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

Theorem limsuppnf 44105
Description: If the restriction of a function to every upper interval is unbounded above, its lim sup is +∞. (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
limsuppnf.j Ⅎ𝑗𝐹
limsuppnf.a (πœ‘ β†’ 𝐴 βŠ† ℝ)
limsuppnf.f (πœ‘ β†’ 𝐹:π΄βŸΆβ„*)
Assertion
Ref Expression
limsuppnf (πœ‘ β†’ ((lim supβ€˜πΉ) = +∞ ↔ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,π‘˜,π‘₯   π‘˜,𝐹,π‘₯
Allowed substitution hints:   πœ‘(π‘₯,𝑗,π‘˜)   𝐹(𝑗)

Proof of Theorem limsuppnf
Dummy variables 𝑖 𝑙 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfcv 2902 . . 3 Ⅎ𝑙𝐹
2 limsuppnf.a . . 3 (πœ‘ β†’ 𝐴 βŠ† ℝ)
3 limsuppnf.f . . 3 (πœ‘ β†’ 𝐹:π΄βŸΆβ„*)
41, 2, 3limsuppnflem 44104 . 2 (πœ‘ β†’ ((lim supβ€˜πΉ) = +∞ ↔ βˆ€π‘¦ ∈ ℝ βˆ€π‘– ∈ ℝ βˆƒπ‘™ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™))))
5 breq1 5128 . . . . . . . . . 10 (𝑖 = π‘˜ β†’ (𝑖 ≀ 𝑙 ↔ π‘˜ ≀ 𝑙))
65anbi1d 630 . . . . . . . . 9 (𝑖 = π‘˜ β†’ ((𝑖 ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™)) ↔ (π‘˜ ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™))))
76rexbidv 3177 . . . . . . . 8 (𝑖 = π‘˜ β†’ (βˆƒπ‘™ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™)) ↔ βˆƒπ‘™ ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™))))
8 nfv 1917 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑗 π‘˜ ≀ 𝑙
9 nfcv 2902 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑗𝑦
10 nfcv 2902 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑗 ≀
11 limsuppnf.j . . . . . . . . . . . . 13 Ⅎ𝑗𝐹
12 nfcv 2902 . . . . . . . . . . . . 13 Ⅎ𝑗𝑙
1311, 12nffv 6872 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑗(πΉβ€˜π‘™)
149, 10, 13nfbr 5172 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑗 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™)
158, 14nfan 1902 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑗(π‘˜ ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™))
16 nfv 1917 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑙(π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘—))
17 breq2 5129 . . . . . . . . . . 11 (𝑙 = 𝑗 β†’ (π‘˜ ≀ 𝑙 ↔ π‘˜ ≀ 𝑗))
18 fveq2 6862 . . . . . . . . . . . 12 (𝑙 = 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘™) = (πΉβ€˜π‘—))
1918breq2d 5137 . . . . . . . . . . 11 (𝑙 = 𝑗 β†’ (𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™) ↔ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘—)))
2017, 19anbi12d 631 . . . . . . . . . 10 (𝑙 = 𝑗 β†’ ((π‘˜ ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™)) ↔ (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
2115, 16, 20cbvrexw 3301 . . . . . . . . 9 (βˆƒπ‘™ ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™)) ↔ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘—)))
2221a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑖 = π‘˜ β†’ (βˆƒπ‘™ ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™)) ↔ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
237, 22bitrd 278 . . . . . . 7 (𝑖 = π‘˜ β†’ (βˆƒπ‘™ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™)) ↔ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
2423cbvralvw 3233 . . . . . 6 (βˆ€π‘– ∈ ℝ βˆƒπ‘™ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™)) ↔ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘—)))
2524a1i 11 . . . . 5 (𝑦 = π‘₯ β†’ (βˆ€π‘– ∈ ℝ βˆƒπ‘™ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™)) ↔ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
26 breq1 5128 . . . . . . . 8 (𝑦 = π‘₯ β†’ (𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘—) ↔ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—)))
2726anbi2d 629 . . . . . . 7 (𝑦 = π‘₯ β†’ ((π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘—)) ↔ (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
2827rexbidv 3177 . . . . . 6 (𝑦 = π‘₯ β†’ (βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘—)) ↔ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
2928ralbidv 3176 . . . . 5 (𝑦 = π‘₯ β†’ (βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘—)) ↔ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
3025, 29bitrd 278 . . . 4 (𝑦 = π‘₯ β†’ (βˆ€π‘– ∈ ℝ βˆƒπ‘™ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™)) ↔ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
3130cbvralvw 3233 . . 3 (βˆ€π‘¦ ∈ ℝ βˆ€π‘– ∈ ℝ βˆƒπ‘™ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™)) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—)))
3231a1i 11 . 2 (πœ‘ β†’ (βˆ€π‘¦ ∈ ℝ βˆ€π‘– ∈ ℝ βˆƒπ‘™ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ 𝑙 ∧ 𝑦 ≀ (πΉβ€˜π‘™)) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
334, 32bitrd 278 1 (πœ‘ β†’ ((lim supβ€˜πΉ) = +∞ ↔ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541  β„²wnfc 2882  βˆ€wral 3060  βˆƒwrex 3069   βŠ† wss 3928   class class class wbr 5125  βŸΆwf 6512  β€˜cfv 6516  β„cr 11074  +∞cpnf 11210  β„*cxr 11212   ≀ cle 11214  lim supclsp 15379
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2702  ax-rep 5262  ax-sep 5276  ax-nul 5283  ax-pow 5340  ax-pr 5404  ax-un 7692  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  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 3364  df-reu 3365  df-rab 3419  df-v 3461  df-sbc 3758  df-csb 3874  df-dif 3931  df-un 3933  df-in 3935  df-ss 3945  df-nul 4303  df-if 4507  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-op 4613  df-uni 4886  df-iun 4976  df-br 5126  df-opab 5188  df-mpt 5209  df-id 5551  df-po 5565  df-so 5566  df-xp 5659  df-rel 5660  df-cnv 5661  df-co 5662  df-dm 5663  df-rn 5664  df-res 5665  df-ima 5666  df-iota 6468  df-fun 6518  df-fn 6519  df-f 6520  df-f1 6521  df-fo 6522  df-f1o 6523  df-fv 6524  df-riota 7333  df-ov 7380  df-oprab 7381  df-mpo 7382  df-er 8670  df-en 8906  df-dom 8907  df-sdom 8908  df-sup 9402  df-inf 9403  df-pnf 11215  df-mnf 11216  df-xr 11217  df-ltxr 11218  df-le 11219  df-sub 11411  df-neg 11412  df-ico 13295  df-limsup 15380
This theorem is referenced by:  limsupre2lem  44118
  Copyright terms: Public domain W3C validator