MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  limsuple Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem limsuple 15427
Description: The defining property of the superior limit. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Sep-2014.) (Revised by AV, 12-Sep-2020.)
Hypothesis
Ref Expression
limsupval.1 𝐺 = (π‘˜ ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
Assertion
Ref Expression
limsuple ((𝐡 βŠ† ℝ ∧ 𝐹:π΅βŸΆβ„* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) β†’ (𝐴 ≀ (lim supβ€˜πΉ) ↔ βˆ€π‘— ∈ ℝ 𝐴 ≀ (πΊβ€˜π‘—)))
Distinct variable groups:   π‘˜,𝐹   𝐴,𝑗   𝐡,𝑗   𝑗,π‘˜,𝐹   𝑗,𝐺
Allowed substitution hints:   𝐴(π‘˜)   𝐡(π‘˜)   𝐺(π‘˜)

Proof of Theorem limsuple
Dummy variable π‘₯ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simp2 1136 . . . . 5 ((𝐡 βŠ† ℝ ∧ 𝐹:π΅βŸΆβ„* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) β†’ 𝐹:π΅βŸΆβ„*)
2 reex 11205 . . . . . . 7 ℝ ∈ V
32ssex 5321 . . . . . 6 (𝐡 βŠ† ℝ β†’ 𝐡 ∈ V)
433ad2ant1 1132 . . . . 5 ((𝐡 βŠ† ℝ ∧ 𝐹:π΅βŸΆβ„* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) β†’ 𝐡 ∈ V)
5 xrex 12976 . . . . . 6 ℝ* ∈ V
65a1i 11 . . . . 5 ((𝐡 βŠ† ℝ ∧ 𝐹:π΅βŸΆβ„* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) β†’ ℝ* ∈ V)
7 fex2 7928 . . . . 5 ((𝐹:π΅βŸΆβ„* ∧ 𝐡 ∈ V ∧ ℝ* ∈ V) β†’ 𝐹 ∈ V)
81, 4, 6, 7syl3anc 1370 . . . 4 ((𝐡 βŠ† ℝ ∧ 𝐹:π΅βŸΆβ„* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) β†’ 𝐹 ∈ V)
9 limsupval.1 . . . . 5 𝐺 = (π‘˜ ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 β€œ (π‘˜[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
109limsupval 15423 . . . 4 (𝐹 ∈ V β†’ (lim supβ€˜πΉ) = inf(ran 𝐺, ℝ*, < ))
118, 10syl 17 . . 3 ((𝐡 βŠ† ℝ ∧ 𝐹:π΅βŸΆβ„* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) β†’ (lim supβ€˜πΉ) = inf(ran 𝐺, ℝ*, < ))
1211breq2d 5160 . 2 ((𝐡 βŠ† ℝ ∧ 𝐹:π΅βŸΆβ„* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) β†’ (𝐴 ≀ (lim supβ€˜πΉ) ↔ 𝐴 ≀ inf(ran 𝐺, ℝ*, < )))
139limsupgf 15424 . . . . 5 𝐺:β„βŸΆβ„*
14 frn 6724 . . . . 5 (𝐺:β„βŸΆβ„* β†’ ran 𝐺 βŠ† ℝ*)
1513, 14ax-mp 5 . . . 4 ran 𝐺 βŠ† ℝ*
16 simp3 1137 . . . 4 ((𝐡 βŠ† ℝ ∧ 𝐹:π΅βŸΆβ„* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) β†’ 𝐴 ∈ ℝ*)
17 infxrgelb 13319 . . . 4 ((ran 𝐺 βŠ† ℝ* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) β†’ (𝐴 ≀ inf(ran 𝐺, ℝ*, < ) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ ran 𝐺 𝐴 ≀ π‘₯))
1815, 16, 17sylancr 586 . . 3 ((𝐡 βŠ† ℝ ∧ 𝐹:π΅βŸΆβ„* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) β†’ (𝐴 ≀ inf(ran 𝐺, ℝ*, < ) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ ran 𝐺 𝐴 ≀ π‘₯))
19 ffn 6717 . . . . 5 (𝐺:β„βŸΆβ„* β†’ 𝐺 Fn ℝ)
2013, 19ax-mp 5 . . . 4 𝐺 Fn ℝ
21 breq2 5152 . . . . 5 (π‘₯ = (πΊβ€˜π‘—) β†’ (𝐴 ≀ π‘₯ ↔ 𝐴 ≀ (πΊβ€˜π‘—)))
2221ralrn 7089 . . . 4 (𝐺 Fn ℝ β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ ran 𝐺 𝐴 ≀ π‘₯ ↔ βˆ€π‘— ∈ ℝ 𝐴 ≀ (πΊβ€˜π‘—)))
2320, 22ax-mp 5 . . 3 (βˆ€π‘₯ ∈ ran 𝐺 𝐴 ≀ π‘₯ ↔ βˆ€π‘— ∈ ℝ 𝐴 ≀ (πΊβ€˜π‘—))
2418, 23bitrdi 287 . 2 ((𝐡 βŠ† ℝ ∧ 𝐹:π΅βŸΆβ„* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) β†’ (𝐴 ≀ inf(ran 𝐺, ℝ*, < ) ↔ βˆ€π‘— ∈ ℝ 𝐴 ≀ (πΊβ€˜π‘—)))
2512, 24bitrd 279 1 ((𝐡 βŠ† ℝ ∧ 𝐹:π΅βŸΆβ„* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) β†’ (𝐴 ≀ (lim supβ€˜πΉ) ↔ βˆ€π‘— ∈ ℝ 𝐴 ≀ (πΊβ€˜π‘—)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ w3a 1086   = wceq 1540   ∈ wcel 2105  βˆ€wral 3060  Vcvv 3473   ∩ cin 3947   βŠ† wss 3948   class class class wbr 5148   ↦ cmpt 5231  ran crn 5677   β€œ cima 5679   Fn wfn 6538  βŸΆwf 6539  β€˜cfv 6543  (class class class)co 7412  supcsup 9439  infcinf 9440  β„cr 11113  +∞cpnf 11250  β„*cxr 11252   < clt 11253   ≀ cle 11254  [,)cico 13331  lim supclsp 15419
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-cnex 11170  ax-resscn 11171  ax-1cn 11172  ax-icn 11173  ax-addcl 11174  ax-addrcl 11175  ax-mulcl 11176  ax-mulrcl 11177  ax-mulcom 11178  ax-addass 11179  ax-mulass 11180  ax-distr 11181  ax-i2m1 11182  ax-1ne0 11183  ax-1rid 11184  ax-rnegex 11185  ax-rrecex 11186  ax-cnre 11187  ax-pre-lttri 11188  ax-pre-lttrn 11189  ax-pre-ltadd 11190  ax-pre-mulgt0 11191  ax-pre-sup 11192
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  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-riota 7368  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-er 8707  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-sup 9441  df-inf 9442  df-pnf 11255  df-mnf 11256  df-xr 11257  df-ltxr 11258  df-le 11259  df-sub 11451  df-neg 11452  df-limsup 15420
This theorem is referenced by:  limsuplt  15428  limsupbnd1  15431  limsupbnd2  15432  mbflimsup  25416  limsupge  44776
  Copyright terms: Public domain W3C validator