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 45219
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 11233 . . . . . . 7 0 โˆˆ V
21prid1 4763 . . . . . 6 0 โˆˆ {0, 1}
3 1re 11239 . . . . . . . 8 1 โˆˆ โ„
43elexi 3484 . . . . . . 7 1 โˆˆ V
54prid2 4764 . . . . . 6 1 โˆˆ {0, 1}
62, 5ifcli 4572 . . . . 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 3136 . . 3 (๐œ‘ โ†’ โˆ€๐‘› โˆˆ (โ„• โˆฉ (๐พ[,)+โˆž))if(2 โˆฅ ๐‘›, 0, 1) โˆˆ {0, 1})
9 nfv 1909 . . . 4 โ„ฒ๐‘›๐œ‘
101, 4ifex 4575 . . . . 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 44698 . . 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 256 . 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 13835 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (โŒˆโ€˜๐พ) โˆˆ โ„ค)
17 1zzd 12618 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„ค)
1816, 17ifcld 4571 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„ค)
1918adantr 479 . . . . . . 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 483 . . . . . . 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 16326 . . . . . . 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 582 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› = (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))) โ†’ 2 โˆฅ ๐‘›)
2322iftrued 4533 . . . . 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 12310 . . . . . . 7 2 โˆˆ โ„•
2524a1i 11 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ 2 โˆˆ โ„•)
26 eqid 2725 . . . . . . . 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 479 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ โˆˆ โ„)
2916zred 12691 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (โŒˆโ€˜๐พ) โˆˆ โ„)
3029adantr 479 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ (โŒˆโ€˜๐พ) โˆˆ โ„)
31 simpr 483 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค ๐พ)
3215ceilged 13838 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โ‰ค (โŒˆโ€˜๐พ))
3332adantr 479 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ โ‰ค (โŒˆโ€˜๐พ))
3427, 28, 30, 31, 33letrd 11396 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค (โŒˆโ€˜๐พ))
35 iftrue 4531 . . . . . . . . . . 11 (1 โ‰ค ๐พ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) = (โŒˆโ€˜๐พ))
3635adantl 480 . . . . . . . . . 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 5172 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
383leidi 11773 . . . . . . . . . . 11 1 โ‰ค 1
3938a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 โ‰ค 1)
40 iffalse 4534 . . . . . . . . . . 11 (ยฌ 1 โ‰ค ๐พ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) = 1)
4140adantl 480 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) = 1)
4239, 41breqtrrd 5172 . . . . . . . . 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 44850 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜1))
45 nnuz 12890 . . . . . . 7 โ„• = (โ„คโ‰ฅโ€˜1)
4644, 45eleqtrrdi 2836 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„•)
4725, 46nnmulcld 12290 . . . . 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 7006 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐นโ€˜(2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))) = 0)
5010, 12fnmpti 6693 . . . . . 6 ๐น Fn โ„•
5150a1i 11 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ๐น Fn โ„•)
5215rexrd 11289 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โˆˆ โ„*)
53 pnfxr 11293 . . . . . . 7 +โˆž โˆˆ โ„*
5453a1i 11 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ +โˆž โˆˆ โ„*)
5547nnxrd 44714 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) โˆˆ โ„*)
5647nnred 12252 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) โˆˆ โ„)
5746nnred 12252 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„)
5833, 36breqtrrd 5172 . . . . . . . . 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 479 . . . . . . . . . . 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 483 . . . . . . . . . . . 12 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ยฌ 1 โ‰ค ๐พ)
6259, 60, 61nleltd 44893 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ < 1)
6359, 60, 62ltled 11387 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ ๐พ โ‰ค 1)
6441eqcomd 2731 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ยฌ 1 โ‰ค ๐พ) โ†’ 1 = if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1))
6563, 64breqtrd 5170 . . . . . . . . 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 13041 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1) โˆˆ โ„+)
