Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  limsup10ex Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem limsup10ex 45223
Description: The superior limit of a function that alternates between two values. (Contributed by Glauco Siliprandi, 2-Jan-2022.)
Hypothesis
Ref Expression
limsup10ex.1 𝐹 = (𝑛 ∈ β„• ↦ if(2 βˆ₯ 𝑛, 0, 1))
Assertion
Ref Expression
limsup10ex (lim supβ€˜πΉ) = 1

Proof of Theorem limsup10ex
Dummy variable π‘˜ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nftru 1798 . . . 4 β„²π‘˜βŠ€
2 nnex 12246 . . . . 5 β„• ∈ V
32a1i 11 . . . 4 (⊀ β†’ β„• ∈ V)
4 limsup10ex.1 . . . . . 6 𝐹 = (𝑛 ∈ β„• ↦ if(2 βˆ₯ 𝑛, 0, 1))
5 0xr 11289 . . . . . . . 8 0 ∈ ℝ*
65a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ β„• β†’ 0 ∈ ℝ*)
7 1xr 11301 . . . . . . . 8 1 ∈ ℝ*
87a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ β„• β†’ 1 ∈ ℝ*)
96, 8ifcld 4570 . . . . . 6 (𝑛 ∈ β„• β†’ if(2 βˆ₯ 𝑛, 0, 1) ∈ ℝ*)
104, 9fmpti 7116 . . . . 5 𝐹:β„•βŸΆβ„*
1110a1i 11 . . . 4 (⊀ β†’ 𝐹:β„•βŸΆβ„*)
12 eqid 2725 . . . 4 (π‘˜ ∈ ℝ ↦ sup((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)), ℝ*, < )) = (π‘˜ ∈ ℝ ↦ sup((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)), ℝ*, < ))
131, 3, 11, 12limsupval3 45142 . . 3 (⊀ β†’ (lim supβ€˜πΉ) = inf(ran (π‘˜ ∈ ℝ ↦ sup((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)), ℝ*, < )), ℝ*, < ))
1413mptru 1540 . 2 (lim supβ€˜πΉ) = inf(ran (π‘˜ ∈ ℝ ↦ sup((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)), ℝ*, < )), ℝ*, < )
15 id 22 . . . . . . . . 9 (π‘˜ ∈ ℝ β†’ π‘˜ ∈ ℝ)
164, 15limsup10exlem 45222 . . . . . . . 8 (π‘˜ ∈ ℝ β†’ (𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) = {0, 1})
1716supeq1d 9467 . . . . . . 7 (π‘˜ ∈ ℝ β†’ sup((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)), ℝ*, < ) = sup({0, 1}, ℝ*, < ))
18 xrltso 13150 . . . . . . . . 9 < Or ℝ*
19 suppr 9492 . . . . . . . . 9 (( < Or ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ* ∧ 1 ∈ ℝ*) β†’ sup({0, 1}, ℝ*, < ) = if(1 < 0, 0, 1))
2018, 5, 7, 19mp3an 1457 . . . . . . . 8 sup({0, 1}, ℝ*, < ) = if(1 < 0, 0, 1)
21 0le1 11765 . . . . . . . . . 10 0 ≀ 1
22 0re 11244 . . . . . . . . . . 11 0 ∈ ℝ
23 1re 11242 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℝ
2422, 23lenlti 11362 . . . . . . . . . 10 (0 ≀ 1 ↔ Β¬ 1 < 0)
2521, 24mpbi 229 . . . . . . . . 9 Β¬ 1 < 0
2625iffalsei 4534 . . . . . . . 8 if(1 < 0, 0, 1) = 1
2720, 26eqtri 2753 . . . . . . 7 sup({0, 1}, ℝ*, < ) = 1
2817, 27eqtrdi 2781 . . . . . 6 (π‘˜ ∈ ℝ β†’ sup((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)), ℝ*, < ) = 1)
2928mpteq2ia 5246 . . . . 5 (π‘˜ ∈ ℝ ↦ sup((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)), ℝ*, < )) = (π‘˜ ∈ ℝ ↦ 1)
