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Theorem liminfresico 45082
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 11286 . . . . . . . . . . . . 13 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ ℝ*)
32ad2antrr 725 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑀 ∈ ℝ*)
4 pnfxr 11290 . . . . . . . . . . . . 13 +∞ ∈ ℝ*
54a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ +∞ ∈ ℝ*)
6 ressxr 11280 . . . . . . . . . . . . 13 ℝ βŠ† ℝ*
74a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (πœ‘ β†’ +∞ ∈ ℝ*)
8 icossre 13429 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ +∞ ∈ ℝ*) β†’ (𝑀[,)+∞) βŠ† ℝ)
91, 7, 8syl2anc 583 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (πœ‘ β†’ (𝑀[,)+∞) βŠ† ℝ)
109adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ (𝑀[,)+∞) βŠ† ℝ)
11 liminfresico.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 𝑍 = (𝑀[,)+∞)
1211eleq2i 2820 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (π‘˜ ∈ 𝑍 ↔ π‘˜ ∈ (𝑀[,)+∞))
1312biimpi 215 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (π‘˜ ∈ 𝑍 β†’ π‘˜ ∈ (𝑀[,)+∞))
1413adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ π‘˜ ∈ (𝑀[,)+∞))
1510, 14sseldd 3979 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ π‘˜ ∈ ℝ)
1615adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ π‘˜ ∈ ℝ)
17 simpr 484 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞))
18 elicore 13400 . . . . . . . . . . . . . 14 ((π‘˜ ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 ∈ ℝ)
1916, 17, 18syl2anc 583 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 ∈ ℝ)
206, 19sselid 3976 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 ∈ ℝ*)
211ad2antrr 725 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑀 ∈ ℝ)
222adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ 𝑀 ∈ ℝ*)
234a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ +∞ ∈ ℝ*)
2422, 23, 14icogelbd 44866 . . . . . . . . . . . . . 14 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ 𝑀 ≀ π‘˜)
2524adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑀 ≀ π‘˜)
266, 16sselid 3976 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ π‘˜ ∈ ℝ*)
2726, 5, 17icogelbd 44866 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ π‘˜ ≀ 𝑦)
2821, 16, 19, 25, 27letrd 11393 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑀 ≀ 𝑦)
2919ltpnfd 13125 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 < +∞)
303, 5, 20, 28, 29elicod 13398 . . . . . . . . . . 11 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 ∈ (𝑀[,)+∞))
3130, 11eleqtrrdi 2839 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) ∧ 𝑦 ∈ (π‘˜[,)+∞)) β†’ 𝑦 ∈ 𝑍)
3231ssd 44369 . . . . . . . . 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 4207 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ (((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*) = ((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*))
3635infeq1d 9492 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍) β†’ inf((((𝐹 β†Ύ 𝑍) β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ) = inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
3736mpteq2dva 5242 . . . . 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 5934 . . . 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 4026 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝑍 βŠ† ℝ)
4039mptimass 6070 . . . 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*, < )))
4139mptimass 6070 . . . 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 2777 . . 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 9461 . 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 2727 . . 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 9462 . . . . 5 sup(𝑍, ℝ*, < ) = sup((𝑀[,)+∞), ℝ*, < )
4847a1i 11 . . . 4 (πœ‘ β†’ sup(𝑍, ℝ*, < ) = sup((𝑀[,)+∞), ℝ*, < ))
491renepnfd 11287 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝑀 β‰  +∞)
50 icopnfsup 13854 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℝ* ∧ 𝑀 β‰  +∞) β†’ sup((𝑀[,)+∞), ℝ*, < ) = +∞)
512, 49, 50syl2anc 583 . . . 4 (πœ‘ β†’ sup((𝑀[,)+∞), ℝ*, < ) = +∞)
5248, 51eqtrd 2767 . . 3 (πœ‘ β†’ sup(𝑍, ℝ*, < ) = +∞)
5344, 46, 39, 52liminfval2 45079 . 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 2727 . . 3 (π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = (π‘˜ ∈ ℝ ↦ inf(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
5554, 45, 39, 52liminfval2 45079 . 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 2777 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 395   = wceq 1534   ∈ wcel 2099   β‰  wne 2935  Vcvv 3469   ∩ cin 3943   βŠ† wss 3944   class class class wbr 5142   ↦ cmpt 5225  ran crn 5673   β†Ύ cres 5674   β€œ cima 5675  β€˜cfv 6542  (class class class)co 7414  supcsup 9455  infcinf 9456  β„cr 11129  +∞cpnf 11267  β„*cxr 11269   < clt 11270   ≀ cle 11271  [,)cico 13350  lim infclsi 45062
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2164  ax-ext 2698  ax-sep 5293  ax-nul 5300  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7734  ax-cnex 11186  ax-resscn 11187  ax-1cn 11188  ax-icn 11189  ax-addcl 11190  ax-addrcl 11191  ax-mulcl 11192  ax-mulrcl 11193  ax-mulcom 11194  ax-addass 11195  ax-mulass 11196  ax-distr 11197  ax-i2m1 11198  ax-1ne0 11199  ax-1rid 11200  ax-rnegex 11201  ax-rrecex 11202  ax-cnre 11203  ax-pre-lttri 11204  ax-pre-lttrn 11205  ax-pre-ltadd 11206  ax-pre-mulgt0 11207  ax-pre-sup 11208
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2705  df-cleq 2719  df-clel 2805  df-nfc 2880  df-ne 2936  df-nel 3042  df-ral 3057  df-rex 3066  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3428  df-v 3471  df-sbc 3775  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3963  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-op 4631  df-uni 4904  df-iun 4993  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-riota 7370  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7865  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-er 8718  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-sup 9457  df-inf 9458  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11468  df-neg 11469  df-div 11894  df-nn 12235  df-n0 12495  df-z 12581  df-uz 12845  df-q 12955  df-ico 13354  df-liminf 45063
This theorem is referenced by:  liminfresre  45090  liminfresicompt  45091  liminfresuz  45095
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