Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  liminflelimsupuz Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem liminflelimsupuz 45800
Description: The superior limit is greater than or equal to the inferior limit. (Contributed by Glauco Siliprandi, 2-Jan-2022.)
Hypotheses
Ref Expression
liminflelimsupuz.1 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
liminflelimsupuz.2 𝑍 = (ℤ𝑀)
liminflelimsupuz.3 (𝜑𝐹:𝑍⟶ℝ*)
Assertion
Ref Expression
liminflelimsupuz (𝜑 → (lim inf‘𝐹) ≤ (lim sup‘𝐹))

Proof of Theorem liminflelimsupuz
Dummy variables 𝑗 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 liminflelimsupuz.3 . . 3 (𝜑𝐹:𝑍⟶ℝ*)
2 liminflelimsupuz.2 . . . . 5 𝑍 = (ℤ𝑀)
32fvexi 6920 . . . 4 𝑍 ∈ V
43a1i 11 . . 3 (𝜑𝑍 ∈ V)
51, 4fexd 7247 . 2 (𝜑𝐹 ∈ V)
6 liminflelimsupuz.1 . . . 4 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
76, 2uzubico2 45583 . . 3 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ (𝑘[,)+∞)𝑗𝑍)
81ffnd 6737 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐹 Fn 𝑍)
98adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝐹 Fn 𝑍)
10 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝑗𝑍)
11 id 22 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗𝑍𝑗𝑍)
122, 11uzxrd 45473 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗𝑍𝑗 ∈ ℝ*)
13 pnfxr 11315 . . . . . . . . . . . . 13 +∞ ∈ ℝ*
1413a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗𝑍 → +∞ ∈ ℝ*)
1512xrleidd 13194 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗𝑍𝑗𝑗)
162, 11uzred 45454 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗𝑍𝑗 ∈ ℝ)
17 ltpnf 13162 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ ℝ → 𝑗 < +∞)
1816, 17syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗𝑍𝑗 < +∞)
1912, 14, 12, 15, 18elicod 13437 . . . . . . . . . . 11 (𝑗𝑍𝑗 ∈ (𝑗[,)+∞))
2019adantl 481 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝑗 ∈ (𝑗[,)+∞))
219, 10, 20fnfvimad 7254 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝑍) → (𝐹𝑗) ∈ (𝐹 “ (𝑗[,)+∞)))
221ffvelcdmda 7104 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝑍) → (𝐹𝑗) ∈ ℝ*)
2321, 22elind 4200 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝑍) → (𝐹𝑗) ∈ ((𝐹 “ (𝑗[,)+∞)) ∩ ℝ*))
2423ne0d 4342 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗𝑍) → ((𝐹 “ (𝑗[,)+∞)) ∩ ℝ*) ≠ ∅)
2524ex 412 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑗𝑍 → ((𝐹 “ (𝑗[,)+∞)) ∩ ℝ*) ≠ ∅))
2625ad2antrr 726 . . . . 5 (((𝜑𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (𝑘[,)+∞)) → (𝑗𝑍 → ((𝐹 “ (𝑗[,)+∞)) ∩ ℝ*) ≠ ∅))
2726reximdva 3168 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℝ) → (∃𝑗 ∈ (𝑘[,)+∞)𝑗𝑍 → ∃𝑗 ∈ (𝑘[,)+∞)((𝐹 “ (𝑗[,)+∞)) ∩ ℝ*) ≠ ∅))
2827ralimdva 3167 . . 3 (𝜑 → (∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ (𝑘[,)+∞)𝑗𝑍 → ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ (𝑘[,)+∞)((𝐹 “ (𝑗[,)+∞)) ∩ ℝ*) ≠ ∅))
297, 28mpd 15 . 2 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ (𝑘[,)+∞)((𝐹 “ (𝑗[,)+∞)) ∩ ℝ*) ≠ ∅)
305, 29liminflelimsup 45791 1 (𝜑 → (lim inf‘𝐹) ≤ (lim sup‘𝐹))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1540  wcel 2108  wne 2940  wral 3061  wrex 3070  Vcvv 3480  cin 3950  c0 4333   class class class wbr 5143  cima 5688   Fn wfn 6556  wf 6557  cfv 6561  (class class class)co 7431  cr 11154  +∞cpnf 11292  *cxr 11294   < clt 11295  cle 11296  cz 12613  cuz 12878  [,)cico 13389  lim supclsp 15506  lim infclsi 45766
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-er 8745  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-sup 9482  df-inf 9483  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-nn 12267  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-ioo 13391  df-ico 13393  df-fl 13832  df-ceil 13833  df-limsup 15507  df-liminf 45767
This theorem is referenced by:  liminfgelimsupuz  45803  liminflimsupclim  45822  xlimliminflimsup  45877
  Copyright terms: Public domain W3C validator