68 2timesgt 44729 . . . . . . . . 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 11397 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐พ < (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)))
7115, 56, 70ltled 11387 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โ‰ค (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)))
7256ltpnfd 13128 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) < +โˆž)
7352, 54, 55, 71, 72elicod 13401 . . . . 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 2826 . . 3 (๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)))
7618adantr 479 . . . . . . 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 483 . . . . . . 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 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)) + 1)) โ†’ ยฌ 2 โˆฅ ๐‘›)
7976, 77, 78syl2anc 582 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘› = ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1)) โ†’ ยฌ 2 โˆฅ ๐‘›)
8079iffalsed 4536 . . . . 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 12254 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) โˆˆ โ„•)
82 1xr 11298 . . . . . 6 1 โˆˆ โ„*
8382a1i 11 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„*)
8412, 80, 81, 83fvmptd2 7006 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐นโ€˜((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1)) = 1)
8581nnxrd 44714 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) โˆˆ โ„*)
8681nnred 12252 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) โˆˆ โ„)
8756ltp1d 12169 . . . . . . . 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 11400 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐พ < ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1))
8915, 86, 88ltled 11387 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐พ โ‰ค ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1))
9086ltpnfd 13128 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((2 ยท if(1 โ‰ค ๐พ, (โŒˆโ€˜๐พ), 1)) + 1) < +โˆž)
9152, 54, 85, 89, 90elicod 13401 . . . . 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 2826 . . 3 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)))
9475, 93prssd 4822 . 2 (๐œ‘ โ†’ {0, 1} โІ (๐น โ€œ (๐พ[,)+โˆž)))
9514, 94eqssd 3991 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 394   = wceq 1533   โˆˆ wcel 2098  โˆ€wral 3051  Vcvv 3463   โˆฉ cin 3940   โІ wss 3941  ifcif 4525  {cpr 4627   class class class wbr 5144   โ†ฆ cmpt 5227   โ€œ cima 5676   Fn wfn 6538  โ€˜cfv 6543  (class class class)co 7413  โ„cr 11132  0cc0 11133  1c1 11134   + caddc 11136   ยท cmul 11138  +โˆžcpnf 11270  โ„*cxr 11272   < clt 11273   โ‰ค cle 11274  โ„•cn 12237  2c2 12292  โ„คcz 12583  โ„คโ‰ฅcuz 12847  โ„+crp 13001  [,)cico 13353  โŒˆcceil 13783   โˆฅ cdvds 16225
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-sep 5295  ax-nul 5302  ax-pow 5360  ax-pr 5424  ax-un 7735  ax-cnex 11189  ax-resscn 11190  ax-1cn 11191  ax-icn 11192  ax-addcl 11193  ax-addrcl 11194  ax-mulcl 11195  ax-mulrcl 11196  ax-mulcom 11197  ax-addass 11198  ax-mulass 11199  ax-distr 11200  ax-i2m1 11201  ax-1ne0 11202  ax-1rid 11203  ax-rnegex 11204  ax-rrecex 11205  ax-cnre 11206  ax-pre-lttri 11207  ax-pre-lttrn 11208  ax-pre-ltadd 11209  ax-pre-mulgt0 11210  ax-pre-sup 11211
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 3771  df-csb 3887  df-dif 3944  df-un 3946  df-in 3948  df-ss 3958  df-pss 3961  df-nul 4320  df-if 4526  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4905  df-iun 4994  df-br 5145  df-opab 5207  df-mpt 5228  df-tr 5262  df-id 5571  df-eprel 5577  df-po 5585  df-so 5586  df-fr 5628  df-we 5630  df-xp 5679  df-rel 5680  df-cnv 5681  df-co 5682  df-dm 5683  df-rn 5684  df-res 5685  df-ima 5686  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  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-riota 7369  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7866  df-2nd 7988  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-er 8718  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-sup 9460  df-inf 9461  df-pnf 11275  df-mnf 11276  df-xr 11277  df-ltxr 11278  df-le 11279  df-sub 11471  df-neg 11472  df-div 11897  df-nn 12238  df-2 12300  df-n0 12498  df-z 12584  df-uz 12848  df-rp 13002  df-ico 13357  df-fl 13784  df-ceil 13785  df-dvds 16226
This theorem is referenced by:  limsup10ex  45220  liminf10ex  45221
  Copyright terms: Public domain W3C validator