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 45083
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 11230 . . . . . . 7 0 โˆˆ V
21prid1 4762 . . . . . 6 0 โˆˆ {0, 1}
3 1re 11236 . . . . . . . 8 1 โˆˆ โ„
43elexi 3489 . . . . . . 7 1 โˆˆ V
54prid2 4763 . . . . . 6 1 โˆˆ {0, 1}
62, 5ifcli 4571 . . . . 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 3141 . . 3 (๐œ‘ โ†’ โˆ€๐‘› โˆˆ (โ„• โˆฉ (๐พ[,)+โˆž))if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1) โˆˆ {0, 1})
9 nfv 1910 . . . 4 โ„ฒ๐‘›๐œ‘
101, 4ifex 4574 . . . . 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 44562 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ((๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)) โІ {0, 1} โ†” โˆ€๐‘› โˆˆ (โ„• โˆฉ (๐พ[,)+โˆž))if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1) โˆˆ {0, 1}))
148, 13mpbird 257 . 2 (๐œ‘ โ†’ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)) โІ {0, 1})
15 limsup10exlem.2 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โˆˆ โ„)
1615ceilcld 13832 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (โŒˆโ€˜๐พ) โˆˆ โ„ค)
17 1zzd 12615 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„ค)
1816, 17ifcld 4570 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„ค)
1918adantr 480 . . . . . . 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 484 . . . . . . 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 16323 . . . . . . 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 583 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› = (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))) โ†’ 2 โˆฅ ๐‘›)
2322iftrued 4532 . . . . 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 12307 . . . . . . 7 2 โˆˆ โ„•
2524a1i 11 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ 2 โˆˆ โ„•)
26 eqid 2727 . . . . . . . 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 480 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ โˆˆ โ„)
2916zred 12688 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (โŒˆโ€˜๐พ) โˆˆ โ„)
3029adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ (โŒˆโ€˜๐พ) โˆˆ โ„)
31 simpr 484 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค ๐พ)
3215ceilged 13835 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โ‰ค (โŒˆโ€˜๐พ))
3332adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ โ‰ค (โŒˆโ€˜๐พ))
3427, 28, 30, 31, 33letrd 11393 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค (โŒˆโ€˜๐พ))
35 iftrue 4530 . . . . . . . . . . 11 (1 โ‰ค ๐พ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) = (โŒˆโ€˜๐พ))
3635adantl 481 . . . . . . . . . 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 5170 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
383leidi 11770 . . . . . . . . . . 11 1 โ‰ค 1
3938a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค 1)
40 iffalse 4533 . . . . . . . . . . 11 (ยฌ 1 โ‰ค ๐พ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) = 1)
4140adantl 481 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) = 1)
4239, 41breqtrrd 5170 . . . . . . . . 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 812 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ 1 โ‰ค if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
4426, 17, 18, 43eluzd 44714 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜1))
45 nnuz 12887 . . . . . . 7 โ„• = (โ„คโ‰ฅโ€˜1)
4644, 45eleqtrrdi 2839 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„•)
4725, 46nnmulcld 12287 . . . . 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 7007 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐นโ€˜(2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))) = 0)
5010, 12fnmpti 6692 . . . . . 6 ๐น Fn โ„•
5150a1i 11 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ๐น Fn โ„•)
5215rexrd 11286 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โˆˆ โ„*)
53 pnfxr 11290 . . . . . . 7 +โˆž โˆˆ โ„*
5453a1i 11 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ +โˆž โˆˆ โ„*)
5547nnxrd 44578 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) โˆˆ โ„*)
5647nnred 12249 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) โˆˆ โ„)
5746nnred 12249 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„)
5833, 36breqtrrd 5170 . . . . . . . . 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 480 . . . . . . . . . . 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 484 . . . . . . . . . . . 12 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ยฌ 1 โ‰ค ๐พ)
6259, 60, 61nleltd 44757 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ < 1)
6359, 60, 62ltled 11384 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ โ‰ค 1)
6441eqcomd 2733 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 = if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
