Theorem liminfval 46595

Description: The inferior limit of a set 𝐹. (Contributed by Glauco Siliprandi, 2-Jan-2022.)

Hypothesis

Ref	Expression
liminfval.1	⊢ 𝐺 = (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))

Assertion

Ref	Expression
liminfval	⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → (lim inf‘𝐹) = sup(ran 𝐺, ℝ*, < ))

Distinct variable group:   𝑘,𝐹

Allowed substitution hints:   𝐺(𝑘)   𝑉(𝑘)

Proof of Theorem liminfval

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-liminf 46588	. 2 ⊢ lim inf = (𝑥 ∈ V ↦ sup(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ))
2		imaeq1 6055	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) = (𝐹 “ (𝑘[,)+∞)))
3	2	ineq1d 4168	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → ((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*) = ((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*))
4	3	infeq1d 9452	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ) = inf(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
5	4	mpteq2dv 5203	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )))
6		liminfval.1	. . . . . 6 ⊢ 𝐺 = (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
7	6	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → 𝐺 = (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )))
8	5, 7	eqtr4d 2800	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = 𝐺)
9	8	rneqd 5926	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = ran 𝐺)
10	9	supeq1d 9420	. 2 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → sup(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ) = sup(ran 𝐺, ℝ*, < ))
11		elex 3474	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → 𝐹 ∈ V)
12		xrltso 13196	. . . 4 ⊢ < Or ℝ*
13	12	supex 9438	. . 3 ⊢ sup(ran 𝐺, ℝ*, < ) ∈ V
14	13	a1i 11	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → sup(ran 𝐺, ℝ*, < ) ∈ V)
15	1, 10, 11, 14	fvmptd3 7014	1 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → (lim inf‘𝐹) = sup(ran 𝐺, ℝ*, < ))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  Vcvv 3453   ∩ cin 3901   ↦ cmpt 5190  ran crn 5660   “ cima 5662  ‘cfv 6537  (class class class)co 7417  supcsup 9414  infcinf 9415  ℝcr 11127  +∞cpnf 11268  ℝ^*cxr 11270   < clt 11271  [,)cico 13404  lim infclsi 46587

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2734  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7740  ax-cnex 11184  ax-resscn 11185  ax-pre-lttri 11202  ax-pre-lttrn 11203

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3367  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4594  df-uni 4871  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-id 5554  df-po 5567  df-so 5568  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-er 8700  df-en 8957  df-dom 8958  df-sdom 8959  df-sup 9416  df-inf 9417  df-pnf 11273  df-mnf 11274  df-xr 11275  df-ltxr 11276  df-liminf 46588

This theorem is used by:  liminfcl  46599  liminfvald  46600  liminfval5  46601  liminfresxr  46603  liminfval2  46604  liminfvalxr  46619