Theorem liminfval 46713

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 46706	. 2 ⊢ lim inf = (𝑥 ∈ V ↦ sup(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ))
2		imaeq1 6049	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) = (𝐹 “ (𝑘[,)+∞)))
3	2	ineq1d 4165	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → ((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*) = ((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*))
4	3	infeq1d 9454	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ) = inf(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
5	4	mpteq2dv 5199	. . . . 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 2799	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = 𝐺)
9	8	rneqd 5920	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = ran 𝐺)
10	9	supeq1d 9422	. 2 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → sup(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ) = sup(ran 𝐺, ℝ*, < ))
11		elex 3472	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → 𝐹 ∈ V)
12		xrltso 13251	. . . 4 ⊢ < Or ℝ*
13	12	supex 9440	. . 3 ⊢ sup(ran 𝐺, ℝ*, < ) ∈ V
14	13	a1i 11	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → sup(ran 𝐺, ℝ*, < ) ∈ V)
15	1, 10, 11, 14	fvmptd3 7009	1 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → (lim inf‘𝐹) = sup(ran 𝐺, ℝ*, < ))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  Vcvv 3451   ∩ cin 3898   ↦ cmpt 5186  ran crn 5652   “ cima 5654  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  supcsup 9416  infcinf 9417  ℝcr 11180  +∞cpnf 11321  ℝ^*cxr 11323   < clt 11324  [,)cico 13459  lim infclsi 46705

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 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256

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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-id 5546  df-po 5559  df-so 5560  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-er 8701  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-sup 9418  df-inf 9419  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-liminf 46706

This theorem is used by:  liminfcl  46717  liminfvald  46718  liminfval5  46719  liminfresxr  46721  liminfval2  46722  liminfvalxr  46737