6563, 64breqtrd 5168 . . . . . . . . 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 812 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โ‰ค if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
6746nnrpd 13038 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„+)
68 2timesgt 44593 . . . . . . . . 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 11394 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐พ < (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)))
7115, 56, 70ltled 11384 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โ‰ค (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)))
7256ltpnfd 13125 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) < +โˆž)
7352, 54, 55, 71, 72elicod 13398 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) โˆˆ (๐พ[,)+โˆž))
7451, 47, 73fnfvimad 7240 . . . 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 2829 . . 3 (๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)))
7618adantr 480 . . . . . . 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 484 . . . . . . 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 16320 . . . . . . 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 583 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› = ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1)) โ†’ ยฌ 2 โˆฅ ๐‘›)
8079iffalsed 4535 . . . . 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 12251 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) โˆˆ โ„•)
82 1xr 11295 . . . . . 6 1 โˆˆ โ„*
8382a1i 11 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„*)
8412, 80, 81, 83fvmptd2 7007 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐นโ€˜((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1)) = 1)
8581nnxrd 44578 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) โˆˆ โ„*)
8681nnred 12249 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) โˆˆ โ„)
8756ltp1d 12166 . . . . . . . 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 11397 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐พ < ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1))
8915, 86, 88ltled 11384 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โ‰ค ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1))
9086ltpnfd 13125 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) < +โˆž)
9152, 54, 85, 89, 90elicod 13398 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) โˆˆ (๐พ[,)+โˆž))
9251, 81, 91fnfvimad 7240 . . . 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 2829 . . 3 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)))
9475, 93prssd 4821 . 2 (๐œ‘ โ†’ {0, 1} โІ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)))
9514, 94eqssd 3995 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 395   = wceq 1534   โˆˆ wcel 2099  โˆ€wral 3056  Vcvv 3469   โˆฉ cin 3943   โІ wss 3944  ifcif 4524  {cpr 4626   class class class wbr 5142   โ†ฆ cmpt 5225   โ€œ cima 5675   Fn wfn 6537  โ€˜cfv 6542  (class class class)co 7414  โ„cr 11129  0cc0 11130  1c1 11131   + caddc 11133   ยท cmul 11135  +โˆžcpnf 11267  โ„*cxr 11269   < clt 11270   โ‰ค cle 11271  โ„•cn 12234  2c2 12289  โ„คcz 12580  โ„คโ‰ฅcuz 12844  โ„+crp 12998  [,)cico 13350  โŒˆcceil 13780   โˆฅ cdvds 16222
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2164  ax-ext 2698  ax-sep 5293  ax-nul 5300  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7734  ax-cnex 11186  ax-resscn 11187  ax-1cn 11188  ax-icn 11189  ax-addcl 11190  ax-addrcl 11191  ax-mulcl 11192  ax-mulrcl 11193  ax-mulcom 11194  ax-addass 11195  ax-mulass 11196  ax-distr 11197  ax-i2m1 11198  ax-1ne0 11199  ax-1rid 11200  ax-rnegex 11201  ax-rrecex 11202  ax-cnre 11203  ax-pre-lttri 11204  ax-pre-lttrn 11205  ax-pre-ltadd 11206  ax-pre-mulgt0 11207  ax-pre-sup 11208
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2705  df-cleq 2719  df-clel 2805  df-nfc 2880  df-ne 2936  df-nel 3042  df-ral 3057  df-rex 3066  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3428  df-v 3471  df-sbc 3775  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3963  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 5143  df-opab 5205  df-mpt 5226  df-tr 5260  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 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  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 7370  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7865  df-2nd 7988  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-er 8718  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-sup 9457  df-inf 9458  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11468  df-neg 11469  df-div 11894  df-nn 12235  df-2 12297  df-n0 12495  df-z 12581  df-uz 12845  df-rp 12999  df-ico 13354  df-fl 13781  df-ceil 13782  df-dvds 16223
This theorem is referenced by:  limsup10ex  45084  liminf10ex  45085
  Copyright terms: Public domain W3C validator