Theorem limsuplesup 45807

Description: An upper bound for the superior limit. (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
limsuplesup.1	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑉)
limsuplesup.2	⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℝ)

Assertion

Ref	Expression
limsuplesup	⊢ (𝜑 → (lim sup‘𝐹) ≤ sup(((𝐹 “ (𝐾[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))

Proof of Theorem limsuplesup

Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		limsuplesup.1	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑉)
2		eqid 2731	. . . 4 ⊢ (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
3	2	limsupval 15381	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → (lim sup‘𝐹) = inf(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ))
4	1, 3	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → (lim sup‘𝐹) = inf(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ))
5		nfv 1915	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑘𝜑
6		inss2 4185	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*) ⊆ ℝ*
7	6	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℝ) → ((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*) ⊆ ℝ*)
8	7	supxrcld 45214	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℝ) → sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
9		limsuplesup.2	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℝ)
10		inss2 4185	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 “ (𝐾[,)+∞)) ∩ ℝ*) ⊆ ℝ*
11	10	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 “ (𝐾[,)+∞)) ∩ ℝ*) ⊆ ℝ*)
12	11	supxrcld 45214	. . 3 ⊢ (𝜑 → sup(((𝐹 “ (𝐾[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
13		oveq1 7353	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = 𝐾 → (𝑘[,)+∞) = (𝐾[,)+∞))
14	13	imaeq2d 6008	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = 𝐾 → (𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) = (𝐹 “ (𝐾[,)+∞)))
15	14	ineq1d 4166	. . . 4 ⊢ (𝑘 = 𝐾 → ((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*) = ((𝐹 “ (𝐾[,)+∞)) ∩ ℝ*))
16	15	supeq1d 9330	. . 3 ⊢ (𝑘 = 𝐾 → sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ) = sup(((𝐹 “ (𝐾[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
17	5, 8, 9, 12, 16	infxrlbrnmpt2 45518	. 2 ⊢ (𝜑 → inf(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ) ≤ sup(((𝐹 “ (𝐾[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
18	4, 17	eqbrtrd 5111	1 ⊢ (𝜑 → (lim sup‘𝐹) ≤ sup(((𝐹 “ (𝐾[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1541   ∈ wcel 2111   ∩ cin 3896   ⊆ wss 3897   class class class wbr 5089   ↦ cmpt 5170  ran crn 5615   “ cima 5617  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346  supcsup 9324  infcinf 9325  ℝcr 11005  +∞cpnf 11143  ℝ^*cxr 11145   < clt 11146   ≤ cle 11147  [,)cico 13247  lim supclsp 15377

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 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368  ax-un 7668  ax-cnex 11062  ax-resscn 11063  ax-1cn 11064  ax-icn 11065  ax-addcl 11066  ax-addrcl 11067  ax-mulcl 11068  ax-mulrcl 11069  ax-mulcom 11070  ax-addass 11071  ax-mulass 11072  ax-distr 11073  ax-i2m1 11074  ax-1ne0 11075  ax-1rid 11076  ax-rnegex 11077  ax-rrecex 11078  ax-cnre 11079  ax-pre-lttri 11080  ax-pre-lttrn 11081  ax-pre-ltadd 11082  ax-pre-mulgt0 11083  ax-pre-sup 11084

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-nul 4281  df-if 4473  df-pw 4549  df-sn 4574  df-pr 4576  df-op 4580  df-uni 4857  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-id 5509  df-po 5522  df-so 5523  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-er 8622  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-sup 9326  df-inf 9327  df-pnf 11148  df-mnf 11149  df-xr 11150  df-ltxr 11151  df-le 11152  df-sub 11346  df-neg 11347  df-limsup 15378

This theorem is referenced by: (None)