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

Theorem limsupmnfuzlem 44429
Description: The superior limit of a function is -∞ if and only if every real number is the upper bound of the restriction of the function to a set of upper integers. (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
limsupmnfuzlem.1 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ β„€)
limsupmnfuzlem.2 𝑍 = (β„€β‰₯β€˜π‘€)
limsupmnfuzlem.3 (πœ‘ β†’ 𝐹:π‘βŸΆβ„*)
Assertion
Ref Expression
limsupmnfuzlem (πœ‘ β†’ ((lim supβ€˜πΉ) = -∞ ↔ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
Distinct variable groups:   𝑗,𝐹,π‘˜,π‘₯   𝑗,𝑀,π‘˜   𝑗,𝑍,π‘˜,π‘₯   πœ‘,𝑗,π‘˜,π‘₯
Allowed substitution hint:   𝑀(π‘₯)

Proof of Theorem limsupmnfuzlem
Dummy variable 𝑖 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfcv 2904 . . 3 Ⅎ𝑗𝐹
2 limsupmnfuzlem.2 . . . . 5 𝑍 = (β„€β‰₯β€˜π‘€)
3 uzssre 12841 . . . . 5 (β„€β‰₯β€˜π‘€) βŠ† ℝ
42, 3eqsstri 4016 . . . 4 𝑍 βŠ† ℝ
54a1i 11 . . 3 (πœ‘ β†’ 𝑍 βŠ† ℝ)
6 limsupmnfuzlem.3 . . 3 (πœ‘ β†’ 𝐹:π‘βŸΆβ„*)
71, 5, 6limsupmnf 44424 . 2 (πœ‘ β†’ ((lim supβ€˜πΉ) = -∞ ↔ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)))
8 breq1 5151 . . . . . . . . . 10 (π‘˜ = 𝑖 β†’ (π‘˜ ≀ 𝑗 ↔ 𝑖 ≀ 𝑗))
98imbi1d 342 . . . . . . . . 9 (π‘˜ = 𝑖 β†’ ((π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ↔ (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)))
109ralbidv 3178 . . . . . . . 8 (π‘˜ = 𝑖 β†’ (βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ↔ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)))
1110cbvrexvw 3236 . . . . . . 7 (βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ↔ βˆƒπ‘– ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
1211biimpi 215 . . . . . 6 (βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) β†’ βˆƒπ‘– ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
13 iftrue 4534 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) = (βŒˆβ€˜π‘–))
1413adantl 483 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) = (βŒˆβ€˜π‘–))
15 limsupmnfuzlem.1 . . . . . . . . . . . . . . 15 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ β„€)
1615ad2antrr 725 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ 𝑀 ∈ β„€)
17 ceilcl 13804 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑖 ∈ ℝ β†’ (βŒˆβ€˜π‘–) ∈ β„€)
1817ad2antlr 726 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ (βŒˆβ€˜π‘–) ∈ β„€)
19 simpr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–))
202, 16, 18, 19eluzd 44106 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ (βŒˆβ€˜π‘–) ∈ 𝑍)
2114, 20eqeltrd 2834 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ∈ 𝑍)
22 iffalse 4537 . . . . . . . . . . . . . 14 (Β¬ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) = 𝑀)
2322adantl 483 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ Β¬ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) = 𝑀)
2415, 2uzidd2 44113 . . . . . . . . . . . . . 14 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ 𝑍)
2524ad2antrr 725 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ Β¬ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ 𝑀 ∈ 𝑍)
2623, 25eqeltrd 2834 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ Β¬ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ∈ 𝑍)
2721, 26pm2.61dan 812 . . . . . . . . . . 11 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ∈ 𝑍)
28273adant3 1133 . . . . . . . . . 10 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ ∧ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ∈ 𝑍)
29 nfv 1918 . . . . . . . . . . . 12 β„²π‘—πœ‘
30 nfv 1918 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑗 𝑖 ∈ ℝ
31 nfra1 3282 . . . . . . . . . . . 12 β„²π‘—βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
3229, 30, 31nf3an 1905 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑗(πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ ∧ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
33 simplr 768 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑖 ∈ ℝ)
344, 27sselid 3980 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ∈ ℝ)
3534adantr 482 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ∈ ℝ)
36 eluzelre 12830 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀)) β†’ 𝑗 ∈ ℝ)
3736adantl 483 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑗 ∈ ℝ)
38 simpr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ 𝑖 ∈ ℝ)
3917zred 12663 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑖 ∈ ℝ β†’ (βŒˆβ€˜π‘–) ∈ ℝ)
4039adantl 483 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ (βŒˆβ€˜π‘–) ∈ ℝ)
41 ceilge 13807 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑖 ∈ ℝ β†’ 𝑖 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–))
4241adantl 483 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ 𝑖 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–))
