Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  limsup10exlem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem limsup10exlem 44474
Description: The range of the given function. (Contributed by Glauco Siliprandi, 2-Jan-2022.)
Hypotheses
Ref Expression
limsup10exlem.1 ๐น = (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1))
limsup10exlem.2 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โˆˆ โ„)
Assertion
Ref Expression
limsup10exlem (๐œ‘ โ†’ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)) = {0, 1})
Distinct variable groups:   ๐‘›,๐พ   ๐œ‘,๐‘›
Allowed substitution hint:   ๐น(๐‘›)

Proof of Theorem limsup10exlem
StepHypRef Expression
1 c0ex 11204 . . . . . . 7 0 โˆˆ V
21prid1 4765 . . . . . 6 0 โˆˆ {0, 1}
3 1re 11210 . . . . . . . 8 1 โˆˆ โ„
43elexi 3493 . . . . . . 7 1 โˆˆ V
54prid2 4766 . . . . . 6 1 โˆˆ {0, 1}
62, 5ifcli 4574 . . . . 5 if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1) โˆˆ {0, 1}
76a1i 11 . . . 4 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ (โ„• โˆฉ (๐พ[,)+โˆž))) โ†’ if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1) โˆˆ {0, 1})
87ralrimiva 3146 . . 3 (๐œ‘ โ†’ โˆ€๐‘› โˆˆ (โ„• โˆฉ (๐พ[,)+โˆž))if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1) โˆˆ {0, 1})
9 nfv 1917 . . . 4 โ„ฒ๐‘›๐œ‘
101, 4ifex 4577 . . . . 5 if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1) โˆˆ V
1110a1i 11 . . . 4 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ (โ„• โˆฉ (๐พ[,)+โˆž))) โ†’ if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1) โˆˆ V)
12 limsup10exlem.1 . . . 4 ๐น = (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1))
139, 11, 12imassmpt 43953 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ((๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)) โŠ† {0, 1} โ†” โˆ€๐‘› โˆˆ (โ„• โˆฉ (๐พ[,)+โˆž))if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1) โˆˆ {0, 1}))
148, 13mpbird 256 . 2 (๐œ‘ โ†’ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)) โŠ† {0, 1})
15 limsup10exlem.2 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โˆˆ โ„)
1615ceilcld 13804 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (โŒˆโ€˜๐พ) โˆˆ โ„ค)
17 1zzd 12589 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„ค)
1816, 17ifcld 4573 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„ค)
1918adantr 481 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› = (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))) โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„ค)
20 simpr 485 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› = (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))) โ†’ ๐‘› = (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)))
21 2teven 16294 . . . . . . 7 ((if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘› = (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))) โ†’ 2 โˆฅ ๐‘›)
2219, 20, 21syl2anc 584 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› = (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))) โ†’ 2 โˆฅ ๐‘›)
2322iftrued 4535 . . . . 5 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› = (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))) โ†’ if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1) = 0)
24 2nn 12281 . . . . . . 7 2 โˆˆ โ„•
2524a1i 11 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ 2 โˆˆ โ„•)
26 eqid 2732 . . . . . . . 8 (โ„คโ‰ฅโ€˜1) = (โ„คโ‰ฅโ€˜1)
273a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โˆˆ โ„)
2815adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ โˆˆ โ„)
2916zred 12662 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (โŒˆโ€˜๐พ) โˆˆ โ„)
3029adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ (โŒˆโ€˜๐พ) โˆˆ โ„)
31 simpr 485 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค ๐พ)
3215ceilged 13807 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โ‰ค (โŒˆโ€˜๐พ))
3332adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ โ‰ค (โŒˆโ€˜๐พ))
3427, 28, 30, 31, 33letrd 11367 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค (โŒˆโ€˜๐พ))
35 iftrue 4533 . . . . . . . . . . 11 (1 โ‰ค ๐พ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) = (โŒˆโ€˜๐พ))
3635adantl 482 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) = (โŒˆโ€˜๐พ))
3734, 36breqtrrd 5175 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
383leidi 11744 . . . . . . . . . . 11 1 โ‰ค 1
3938a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค 1)
40 iffalse 4536 . . . . . . . . . . 11 (ยฌ 1 โ‰ค ๐พ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) = 1)
4140adantl 482 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) = 1)
4239, 41breqtrrd 5175 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
4337, 42pm2.61dan 811 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ 1 โ‰ค if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
4426, 17, 18, 43eluzd 44105 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜1))
45 nnuz 12861 . . . . . . 7 โ„• = (โ„คโ‰ฅโ€˜1)
4644, 45eleqtrrdi 2844 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„•)
4725, 46nnmulcld 12261 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) โˆˆ โ„•)
481a1i 11 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ V)
4912, 23, 47, 48fvmptd2 7003 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐นโ€˜(2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))) = 0)
5010, 12fnmpti 6690 . . . . . 6 ๐น Fn โ„•
5150a1i 11 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ๐น Fn โ„•)
5215rexrd 11260 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โˆˆ โ„*)
53 pnfxr 11264 . . . . . . 7 +โˆž โˆˆ โ„*
5453a1i 11 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ +โˆž โˆˆ โ„*)
5547nnxrd 43969 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) โˆˆ โ„*)
5647nnred 12223 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) โˆˆ โ„)
