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 44927
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 2895 . . 3 Ⅎ𝑗𝐹
2 limsupmnfuzlem.2 . . . . 5 𝑍 = (β„€β‰₯β€˜π‘€)
3 uzssre 12841 . . . . 5 (β„€β‰₯β€˜π‘€) βŠ† ℝ
42, 3eqsstri 4008 . . . 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 44922 . 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 5141 . . . . . . . . . 10 (π‘˜ = 𝑖 β†’ (π‘˜ ≀ 𝑗 ↔ 𝑖 ≀ 𝑗))
98imbi1d 341 . . . . . . . . 9 (π‘˜ = 𝑖 β†’ ((π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ↔ (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)))
109ralbidv 3169 . . . . . . . 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 3227 . . . . . . 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 4526 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) = (βŒˆβ€˜π‘–))
1413adantl 481 . . . . . . . . . . . . 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 723 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ 𝑀 ∈ β„€)
17 ceilcl 13804 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑖 ∈ ℝ β†’ (βŒˆβ€˜π‘–) ∈ β„€)
1817ad2antlr 724 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ (βŒˆβ€˜π‘–) ∈ β„€)
19 simpr 484 . . . . . . . . . . . . . 14 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–))
202, 16, 18, 19eluzd 44604 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ (βŒˆβ€˜π‘–) ∈ 𝑍)
2114, 20eqeltrd 2825 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ∈ 𝑍)
22 iffalse 4529 . . . . . . . . . . . . . 14 (Β¬ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) = 𝑀)
2322adantl 481 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ Β¬ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) = 𝑀)
2415, 2uzidd2 44611 . . . . . . . . . . . . . 14 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ 𝑍)
2524ad2antrr 723 . . . . . . . . . . . . 13 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ Β¬ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ 𝑀 ∈ 𝑍)
2623, 25eqeltrd 2825 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ Β¬ 𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–)) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ∈ 𝑍)
2721, 26pm2.61dan 810 . . . . . . . . . . 11 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ∈ 𝑍)
28273adant3 1129 . . . . . . . . . 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 1909 . . . . . . . . . . . 12 β„²π‘—πœ‘
30 nfv 1909 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑗 𝑖 ∈ ℝ
31 nfra1 3273 . . . . . . . . . . . 12 β„²π‘—βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
3229, 30, 31nf3an 1896 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑗(πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ ∧ βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
33 simplr 766 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑖 ∈ ℝ)
344, 27sselid 3972 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀) ∈ ℝ)
3534adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . 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 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑗 ∈ ℝ)
38 simpr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ 𝑖 ∈ ℝ)
3917zred 12663 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑖 ∈ ℝ β†’ (βŒˆβ€˜π‘–) ∈ ℝ)
4039adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ (βŒˆβ€˜π‘–) ∈ ℝ)
41 ceilge 13807 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑖 ∈ ℝ β†’ 𝑖 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–))
4241adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ 𝑖 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–))
434, 24sselid 3972 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ ℝ)
4443adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 583 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 480 . . . . . . . . . . . . . . 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 481 . . . . . . . . . . . . . . 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 1165 . . . . . . . . . . . . 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 1190 . . . . . . . . . . . . . 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 723 . . . . . . . . . . . . . . . 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 481 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑗 ∈ β„€)
5744adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 595 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) β†’ 𝑀 ≀ if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))
6059adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 44604 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((πœ‘ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜if(𝑀 ≀ (βŒˆβ€˜π‘–), (βŒˆβ€˜π‘–), 𝑀))) β†’ 𝑗 ∈ 𝑍)
63623adantl3 1165 . . . . . . . . . . . . . 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 3237 . . . . . . . . . . . . . 14 ((βˆ€π‘— ∈ 𝑍 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) β†’ (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
6553, 63, 64syl2anc 583 . . . . . . . . . . . . 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 412 . . . . . . . . . . 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 3246 . . . . . . . . . 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 6881 . . . . . . . . . . . 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 3317 . . . . . . . . . . 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 3604 . . . . . . . . . 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 583 . . . . . . . . 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 1116 . . . . . . . 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 3145 . . . . . . 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 406 . . . . . 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 592 . . . . 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 412 . . . 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 4047 . . . . . . . 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 1909 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑗 π‘˜ ∈ 𝑍
82 nfra1 3273 . . . . . . . . . . 11 β„²π‘—βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯
8381, 82nfan 1894 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑗(π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
84 simp1r 1195 . . . . . . . . . . . 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 2724 . . . . . . . . . . . . . 14 (β„€β‰₯β€˜π‘˜) = (β„€β‰₯β€˜π‘˜)
862eluzelz2 44598 . . . . . . . . . . . . . . 15 (π‘˜ ∈ 𝑍 β†’ π‘˜ ∈ β„€)
87863ad2ant1 1130 . . . . . . . . . . . . . 14 ((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ≀ 𝑗) β†’ π‘˜ ∈ β„€)
882eluzelz2 44598 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑗 ∈ 𝑍 β†’ 𝑗 ∈ β„€)
89883ad2ant2 1131 . . . . . . . . . . . . . 14 ((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ≀ 𝑗) β†’ 𝑗 ∈ β„€)
90 simp3 1135 . . . . . . . . . . . . . 14 ((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ≀ 𝑗) β†’ π‘˜ ≀ 𝑗)
9185, 87, 89, 90eluzd 44604 . . . . . . . . . . . . 13 ((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ≀ 𝑗) β†’ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜))
92913adant1r 1174 . . . . . . . . . . . 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 3237 . . . . . . . . . . . 12 ((βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯ ∧ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)) β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
9484, 92, 93syl2anc 583 . . . . . . . . . . 11 (((π‘˜ ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘— ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘˜)(πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ≀ 𝑗) β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯)
95943exp 1116 . . . . . . . . . 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 3246 . . . . . . . . 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 3162 . . . . . . 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 406 . . . . . 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 592 . . . . 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 412 . . . 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 3169 . 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 395   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  βˆ€wral 3053  βˆƒwrex 3062   βŠ† wss 3940  ifcif 4520   class class class wbr 5138  βŸΆwf 6529  β€˜cfv 6533  β„cr 11105  -∞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 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 2163  ax-ext 2695  ax-rep 5275  ax-sep 5289  ax-nul 5296  ax-pow 5353  ax-pr 5417  ax-un 7718  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2526  df-eu 2555  df-clab 2702  df-cleq 2716  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2933  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3063  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3425  df-v 3468  df-sbc 3770  df-csb 3886  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3957  df-pss 3959  df-nul 4315  df-if 4521  df-pw 4596  df-sn 4621  df-pr 4623  df-op 4627  df-uni 4900  df-iun 4989  df-br 5139  df-opab 5201  df-mpt 5222  df-tr 5256  df-id 5564  df-eprel 5570  df-po 5578  df-so 5579  df-fr 5621  df-we 5623  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-pred 6290  df-ord 6357  df-on 6358  df-lim 6359  df-suc 6360  df-iota 6485  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7357  df-ov 7404  df-oprab 7405  df-mpo 7406  df-om 7849  df-2nd 7969  df-frecs 8261  df-wrecs 8292  df-recs 8366  df-rdg 8405  df-er 8699  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-sup 9433  df-inf 9434  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  44928
  Copyright terms: Public domain W3C validator