434, 24sselid 3980 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ ℝ)
4443adantr 482 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ 𝑀 ∈ ℝ)
45 max2 13163 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ (βŒˆβ€˜π‘–) ∈ ℝ) β†’ (βŒˆβ€˜π‘–) ≀ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))
4644, 40, 45syl2anc 585 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ (βŒˆβ€˜π‘–) ≀ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))
4738, 40, 34, 42, 46letrd 11368 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ 𝑖 ≀ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))
4847adantr 482 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑖 ≀ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))
49 eluzle 12832 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀)) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ≀ 𝑗)
5049adantl 483 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ≀ 𝑗)
5133, 35, 37, 48, 50letrd 11368 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑖 ≀ 𝑗)
52513adantl3 1169 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ ∧ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑖 ≀ 𝑗)
53 simpl3 1194 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ ∧ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
5415ad2antrr 725 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑀 ∈ β„€)
55 eluzelz 12829 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀)) β†’ 𝑗 ∈ β„€)
5655adantl 483 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑗 ∈ β„€)
5744adantr 482 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑀 ∈ ℝ)
58 max1 13161 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ (βŒˆβ€˜π‘–) ∈ ℝ) β†’ 𝑀 ≀ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))
5943, 39, 58syl2an 597 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ 𝑀 ≀ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))
6059adantr 482 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑀 ≀ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))
6157, 35, 37, 60, 50letrd 11368 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑀 ≀ 𝑗)
622, 54, 56, 61eluzd 44106 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑗 ∈ 𝑍)
63623adantl3 1169 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ ∧ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑗 ∈ 𝑍)
64 rspa 3246 . . . . . . . . . . . . . 14 ((βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) β†’ (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
6553, 63, 64syl2anc 585 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ ∧ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
6652, 65mpd 15 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ ∧ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
6766ex 414 . . . . . . . . . . 11 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ ∧ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)) β†’ (𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀)) β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
6832, 67ralrimi 3255 . . . . . . . . . 10 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ ∧ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)) β†’ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
69 fveq2 6889 . . . . . . . . . . . 12 (π‘˜ = if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) β†’ (β„€β‰₯β€˜π‘˜) = (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀)))
7069raleqdv 3326 . . . . . . . . . . 11 (π‘˜ = if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) β†’ (βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯ ↔ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
7170rspcev 3613 . . . . . . . . . 10 ((if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
7228, 68, 71syl2anc 585 . . . . . . . . 9 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ ∧ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
73723exp 1120 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (𝑖 ∈ ℝ β†’ (βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)))
7473rexlimdv 3154 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (βˆƒπ‘– ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
7574imp 408 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ βˆƒπ‘– ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
7612, 75sylan2 594 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
7776ex 414 . . . 4 (πœ‘ β†’ (βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
78 rexss 4055 . . . . . . . 8 (𝑍 βŠ† ℝ β†’ (βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯ ↔ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ (π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)))
794, 78ax-mp 5 . . . . . . 7 (βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯ ↔ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ (π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
