Theorem limsupresre 46017

Description: The supremum limit of a function only depends on the real part of its domain. (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021.)

Hypothesis

Ref	Expression
limsupresre.1	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑉)

Assertion

Ref	Expression
limsupresre	⊢ (𝜑 → (lim sup‘(𝐹 ↾ ℝ)) = (lim sup‘𝐹))

Proof of Theorem limsupresre

Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		id 22	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℝ → 𝑘 ∈ ℝ)
2		pnfxr 11191	. . . . . . . . . . 11 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
3	2	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℝ → +∞ ∈ ℝ*)
4		icossre 13349	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑘 ∈ ℝ ∧ +∞ ∈ ℝ*) → (𝑘[,)+∞) ⊆ ℝ)
5	1, 3, 4	syl2anc 585	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ℝ → (𝑘[,)+∞) ⊆ ℝ)
6		resima2 5976	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑘[,)+∞) ⊆ ℝ → ((𝐹 ↾ ℝ) “ (𝑘[,)+∞)) = (𝐹 “ (𝑘[,)+∞)))
7	5, 6	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℝ → ((𝐹 ↾ ℝ) “ (𝑘[,)+∞)) = (𝐹 “ (𝑘[,)+∞)))
8	7	ineq1d 4172	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ ℝ → (((𝐹 ↾ ℝ) “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*) = ((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*))
9	8	supeq1d 9354	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ ℝ → sup((((𝐹 ↾ ℝ) “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ) = sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
10	9	mpteq2ia 5194	. . . . 5 ⊢ (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup((((𝐹 ↾ ℝ) “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
11	10	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup((((𝐹 ↾ ℝ) “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )))
12	11	rneqd 5888	. . 3 ⊢ (𝜑 → ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup((((𝐹 ↾ ℝ) “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )))
13	12	infeq1d 9386	. 2 ⊢ (𝜑 → inf(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup((((𝐹 ↾ ℝ) “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ) = inf(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ))
14		limsupresre.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑉)
15	14	resexd 5988	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ ℝ) ∈ V)
16		eqid 2737	. . . 4 ⊢ (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup((((𝐹 ↾ ℝ) “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup((((𝐹 ↾ ℝ) “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
17	16	limsupval 15402	. . 3 ⊢ ((𝐹 ↾ ℝ) ∈ V → (lim sup‘(𝐹 ↾ ℝ)) = inf(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup((((𝐹 ↾ ℝ) “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ))
18	15, 17	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → (lim sup‘(𝐹 ↾ ℝ)) = inf(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup((((𝐹 ↾ ℝ) “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ))
19		eqid 2737	. . . 4 ⊢ (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )) = (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
20	19	limsupval 15402	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑉 → (lim sup‘𝐹) = inf(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ))
21	14, 20	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → (lim sup‘𝐹) = inf(ran (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < )), ℝ*, < ))
22	13, 18, 21	3eqtr4d 2782	1 ⊢ (𝜑 → (lim sup‘(𝐹 ↾ ℝ)) = (lim sup‘𝐹))

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  Vcvv 3441   ∩ cin 3901   ⊆ wss 3902   ↦ cmpt 5180  ran crn 5626   ↾ cres 5627   “ cima 5628  ‘cfv 6493  (class class class)co 7361  supcsup 9348  infcinf 9349  ℝcr 11030  +∞cpnf 11168  ℝ^*cxr 11170   < clt 11171  [,)cico 13268  lim supclsp 15398

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 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7683  ax-cnex 11087  ax-resscn 11088  ax-pre-lttri 11105  ax-pre-lttrn 11106

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3351  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-op 4588  df-uni 4865  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-id 5520  df-po 5533  df-so 5534  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-ov 7364  df-oprab 7365  df-mpo 7366  df-er 8638  df-en 8889  df-dom 8890  df-sdom 8891  df-sup 9350  df-inf 9351  df-pnf 11173  df-mnf 11174  df-xr 11175  df-ltxr 11176  df-le 11177  df-ico 13272  df-limsup 15399

This theorem is referenced by:  limsupresuz  46024