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

Theorem limsuppnfd 46342
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
limsuppnfd.j 𝑗𝐹
limsuppnfd.a (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
limsuppnfd.f (𝜑𝐹:𝐴⟶ℝ*)
limsuppnfd.u (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗𝐴 (𝑘𝑗𝑥 ≤ (𝐹𝑗)))
Assertion
Ref Expression
limsuppnfd (𝜑 → (lim sup‘𝐹) = +∞)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,𝑘,𝑥   𝑘,𝐹,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑗,𝑘)   𝐹(𝑗)

Proof of Theorem limsuppnfd
Dummy variables 𝑖 𝑙 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 limsuppnfd.a . 2 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
2 limsuppnfd.f . 2 (𝜑𝐹:𝐴⟶ℝ*)
3 limsuppnfd.u . . 3 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗𝐴 (𝑘𝑗𝑥 ≤ (𝐹𝑗)))
4 breq1 5116 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 ≤ (𝐹𝑗) ↔ 𝑦 ≤ (𝐹𝑗)))
54anbi2d 641 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑘𝑗𝑥 ≤ (𝐹𝑗)) ↔ (𝑘𝑗𝑦 ≤ (𝐹𝑗))))
65rexbidv 3195 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → (∃𝑗𝐴 (𝑘𝑗𝑥 ≤ (𝐹𝑗)) ↔ ∃𝑗𝐴 (𝑘𝑗𝑦 ≤ (𝐹𝑗))))
7 breq1 5116 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑖 → (𝑘𝑗𝑖𝑗))
87anbi1d 642 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑖 → ((𝑘𝑗𝑦 ≤ (𝐹𝑗)) ↔ (𝑖𝑗𝑦 ≤ (𝐹𝑗))))
98rexbidv 3195 . . . . 5 (𝑘 = 𝑖 → (∃𝑗𝐴 (𝑘𝑗𝑦 ≤ (𝐹𝑗)) ↔ ∃𝑗𝐴 (𝑖𝑗𝑦 ≤ (𝐹𝑗))))
10 nfv 1941 . . . . . . 7 𝑙(𝑖𝑗𝑦 ≤ (𝐹𝑗))
11 nfv 1941 . . . . . . . 8 𝑗 𝑖𝑙
12 nfcv 2931 . . . . . . . . 9 𝑗𝑦
13 nfcv 2931 . . . . . . . . 9 𝑗
14 limsuppnfd.j . . . . . . . . . 10 𝑗𝐹
15 nfcv 2931 . . . . . . . . . 10 𝑗𝑙
1614, 15nffv 6892 . . . . . . . . 9 𝑗(𝐹𝑙)
1712, 13, 16nfbr 5162 . . . . . . . 8 𝑗 𝑦 ≤ (𝐹𝑙)
1811, 17nfan 1926 . . . . . . 7 𝑗(𝑖𝑙𝑦 ≤ (𝐹𝑙))
19 breq2 5117 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑙 → (𝑖𝑗𝑖𝑙))
20 fveq2 6882 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑙 → (𝐹𝑗) = (𝐹𝑙))
2120breq2d 5125 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑙 → (𝑦 ≤ (𝐹𝑗) ↔ 𝑦 ≤ (𝐹𝑙)))
2219, 21anbi12d 643 . . . . . . 7 (𝑗 = 𝑙 → ((𝑖𝑗𝑦 ≤ (𝐹𝑗)) ↔ (𝑖𝑙𝑦 ≤ (𝐹𝑙))))
2310, 18, 22cbvrexw 3314 . . . . . 6 (∃𝑗𝐴 (𝑖𝑗𝑦 ≤ (𝐹𝑗)) ↔ ∃𝑙𝐴 (𝑖𝑙𝑦 ≤ (𝐹𝑙)))
2423a1i 11 . . . . 5 (𝑘 = 𝑖 → (∃𝑗𝐴 (𝑖𝑗𝑦 ≤ (𝐹𝑗)) ↔ ∃𝑙𝐴 (𝑖𝑙𝑦 ≤ (𝐹𝑙))))
259, 24bitrd 282 . . . 4 (𝑘 = 𝑖 → (∃𝑗𝐴 (𝑘𝑗𝑦 ≤ (𝐹𝑗)) ↔ ∃𝑙𝐴 (𝑖𝑙𝑦 ≤ (𝐹𝑙))))
266, 25cbvral2vw 3253 . . 3 (∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗𝐴 (𝑘𝑗𝑥 ≤ (𝐹𝑗)) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ ∀𝑖 ∈ ℝ ∃𝑙𝐴 (𝑖𝑙𝑦 ≤ (𝐹𝑙)))
273, 26sylib 221 . 2 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ ℝ ∀𝑖 ∈ ℝ ∃𝑙𝐴 (𝑖𝑙𝑦 ≤ (𝐹𝑙)))
28 eqid 2769 . 2 (𝑖 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑖[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = (𝑖 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑖[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
291, 2, 27, 28limsuppnfdlem 46341 1 (𝜑 → (lim sup‘𝐹) = +∞)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 400   = wceq 1567  wnfc 2916  wral 3085  wrex 3095  cin 3912  wss 3913   class class class wbr 5113  cmpt 5196  cima 5665  wf 6533  cfv 6537  (class class class)co 7411  supcsup 9400  cr 11099  +∞cpnf 11240  *cxr 11242   < clt 11243  cle 11244  [,)cico 13374  lim supclsp 15521
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-rep 5242  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733  ax-cnex 11156  ax-resscn 11157  ax-1cn 11158  ax-icn 11159  ax-addcl 11160  ax-addrcl 11161  ax-mulcl 11162  ax-mulrcl 11163  ax-mulcom 11164  ax-addass 11165  ax-mulass 11166  ax-distr 11167  ax-i2m1 11168  ax-1ne0 11169  ax-1rid 11170  ax-rnegex 11171  ax-rrecex 11172  ax-cnre 11173  ax-pre-lttri 11174  ax-pre-lttrn 11175  ax-pre-ltadd 11176  ax-pre-mulgt0 11177  ax-pre-sup 11178
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4877  df-iun 4962  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-id 5557  df-po 5570  df-so 5571  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-er 8694  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-sup 9402  df-inf 9403  df-pnf 11245  df-mnf 11246  df-xr 11247  df-ltxr 11248  df-le 11249  df-sub 11443  df-neg 11444  df-ico 13378  df-limsup 15522
This theorem is referenced by:  limsupub  46344  limsuppnflem  46350
  Copyright terms: Public domain W3C validator