8079biimpi 215 . . . . . 6 (βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯ β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ (π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
81 nfv 1918 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑗 π‘˜ ∈ 𝑍
82 nfra1 3282 . . . . . . . . . . 11 β„²π‘—βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯
8381, 82nfan 1903 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑗(π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
84 simp1r 1199 . . . . . . . . . . . 12 (((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ≀ 𝑗) β†’ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
85 eqid 2733 . . . . . . . . . . . . . 14 (β„€β‰₯β€˜π‘˜) = (β„€β‰₯β€˜π‘˜)
862eluzelz2 44100 . . . . . . . . . . . . . . 15 (π‘˜ ∈ 𝑍 β†’ π‘˜ ∈ β„€)
87863ad2ant1 1134 . . . . . . . . . . . . . 14 ((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ≀ 𝑗) β†’ π‘˜ ∈ β„€)
882eluzelz2 44100 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑗 ∈ 𝑍 β†’ 𝑗 ∈ β„€)
89883ad2ant2 1135 . . . . . . . . . . . . . 14 ((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ≀ 𝑗) β†’ 𝑗 ∈ β„€)
90 simp3 1139 . . . . . . . . . . . . . 14 ((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ≀ 𝑗) β†’ π‘˜ ≀ 𝑗)
9185, 87, 89, 90eluzd 44106 . . . . . . . . . . . . 13 ((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ≀ 𝑗) β†’ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜))
92913adant1r 1178 . . . . . . . . . . . 12 (((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ≀ 𝑗) β†’ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜))
93 rspa 3246 . . . . . . . . . . . 12 ((βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯ ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)) β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
9484, 92, 93syl2anc 585 . . . . . . . . . . 11 (((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ≀ 𝑗) β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
95943exp 1120 . . . . . . . . . 10 ((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) β†’ (𝑗 ∈ 𝑍 β†’ (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)))
9683, 95ralrimi 3255 . . . . . . . . 9 ((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) β†’ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
9796a1i 11 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ ((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) β†’ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)))
9897reximdv 3171 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ (π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)))
9998imp 408 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ (π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
10080, 99sylan2 594 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
101100ex 414 . . . 4 (πœ‘ β†’ (βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯ β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)))
10277, 101impbid 211 . . 3 (πœ‘ β†’ (βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ↔ βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
103102ralbidv 3178 . 2 (πœ‘ β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
1047, 103bitrd 279 1 (πœ‘ β†’ ((lim supβ€˜πΉ) = -∞ ↔ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ 𝑍 βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 397   ∧ w3a 1088   = wceq 1542   ∈ wcel 2107  βˆ€wral 3062  βˆƒwrex 3071   βŠ† wss 3948  ifcif 4528   class class class wbr 5148  βŸΆwf 6537  β€˜cfv 6541  β„cr 11106  -∞cmnf 11243  β„*cxr 11244   ≀ cle 11246  β„€cz 12555  β„€β‰₯cuz 12819  βŒˆcceil 13753  lim supclsp 15411
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7722  ax-cnex 11163  ax-resscn 11164  ax-1cn 11165  ax-icn 11166  ax-addcl 11167  ax-addrcl 11168  ax-mulcl 11169  ax-mulrcl 11170  ax-mulcom 11171  ax-addass 11172  ax-mulass 11173  ax-distr 11174  ax-i2m1 11175  ax-1ne0 11176  ax-1rid 11177  ax-rnegex 11178  ax-rrecex 11179  ax-cnre 11180  ax-pre-lttri 11181  ax-pre-lttrn 11182  ax-pre-ltadd 11183  ax-pre-mulgt0 11184  ax-pre-sup 11185
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  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-pred 6298  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6493  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-riota 7362  df-ov 7409  df-oprab 7410  df-mpo 7411  df-om 7853  df-2nd 7973  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8368  df-rdg 8407  df-er 8700  df-en 8937  df-dom 8938  df-sdom 8939  df-sup 9434  df-inf 9435  df-pnf 11247  df-mnf 11248  df-xr 11249  df-ltxr 11250  df-le 11251  df-sub 11443  df-neg 11444  df-nn 12210  df-n0 12470  df-z 12556  df-uz 12820  df-ico 13327  df-fl 13754  df-ceil 13755  df-limsup 15412
This theorem is referenced by:  limsupmnfuz  44430
  Copyright terms: Public domain W3C validator