Theorem liminflimsupclim 44038

Description: A sequence of real numbers converges if its inferior limit is real, and it is greater than or equal to the superior limit (in such a case, they are actually equal, see liminflelimsupuz 44016). (Contributed by Glauco Siliprandi, 2-Jan-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
liminflimsupclim.1	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
liminflimsupclim.2	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
liminflimsupclim.3	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶ℝ)
liminflimsupclim.4	⊢ (𝜑 → (lim inf‘𝐹) ∈ ℝ)
liminflimsupclim.5	⊢ (𝜑 → (lim sup‘𝐹) ≤ (lim inf‘𝐹))

Assertion

Ref	Expression
liminflimsupclim	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ dom ⇝ )

Proof of Theorem liminflimsupclim

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		climrel 15374	. . 3 ⊢ Rel ⇝
2	1	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → Rel ⇝ )
3		liminflimsupclim.3	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶ℝ)
4		liminflimsupclim.2	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
5	4	fvexi 6856	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑍 ∈ V
6	5	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑍 ∈ V)
7	3, 6	fexd 7177	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ V)
8	7	limsupcld 43921	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (lim sup‘𝐹) ∈ ℝ*)
9		liminflimsupclim.4	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (lim inf‘𝐹) ∈ ℝ)
10	9	rexrd 11205	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (lim inf‘𝐹) ∈ ℝ*)
11		liminflimsupclim.5	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (lim sup‘𝐹) ≤ (lim inf‘𝐹))
12		liminflimsupclim.1	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
13	3	frexr 43609	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶ℝ*)
14	12, 4, 13	liminflelimsupuz 44016	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (lim inf‘𝐹) ≤ (lim sup‘𝐹))
15	8, 10, 11, 14	xrletrid 13074	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (lim sup‘𝐹) = (lim inf‘𝐹))
16	15, 9	eqeltrd 2838	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (lim sup‘𝐹) ∈ ℝ)
17	16	recnd 11183	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (lim sup‘𝐹) ∈ ℂ)
18		nfcv 2907	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑘𝐹
19	12	adantr 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑀 ∈ ℤ)
20	3	adantr 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝐹:𝑍⟶ℝ)
21	9	adantr 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (lim inf‘𝐹) ∈ ℝ)
22		simpr 485	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ+)
23	18, 19, 4, 20, 21, 22	liminflt 44036	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(lim inf‘𝐹) < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥))
24	21	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (lim inf‘𝐹) ∈ ℝ)
25	3	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝐹:𝑍⟶ℝ)
26	4	uztrn2 12782	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑘 ∈ 𝑍)
27	26	adantll 712	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑘 ∈ 𝑍)
28	25, 27	ffvelcdmd 7036	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
29	28	adantllr 717	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
30	22	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑥 ∈ ℝ+)
31		rpre 12923	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ → 𝑥 ∈ ℝ)
32	30, 31	syl 17	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑥 ∈ ℝ)
33	24, 29, 32	ltsubadd2d 11753	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (((lim inf‘𝐹) − (𝐹‘𝑘)) < 𝑥 ↔ (lim inf‘𝐹) < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥)))
34	33	bicomd 222	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → ((lim inf‘𝐹) < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥) ↔ ((lim inf‘𝐹) − (𝐹‘𝑘)) < 𝑥))
35	28	recnd 11183	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
36	15	eqcomd 2742	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝜑 → (lim inf‘𝐹) = (lim sup‘𝐹))
37	36, 17	eqeltrd 2838	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝜑 → (lim inf‘𝐹) ∈ ℂ)
38	37	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (lim inf‘𝐹) ∈ ℂ)
39	35, 38	negsubdi2d 11528	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → -((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹)) = ((lim inf‘𝐹) − (𝐹‘𝑘)))
40	39	breq1d 5115	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (-((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹)) < 𝑥 ↔ ((lim inf‘𝐹) − (𝐹‘𝑘)) < 𝑥))
41	40	adantllr 717	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (-((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹)) < 𝑥 ↔ ((lim inf‘𝐹) − (𝐹‘𝑘)) < 𝑥))
42	41	bicomd 222	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (((lim inf‘𝐹) − (𝐹‘𝑘)) < 𝑥 ↔ -((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹)) < 𝑥))
43	29, 24	resubcld 11583	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → ((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹)) ∈ ℝ)
44		ltnegcon1 11656	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹)) ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (-((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹)) < 𝑥 ↔ -𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹))))
45	43, 32, 44	syl2anc 584	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (-((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹)) < 𝑥 ↔ -𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹))))
46	42, 45	bitrd 278	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (((lim inf‘𝐹) − (𝐹‘𝑘)) < 𝑥 ↔ -𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹))))
47	36	oveq2d 7373	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹)) = ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)))
48	47	breq2d 5117	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹)) ↔ -𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))))
49	48	ad3antrrr 728	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim inf‘𝐹)) ↔ -𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))))
50	34, 46, 49	3bitrd 304	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → ((lim inf‘𝐹) < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥) ↔ -𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))))
51	50	ralbidva 3172	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(lim inf‘𝐹) < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))))
52	51	rexbidva 3173	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(lim inf‘𝐹) < ((𝐹‘𝑘) + 𝑥) ↔ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))))
53	23, 52	mpbid 231	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)))
54	16	adantr 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (lim sup‘𝐹) ∈ ℝ)
55	18, 19, 4, 20, 54, 22	limsupgt 44009	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) − 𝑥) < (lim sup‘𝐹))
56	54	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (lim sup‘𝐹) ∈ ℝ)
57		ltsub23 11635	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ (lim sup‘𝐹) ∈ ℝ) → (((𝐹‘𝑘) − 𝑥) < (lim sup‘𝐹) ↔ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥))
58	29, 32, 56, 57	syl3anc 1371	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (((𝐹‘𝑘) − 𝑥) < (lim sup‘𝐹) ↔ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥))
59	58	ralbidva 3172	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) − 𝑥) < (lim sup‘𝐹) ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥))
60	59	rexbidva 3173	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) − 𝑥) < (lim sup‘𝐹) ↔ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥))
61	55, 60	mpbid 231	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥)
62	53, 61	jca 512	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥))
63	4	rexanuz2 15234	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥) ↔ (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥))
64	62, 63	sylibr 233	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥))
65		simplll 773	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝜑)
66		simpllr 774	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑥 ∈ ℝ+)
67	26	adantll 712	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑘 ∈ 𝑍)
68		simpr 485	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) ∧ (-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥)) → (-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥))
69	3	ffvelcdmda 7035	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
70	16	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (lim sup‘𝐹) ∈ ℝ)
71	69, 70	resubcld 11583	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∈ ℝ)
72	71	adantlr 713	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∈ ℝ)
73	31	ad2antlr 725	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝑥 ∈ ℝ)
74		abslt 15199	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((abs‘((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))) < 𝑥 ↔ (-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥)))
75	72, 73, 74	syl2anc 584	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((abs‘((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))) < 𝑥 ↔ (-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥)))
76	75	adantr 481	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) ∧ (-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥)) → ((abs‘((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))) < 𝑥 ↔ (-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥)))
77	68, 76	mpbird 256	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) ∧ (-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥)) → (abs‘((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))) < 𝑥)
78	77	ex 413	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥) → (abs‘((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))) < 𝑥))
79	65, 66, 67, 78	syl21anc 836	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → ((-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥) → (abs‘((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))) < 𝑥))
80	79	ralimdva 3164	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥) → ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))) < 𝑥))
81	80	reximdva 3165	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(-𝑥 < ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) ∧ ((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹)) < 𝑥) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))) < 𝑥))
82	64, 81	mpd 15	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))) < 𝑥)
83	82	ralrimiva 3143	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))) < 𝑥)
84	17, 83	jca 512	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((lim sup‘𝐹) ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))) < 𝑥))
85		ax-resscn 11108	. . . . . 6 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
86	85	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ℝ ⊆ ℂ)
87	3, 86	fssd 6686	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶ℂ)
88	18, 12, 4, 87	climuz 43975	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ⇝ (lim sup‘𝐹) ↔ ((lim sup‘𝐹) ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − (lim sup‘𝐹))) < 𝑥)))
89	84, 88	mpbird 256	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ⇝ (lim sup‘𝐹))
90		releldm 5899	. 2 ⊢ ((Rel ⇝ ∧ 𝐹 ⇝ (lim sup‘𝐹)) → 𝐹 ∈ dom ⇝ )
91	2, 89, 90	syl2anc 584	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ dom ⇝ )