5746nnred 12223 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„)
5833, 36breqtrrd 5175 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ โ‰ค if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
5915adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ โˆˆ โ„)
603a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โˆˆ โ„)
61 simpr 485 . . . . . . . . . . . 12 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ยฌ 1 โ‰ค ๐พ)
6259, 60, 61nleltd 44148 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ < 1)
6359, 60, 62ltled 11358 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ โ‰ค 1)
6441eqcomd 2738 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 = if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
6563, 64breqtrd 5173 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ โ‰ค if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
6658, 65pm2.61dan 811 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โ‰ค if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
6746nnrpd 13010 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„+)
68 2timesgt 43984 . . . . . . . . 9 (if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„+ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) < (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)))
6967, 68syl 17 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) < (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)))
7015, 57, 56, 66, 69lelttrd 11368 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐พ < (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)))
7115, 56, 70ltled 11358 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โ‰ค (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)))
7256ltpnfd 13097 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) < +โˆž)
7352, 54, 55, 71, 72elicod 13370 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) โˆˆ (๐พ[,)+โˆž))
7451, 47, 73fnfvimad 7232 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐นโ€˜(2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))) โˆˆ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)))
7549, 74eqeltrrd 2834 . . 3 (๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)))
7618adantr 481 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› = ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1)) โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„ค)
77 simpr 485 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› = ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1)) โ†’ ๐‘› = ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1))
78 2tp1odd 16291 . . . . . . 7 ((if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘› = ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1)) โ†’ ยฌ 2 โˆฅ ๐‘›)
7976, 77, 78syl2anc 584 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› = ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1)) โ†’ ยฌ 2 โˆฅ ๐‘›)
8079iffalsed 4538 . . . . 5 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› = ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1)) โ†’ if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1) = 1)
8147peano2nnd 12225 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) โˆˆ โ„•)
82 1xr 11269 . . . . . 6 1 โˆˆ โ„*
8382a1i 11 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„*)
8412, 80, 81, 83fvmptd2 7003 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐นโ€˜((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1)) = 1)
8581nnxrd 43969 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) โˆˆ โ„*)
8681nnred 12223 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) โˆˆ โ„)
8756ltp1d 12140 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) < ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1))
8815, 56, 86, 70, 87lttrd 11371 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐พ < ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1))
8915, 86, 88ltled 11358 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โ‰ค ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1))
9086ltpnfd 13097 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) < +โˆž)
9152, 54, 85, 89, 90elicod 13370 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) โˆˆ (๐พ[,)+โˆž))
9251, 81, 91fnfvimad 7232 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐นโ€˜((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1)) โˆˆ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)))
9384, 92eqeltrrd 2834 . . 3 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)))
9475, 93prssd 4824 . 2 (๐œ‘ โ†’ {0, 1} โŠ† (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)))
9514, 94eqssd 3998 1 (๐œ‘ โ†’ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)) = {0, 1})
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ยฌ wn 3   โ†’ wi 4   โˆง wa 396   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106  โˆ€wral 3061  Vcvv 3474   โˆฉ cin 3946   โŠ† wss 3947  ifcif 4527  {cpr 4629   class class class wbr 5147   โ†ฆ cmpt 5230   โ€œ cima 5678   Fn wfn 6535  โ€˜cfv 6540  (class class class)co 7405  โ„cr 11105  0cc0 11106  1c1 11107   + caddc 11109   ยท cmul 11111  +โˆžcpnf 11241  โ„*cxr 11243   < clt 11244   โ‰ค cle 11245  โ„•cn 12208  2c2 12263  โ„คcz 12554  โ„คโ‰ฅcuz 12818  โ„+crp 12970  [,)cico 13322  โŒˆcceil 13752   โˆฅ cdvds 16193
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 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
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-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-er 8699  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-sup 9433  df-inf 9434  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-rp 12971  df-ico 13326  df-fl 13753  df-ceil 13754  df-dvds 16194
This theorem is referenced by:  limsup10ex  44475  liminf10ex  44476
  Copyright terms: Public domain W3C validator