Theorem liminfval 44554

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 44547	. 2 ⊢ lim inf = (𝑥 ∈ V ↦ sup(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ))
2		imaeq1 6054	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) = (𝐹 “ (𝑘[,)+∞)))
3	2	ineq1d 4211	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → ((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*) = ((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*))
4	3	infeq1d 9474	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ) = inf(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
5	4	mpteq2dv 5250	. . . . 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 2775	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = 𝐺)
9	8	rneqd 5937	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = ran 𝐺)
10	9	supeq1d 9443	. 2 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → sup(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ inf(((𝑥 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ) = sup(ran 𝐺, ℝ*, < ))
11		elex 3492	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → 𝐹 ∈ V)
12		xrltso 13122	. . . 4 ⊢ < Or ℝ*
13	12	supex 9460	. . 3 ⊢ sup(ran 𝐺, ℝ*, < ) ∈ V
14	13	a1i 11	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → sup(ran 𝐺, ℝ*, < ) ∈ V)
15	1, 10, 11, 14	fvmptd3 7021	1 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → (lim inf‘𝐹) = sup(ran 𝐺, ℝ*, < ))

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  Vcvv 3474   ∩ cin 3947   ↦ cmpt 5231  ran crn 5677   “ cima 5679  ‘cfv 6543  (class class class)co 7411  supcsup 9437  infcinf 9438  ℝcr 11111  +∞cpnf 11247  ℝ^*cxr 11249   < clt 11250  [,)cico 13328  lim infclsi 44546

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 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7727  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187

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-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-id 5574  df-po 5588  df-so 5589  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-er 8705  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-sup 9439  df-inf 9440  df-pnf 11252  df-mnf 11253  df-xr 11254  df-ltxr 11255  df-liminf 44547

This theorem is referenced by:  liminfcl  44558  liminfvald  44559  liminfval5  44560  liminfresxr  44562  liminfval2  44563  liminfvalxr  44578