rn 5414  df-res 5415  df-ima 5416  df-iota 6149  df-fun 6187  df-fn 6188  df-f 6189  df-f1 6190  df-fo 6191  df-f1o 6192  df-fv 6193  df-riota 6935  df-ov 6977  df-oprab 6978  df-mpo 6979  df-1st 7499  df-2nd 7500  df-er 8087  df-map 8206  df-pm 8207  df-en 8305  df-dom 8306  df-sdom 8307  df-pnf 10474  df-mnf 10475  df-xr 10476  df-ltxr 10477  df-le 10478  df-sub 10670  df-neg 10671  df-div 11097  df-2 11501  df-z 11792  df-uz 12057  df-rp 12203  df-xneg 12322  df-xadd 12323  df-psmet 20254  df-xmet 20255  df-bl 20257  df-cau 23577

This theorem is referenced by:  iscmet3lem1  23612  causs  23619  caubl  23629  minvecolem3  28446  h2hcau  28550  geomcau  34513  caushft  34515  rrncmslem  34589