3029rneqi 5933 . . . 4 ran (π‘˜ ∈ ℝ ↦ sup((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)), ℝ*, < )) = ran (π‘˜ ∈ ℝ ↦ 1)
31 eqid 2725 . . . . . 6 (π‘˜ ∈ ℝ ↦ 1) = (π‘˜ ∈ ℝ ↦ 1)
32 ren0 44846 . . . . . . 7 ℝ β‰  βˆ…
3332a1i 11 . . . . . 6 (⊀ β†’ ℝ β‰  βˆ…)
3431, 33rnmptc 7214 . . . . 5 (⊀ β†’ ran (π‘˜ ∈ ℝ ↦ 1) = {1})
3534mptru 1540 . . . 4 ran (π‘˜ ∈ ℝ ↦ 1) = {1}
3630, 35eqtri 2753 . . 3 ran (π‘˜ ∈ ℝ ↦ sup((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)), ℝ*, < )) = {1}
3736infeq1i 9499 . 2 inf(ran (π‘˜ ∈ ℝ ↦ sup((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)), ℝ*, < )), ℝ*, < ) = inf({1}, ℝ*, < )
38 infsn 9526 . . 3 (( < Or ℝ* ∧ 1 ∈ ℝ*) β†’ inf({1}, ℝ*, < ) = 1)
3918, 7, 38mp2an 690 . 2 inf({1}, ℝ*, < ) = 1
4014, 37, 393eqtri 2757 1 (lim supβ€˜πΉ) = 1
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   = wceq 1533  βŠ€wtru 1534   ∈ wcel 2098   β‰  wne 2930  Vcvv 3463  βˆ…c0 4318  ifcif 4524  {csn 4624  {cpr 4626   class class class wbr 5143   ↦ cmpt 5226   Or wor 5583  ran crn 5673   β€œ cima 5675  βŸΆwf 6538  β€˜cfv 6542  (class class class)co 7415  supcsup 9461  infcinf 9462  β„cr 11135  0cc0 11136  1c1 11137  +∞cpnf 11273  β„*cxr 11275   < clt 11276   ≀ cle 11277  β„•cn 12240  2c2 12295  [,)cico 13356  lim supclsp 15444   βˆ₯ cdvds 16228
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5280  ax-sep 5294  ax-nul 5301  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7737  ax-cnex 11192  ax-resscn 11193  ax-1cn 11194  ax-icn 11195  ax-addcl 11196  ax-addrcl 11197  ax-mulcl 11198  ax-mulrcl 11199  ax-mulcom 11200  ax-addass 11201  ax-mulass 11202  ax-distr 11203  ax-i2m1 11204  ax-1ne0 11205  ax-1rid 11206  ax-rnegex 11207  ax-rrecex 11208  ax-cnre 11209  ax-pre-lttri 11210  ax-pre-lttrn 11211  ax-pre-ltadd 11212  ax-pre-mulgt0 11213  ax-pre-sup 11214
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3770  df-csb 3886  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3957  df-pss 3960  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 5144  df-opab 5206  df-mpt 5227  df-tr 5261  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 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  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 7371  df-ov 7418  df-oprab 7419  df-mpo 7420  df-om 7868  df-2nd 7990  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8388  df-rdg 8427  df-er 8721  df-en 8961  df-dom 8962  df-sdom 8963  df-sup 9463  df-inf 9464  df-pnf 11278  df-mnf 11279  df-xr 11280  df-ltxr 11281  df-le 11282  df-sub 11474  df-neg 11475  df-div 11900  df-nn 12241  df-2 12303  df-n0 12501  df-z 12587  df-uz 12851  df-rp 13005  df-ico 13360  df-fl 13787  df-ceil 13788  df-limsup 15445  df-dvds 16229
This theorem is referenced by:  liminfltlimsupex  45231
  Copyright terms: Public domain W3C validator