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

Theorem limsupref 44973
Description: If a sequence is bounded, then the limsup is real. (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
limsupref.j Ⅎ𝑗𝐹
limsupref.a (πœ‘ β†’ 𝐴 βŠ† ℝ)
limsupref.s (πœ‘ β†’ sup(𝐴, ℝ*, < ) = +∞)
limsupref.f (πœ‘ β†’ 𝐹:π΄βŸΆβ„)
limsupref.b (πœ‘ β†’ βˆƒπ‘ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑏))
Assertion
Ref Expression
limsupref (πœ‘ β†’ (lim supβ€˜πΉ) ∈ ℝ)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑏,𝑗,π‘˜   𝐹,𝑏,π‘˜
Allowed substitution hints:   πœ‘(𝑗,π‘˜,𝑏)   𝐹(𝑗)

Proof of Theorem limsupref
Dummy variables 𝑖 π‘₯ 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 limsupref.a . 2 (πœ‘ β†’ 𝐴 βŠ† ℝ)
2 limsupref.s . 2 (πœ‘ β†’ sup(𝐴, ℝ*, < ) = +∞)
3 limsupref.f . 2 (πœ‘ β†’ 𝐹:π΄βŸΆβ„)
4 limsupref.b . . 3 (πœ‘ β†’ βˆƒπ‘ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑏))
5 breq2 5145 . . . . . 6 (𝑏 = 𝑦 β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑏 ↔ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦))
65imbi2d 340 . . . . 5 (𝑏 = 𝑦 β†’ ((π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑏) ↔ (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦)))
76ralbidv 3171 . . . 4 (𝑏 = 𝑦 β†’ (βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑏) ↔ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦)))
8 breq1 5144 . . . . . . 7 (π‘˜ = 𝑖 β†’ (π‘˜ ≀ 𝑗 ↔ 𝑖 ≀ 𝑗))
98imbi1d 341 . . . . . 6 (π‘˜ = 𝑖 β†’ ((π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦) ↔ (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦)))
109ralbidv 3171 . . . . 5 (π‘˜ = 𝑖 β†’ (βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦) ↔ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦)))
11 nfv 1909 . . . . . . 7 β„²π‘₯(𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦)
12 nfv 1909 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑗 𝑖 ≀ π‘₯
13 nfcv 2897 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑗abs
14 limsupref.j . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑗𝐹
15 nfcv 2897 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑗π‘₯
1614, 15nffv 6895 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑗(πΉβ€˜π‘₯)
1713, 16nffv 6895 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑗(absβ€˜(πΉβ€˜π‘₯))
18 nfcv 2897 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑗 ≀
19 nfcv 2897 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑗𝑦
2017, 18, 19nfbr 5188 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑗(absβ€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ 𝑦
2112, 20nfim 1891 . . . . . . 7 Ⅎ𝑗(𝑖 ≀ π‘₯ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ 𝑦)
22 breq2 5145 . . . . . . . 8 (𝑗 = π‘₯ β†’ (𝑖 ≀ 𝑗 ↔ 𝑖 ≀ π‘₯))
23 2fveq3 6890 . . . . . . . . 9 (𝑗 = π‘₯ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) = (absβ€˜(πΉβ€˜π‘₯)))
2423breq1d 5151 . . . . . . . 8 (𝑗 = π‘₯ β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦 ↔ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ 𝑦))
2522, 24imbi12d 344 . . . . . . 7 (𝑗 = π‘₯ β†’ ((𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦) ↔ (𝑖 ≀ π‘₯ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ 𝑦)))
2611, 21, 25cbvralw 3297 . . . . . 6 (βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ π‘₯ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ 𝑦))
2726a1i 11 . . . . 5 (π‘˜ = 𝑖 β†’ (βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ π‘₯ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ 𝑦)))
2810, 27bitrd 279 . . . 4 (π‘˜ = 𝑖 β†’ (βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑦) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ π‘₯ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ 𝑦)))
297, 28cbvrex2vw 3233 . . 3 (βˆƒπ‘ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘—)) ≀ 𝑏) ↔ βˆƒπ‘¦ ∈ ℝ βˆƒπ‘– ∈ ℝ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ π‘₯ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ 𝑦))
304, 29sylib 217 . 2 (πœ‘ β†’ βˆƒπ‘¦ ∈ ℝ βˆƒπ‘– ∈ ℝ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐴 (𝑖 ≀ π‘₯ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ 𝑦))
311, 2, 3, 30limsupre 44929 1 (πœ‘ β†’ (lim supβ€˜πΉ) ∈ ℝ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  β„²wnfc 2877  βˆ€wral 3055  βˆƒwrex 3064   βŠ† wss 3943   class class class wbr 5141  βŸΆwf 6533  β€˜cfv 6537  supcsup 9437  β„cr 11111  +∞cpnf 11249  β„*cxr 11251   < clt 11252   ≀ cle 11253  abscabs 15187  lim supclsp 15420
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 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190
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 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6294  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7853  df-2nd 7975  df-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-er 8705  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-sup 9439  df-inf 9440  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-n0 12477  df-z 12563  df-uz 12827  df-rp 12981  df-ico 13336  df-seq 13973  df-exp 14033  df-cj 15052  df-re 15053  df-im 15054  df-sqrt 15188  df-abs 15189  df-limsup 15421
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator