Theorem limsuppnflem 46316

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
limsuppnflem.j	⊢ Ⅎ𝑗𝐹
limsuppnflem.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)
limsuppnflem.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶ℝ*)

Assertion

Ref	Expression
limsuppnflem	⊢ (𝜑 → ((lim sup‘𝐹) = +∞ ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,𝑘,𝑥   𝑘,𝐹,𝑥   𝜑,𝑗,𝑘,𝑥

Allowed substitution hint:   𝐹(𝑗)

Proof of Theorem limsuppnflem

Step	Hyp	Ref	Expression
1		id 23	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝜑)
2		imnan 404	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ↔ ¬ (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
3	2	ralbii 3117	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ↔ ∀𝑗 ∈ 𝐴 ¬ (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
4		ralnex 3097	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (∀𝑗 ∈ 𝐴 ¬ (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ↔ ¬ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
5	3, 4	bitri 278	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ↔ ¬ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
6	5	rexbii 3118	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ↔ ∃𝑘 ∈ ℝ ¬ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
7		rexnal 3123	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∃𝑘 ∈ ℝ ¬ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ↔ ¬ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
8	6, 7	bitri 278	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ↔ ¬ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
9	8	rexbii 3118	. . . . . . . . 9 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ¬ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
10		rexnal 3123	. . . . . . . . 9 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℝ ¬ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ↔ ¬ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
11	9, 10	bitri 278	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ↔ ¬ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
12	11	biimpri 231	. . . . . . 7 ⊢ (¬ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
13		simp1 1152	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ∧ 𝑘 ≤ 𝑗) → (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴))
14		id 23	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
15	14	imp 411	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ∧ 𝑘 ≤ 𝑗) → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))
16	15	3adant1 1146	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ∧ 𝑘 ≤ 𝑗) → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))
17		limsuppnflem.f	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶ℝ*)
18	17	ffvelcdmda 7080	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) → (𝐹‘𝑗) ∈ ℝ*)
19	18	ad4ant14 764	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) → (𝐹‘𝑗) ∈ ℝ*)
20	19	adantr 485	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → (𝐹‘𝑗) ∈ ℝ*)
21		simpllr 787	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
22		rexr 11255	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ*)
23	21, 22	syl 18	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ*)
24	23	adantr 485	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → 𝑥 ∈ ℝ*)
25		simpr 489	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))
26	18	ad4ant13 763	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → (𝐹‘𝑗) ∈ ℝ*)
27	22	ad3antlr 743	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → 𝑥 ∈ ℝ*)
28	26, 27	xrltnled 11277	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → ((𝐹‘𝑗) < 𝑥 ↔ ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
29	25, 28	mpbird 260	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → (𝐹‘𝑗) < 𝑥)
30	29	adantllr 731	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → (𝐹‘𝑗) < 𝑥)
31	20, 24, 30	xrltled 13175	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)
32	13, 16, 31	syl2anc 595	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) ∧ 𝑘 ≤ 𝑗) → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)
33	32	3exp 1135	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) → ((𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)))
34	33	ralimdva 3183	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℝ) → (∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)))
35	34	reximdva 3184	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)))
36	35	reximdva 3184	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)))
37	36	imp 411	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → ¬ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
38	1, 12, 37	syl2an 607	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
39		reex 11191	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ℝ ∈ V
40	39	a1i 11	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ℝ ∈ V)
41		limsuppnflem.a	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)
42	40, 41	ssexd 5295	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ V)
43	17, 42	fexd 7226	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ V)
44	43	limsupcld 46296	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (lim sup‘𝐹) ∈ ℝ*)
45	44	ad2antrr 738	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)) → (lim sup‘𝐹) ∈ ℝ*)
46	22	ad2antlr 739	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)) → 𝑥 ∈ ℝ*)
47		pnfxr 11263	. . . . . . . . . 10 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
48	47	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)) → +∞ ∈ ℝ*)
49		limsuppnflem.j	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑗𝐹
50	41	ad2antrr 738	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)) → 𝐴 ⊆ ℝ)
51	17	ad2antrr 738	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)) → 𝐹:𝐴⟶ℝ*)
52		simpr 489	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)) → ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
53	49, 50, 51, 46, 52	limsupbnd1f 46292	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)) → (lim sup‘𝐹) ≤ 𝑥)
54		ltpnf 13145	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 < +∞)
55	54	ad2antlr 739	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)) → 𝑥 < +∞)
56	45, 46, 48, 53, 55	xrlelttrd 13185	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)) → (lim sup‘𝐹) < +∞)
57	56	rexlimdva2 3174	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥) → (lim sup‘𝐹) < +∞))
58	57	imp 411	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 → (𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)) → (lim sup‘𝐹) < +∞)
59	38, 58	syldan 602	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))) → (lim sup‘𝐹) < +∞)
60	59	adantlr 727	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ (lim sup‘𝐹) = +∞) ∧ ¬ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))) → (lim sup‘𝐹) < +∞)
61		id 23	. . . . . . . 8 ⊢ ((lim sup‘𝐹) = +∞ → (lim sup‘𝐹) = +∞)
62	47	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ ((lim sup‘𝐹) = +∞ → +∞ ∈ ℝ*)
63	61, 62	eqeltrd 2869	. . . . . . 7 ⊢ ((lim sup‘𝐹) = +∞ → (lim sup‘𝐹) ∈ ℝ*)
64	63, 61	xreqnltd 46002	. . . . . 6 ⊢ ((lim sup‘𝐹) = +∞ → ¬ (lim sup‘𝐹) < +∞)
65	64	adantl 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (lim sup‘𝐹) = +∞) → ¬ (lim sup‘𝐹) < +∞)
66	65	adantr 485	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ (lim sup‘𝐹) = +∞) ∧ ¬ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))) → ¬ (lim sup‘𝐹) < +∞)
67	60, 66	condan 829	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (lim sup‘𝐹) = +∞) → ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
68	67	ex 417	. 2 ⊢ (𝜑 → ((lim sup‘𝐹) = +∞ → ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))))
69	41	adantr 485	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))) → 𝐴 ⊆ ℝ)
70	17	adantr 485	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))) → 𝐹:𝐴⟶ℝ*)
71		simpr 489	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))) → ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
72	49, 69, 70, 71	limsuppnfd 46308	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))) → (lim sup‘𝐹) = +∞)
73	72	ex 417	. 2 ⊢ (𝜑 → (∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)) → (lim sup‘𝐹) = +∞))
74	68, 73	impbid 215	1 ⊢ (𝜑 → ((lim sup‘𝐹) = +∞ ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∀𝑘 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ 𝐴 (𝑘 ≤ 𝑗 ∧ 𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∧ w3a 1101   = wceq 1567   ∈ wcel 2149  Ⅎwnfc 2916  ∀wral 3085  ∃wrex 3095  Vcvv 3463   ⊆ wss 3913   class class class wbr 5113  ⟶wf 6533  ‘cfv 6537  ℝcr 11099  +∞cpnf 11240  ℝ^*cxr 11242   < clt 11243   ≤ cle 11244  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:  limsuppnf  46317