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  ∀wral 3064  ∃wrex 3073  Vcvv 3445   ⊆ wss 3910   class class class wbr 5105  dom cdm 5633  Rel wrel 5638  ⟶wf 6492  ‘cfv 6496  (class class class)co 7357  ℂcc 11049  ℝcr 11050   + caddc 11054   < clt 11189   ≤ cle 11190   − cmin 11385  -cneg 11386  ℤcz 12499  ℤ_≥cuz 12763  ℝ⁺crp 12915  abscabs 15119  lim supclsp 15352   ⇝ cli 15366  lim infclsi 43982

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-rep 5242  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128  ax-pre-sup 11129

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-rmo 3353  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-op 4593  df-uni 4866  df-iun 4956  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-isom 6505  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-om 7803  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-1o 8412  df-er 8648  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-sup 9378  df-inf 9379  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-div 11813  df-nn 12154  df-2 12216  df-3 12217  df-n0 12414  df-z 12500  df-uz 12764  df-q 12874  df-rp 12916  df-xneg 13033  df-xadd 13034  df-ioo 13268  df-ico 13270  df-fz 13425  df-fzo 13568  df-fl 13697  df-ceil 13698  df-seq 13907  df-exp 13968  df-cj 14984  df-re 14985  df-im 14986  df-sqrt 15120  df-abs 15121  df-limsup 15353  df-clim 15370  df-liminf 43983

This theorem is referenced by:  climliminflimsup  44039  climliminflimsup2  44040