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Theorem liminfresico 44473
Description: The inferior limit doesn't change when a function is restricted to an upperset of reals. (Contributed by Glauco Siliprandi, 2-Jan-2022.)
Hypotheses
Ref Expression
liminfresico.1 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ ℝ)
liminfresico.2 𝑍 = (𝑀[,)+∞)
liminfresico.3 (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ 𝑉)
Assertion
Ref Expression
liminfresico (πœ‘ β†’ (lim infβ€˜(𝐹 β†Ύ 𝑍)) = (lim infβ€˜πΉ))

Proof of Theorem liminfresico
Dummy variables π‘˜ 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 liminfresico.1 . . . . . . . . . . . . . 14 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ ℝ)
21rexrd 11260 . . . . . . . . . . . . 13 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ ℝ*)
32ad2antrr 724 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑀 ∈ ℝ*)
4 pnfxr 11264 . . . . . . . . . . . . 13 +∞ ∈ ℝ*
54a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ +∞ ∈ ℝ*)
6 ressxr 11254 . . . . . . . . . . . . 13 ℝ βŠ† ℝ*
74a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (πœ‘ β†’ +∞ ∈ ℝ*)
8 icossre 13401 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ +∞ ∈ ℝ*) β†’ (𝑀[,)+∞) βŠ† ℝ)
91, 7, 8syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (πœ‘ β†’ (𝑀[,)+∞) βŠ† ℝ)
109adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ (𝑀[,)+∞) βŠ† ℝ)
11 liminfresico.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 𝑍 = (𝑀[,)+∞)
1211eleq2i 2825 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (π‘˜ ∈ 𝑍 ↔ π‘˜ ∈ (𝑀[,)+∞))
1312biimpi 215 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (π‘˜ ∈ 𝑍 β†’ π‘˜ ∈ (𝑀[,)+∞))
1413adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ π‘˜ ∈ (𝑀[,)+∞))
1510, 14sseldd 3982 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ π‘˜ ∈ ℝ)
1615adantr 481 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ π‘˜ ∈ ℝ)
17 simpr 485 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞))
18 elicore 13372 . . . . . . . . . . . . . 14 ((π‘˜ ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 ∈ ℝ)
1916, 17, 18syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 ∈ ℝ)
206, 19sselid 3979 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 ∈ ℝ*)
211ad2antrr 724 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑀 ∈ ℝ)
222adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ 𝑀 ∈ ℝ*)
234a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ +∞ ∈ ℝ*)
2422, 23, 14icogelbd 44257 . . . . . . . . . . . . . 14 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ 𝑀 ≀ π‘˜)
2524adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑀 ≀ π‘˜)
266, 16sselid 3979 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ π‘˜ ∈ ℝ*)
2726, 5, 17icogelbd 44257 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ π‘˜ ≀ 𝑦)
2821, 16, 19, 25, 27letrd 11367 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑀 ≀ 𝑦)
2919ltpnfd 13097 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 < +∞)
303, 5, 20, 28, 29elicod 13370 . . . . . . . . . . 11 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 ∈ (𝑀[,)+∞))
3130, 11eleqtrrdi 2844 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 ∈ 𝑍)
3231ssd 43754 . . . . . . . . 9 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ (π‘˜[,)+∞) βŠ† 𝑍)
33 resima2 6014 . . . . . . . . 9 ((π‘˜[,)+∞) βŠ† 𝑍 β†’ ((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) = (𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)))
3432, 33syl 17 . . . . . . . 8 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ ((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) = (𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)))
3534ineq1d 4210 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ (((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*) = ((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*))
3635infeq1d 9468 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ inf((((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ) = inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
3736mpteq2dva 5247 . . . . 5 (πœ‘ β†’ (π‘˜ ∈ 𝑍 ↦ inf((((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = (π‘˜ ∈ 𝑍 ↦ inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )))
3837rneqd 5935 . . . 4 (πœ‘ β†’ ran (π‘˜ ∈ 𝑍 ↦ inf((((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = ran (π‘˜ ∈ 𝑍 ↦ inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )))
3911, 9eqsstrid 4029 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝑍 βŠ† ℝ)
4039mptima2 43935 . . . 4 (πœ‘ β†’ ((π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf((((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) β€œ 𝑍) = ran (π‘˜ ∈ 𝑍 ↦ inf((((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )))
4139mptima2 43935 . . . 4 (πœ‘ β†’ ((π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) β€œ 𝑍) = ran (π‘˜ ∈ 𝑍 ↦ inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )))
4238, 40, 413eqtr4d 2782 . . 3 (πœ‘ β†’ ((π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf((((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) β€œ 𝑍) = ((π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) β€œ 𝑍))
4342supeq1d 9437 . 2 (πœ‘ β†’ sup(((π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf((((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) β€œ 𝑍), ℝ*, < ) = sup(((π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) β€œ 𝑍), ℝ*, < ))
44 eqid 2732 . . 3 (π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf((((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = (π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf((((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
45 liminfresico.3 . . . 4 (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ 𝑉)
4645resexd 6026 . . 3 (πœ‘ β†’ (𝐹 β†Ύ 𝑍) ∈ V)
4711supeq1i 9438 . . . . 5 sup(𝑍, ℝ*, < ) = sup((𝑀[,)+∞), ℝ*, < )
4847a1i 11 . . . 4 (πœ‘ β†’ sup(𝑍, ℝ*, < ) = sup((𝑀[,)+∞), ℝ*, < ))
491renepnfd 11261 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝑀 β‰  +∞)
50 icopnfsup 13826 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℝ* ∧ 𝑀 β‰  +∞) β†’ sup((𝑀[,)+∞), ℝ*, < ) = +∞)
512, 49, 50syl2anc 584 . . . 4 (πœ‘ β†’ sup((𝑀[,)+∞), ℝ*, < ) = +∞)
5248, 51eqtrd 2772 . . 3 (πœ‘ β†’ sup(𝑍, ℝ*, < ) = +∞)
5344, 46, 39, 52liminfval2 44470 . 2 (πœ‘ β†’ (lim infβ€˜(𝐹 β†Ύ 𝑍)) = sup(((π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf((((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) β€œ 𝑍), ℝ*, < ))
54 eqid 2732 . . 3 (π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = (π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
5554, 45, 39, 52liminfval2 44470 . 2 (πœ‘ β†’ (lim infβ€˜πΉ) = sup(((π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) β€œ 𝑍), ℝ*, < ))
5643, 53, 553eqtr4d 2782 1 (πœ‘ β†’ (lim infβ€˜(𝐹 β†Ύ 𝑍)) = (lim infβ€˜πΉ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   β‰  wne 2940  Vcvv 3474   ∩ cin 3946   βŠ† wss 3947   class class class wbr 5147   ↦ cmpt 5230  ran crn 5676   β†Ύ cres 5677   β€œ cima 5678  β€˜cfv 6540  (class class class)co 7405  supcsup 9431  infcinf 9432  β„cr 11105  +∞cpnf 11241  β„*cxr 11243   < clt 11244   ≀ cle 11245  [,)cico 13322  lim infclsi 44453
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 2703  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
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 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-er 8699  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-sup 9433  df-inf 9434  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-q 12929  df-ico 13326  df-liminf 44454
This theorem is referenced by:  liminfresre  44481  liminfresicompt  44482  liminfresuz  44486
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