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

Theorem limsupub 44719
Description: If the limsup is not +∞, then the function is eventually bounded. (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
limsupub.j β„²π‘—πœ‘
limsupub.e Ⅎ𝑗𝐹
limsupub.a (πœ‘ β†’ 𝐴 βŠ† ℝ)
limsupub.f (πœ‘ β†’ 𝐹:π΄βŸΆβ„*)
limsupub.n (πœ‘ β†’ (lim supβ€˜πΉ) β‰  +∞)
Assertion
Ref Expression
limsupub (πœ‘ β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,π‘˜,π‘₯   π‘˜,𝐹,π‘₯   πœ‘,π‘˜,π‘₯
Allowed substitution hints:   πœ‘(𝑗)   𝐹(𝑗)

Proof of Theorem limsupub
StepHypRef Expression
1 limsupub.e . . . . 5 Ⅎ𝑗𝐹
2 limsupub.a . . . . . 6 (πœ‘ β†’ 𝐴 βŠ† ℝ)
32adantr 481 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))) β†’ 𝐴 βŠ† ℝ)
4 limsupub.f . . . . . 6 (πœ‘ β†’ 𝐹:π΄βŸΆβ„*)
54adantr 481 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))) β†’ 𝐹:π΄βŸΆβ„*)
6 limsupub.j . . . . . . . . . 10 β„²π‘—πœ‘
7 nfv 1917 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑗 π‘₯ ∈ ℝ
86, 7nfan 1902 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑗(πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ)
9 simprl 769 . . . . . . . . . . . 12 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))) β†’ π‘˜ ≀ 𝑗)
10 simpllr 774 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) β†’ π‘₯ ∈ ℝ)
11 rexr 11264 . . . . . . . . . . . . . . 15 (π‘₯ ∈ ℝ β†’ π‘₯ ∈ ℝ*)
1210, 11syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) β†’ π‘₯ ∈ ℝ*)
134ffvelcdmda 7086 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((πœ‘ ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) β†’ (πΉβ€˜π‘—) ∈ ℝ*)
1413ad4ant13 749 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) β†’ (πΉβ€˜π‘—) ∈ ℝ*)
15 simpr 485 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) β†’ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))
1612, 14, 15xrltled 13133 . . . . . . . . . . . . 13 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) β†’ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))
1716adantrl 714 . . . . . . . . . . . 12 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))) β†’ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))
189, 17jca 512 . . . . . . . . . . 11 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))) β†’ (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—)))
1918ex 413 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) β†’ ((π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) β†’ (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
2019ex 413 . . . . . . . . 9 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) β†’ (𝑗 ∈ 𝐴 β†’ ((π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) β†’ (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—)))))
218, 20reximdai 3258 . . . . . . . 8 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) β†’ (βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) β†’ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
2221ralimdv 3169 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) β†’ (βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) β†’ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
2322ralimdva 3167 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—))))
2423imp 407 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ ≀ (πΉβ€˜π‘—)))
251, 3, 5, 24limsuppnfd 44717 . . . 4 ((πœ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))) β†’ (lim supβ€˜πΉ) = +∞)
26 limsupub.n . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (lim supβ€˜πΉ) β‰  +∞)
2726neneqd 2945 . . . . 5 (πœ‘ β†’ Β¬ (lim supβ€˜πΉ) = +∞)
2827adantr 481 . . . 4 ((πœ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))) β†’ Β¬ (lim supβ€˜πΉ) = +∞)
2925, 28pm2.65da 815 . . 3 (πœ‘ β†’ Β¬ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
30 imnan 400 . . . . . . . . 9 ((π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) ↔ Β¬ (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
3130ralbii 3093 . . . . . . . 8 (βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) ↔ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 Β¬ (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
32 ralnex 3072 . . . . . . . 8 (βˆ€π‘— ∈ 𝐴 Β¬ (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) ↔ Β¬ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
3331, 32bitri 274 . . . . . . 7 (βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) ↔ Β¬ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
3433rexbii 3094 . . . . . 6 (βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) ↔ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ Β¬ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
35 rexnal 3100 . . . . . 6 (βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ Β¬ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) ↔ Β¬ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
3634, 35bitri 274 . . . . 5 (βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) ↔ Β¬ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
3736rexbii 3094 . . . 4 (βˆƒπ‘₯ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) ↔ βˆƒπ‘₯ ∈ ℝ Β¬ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
38 rexnal 3100 . . . 4 (βˆƒπ‘₯ ∈ ℝ Β¬ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) ↔ Β¬ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
3937, 38bitri 274 . . 3 (βˆƒπ‘₯ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)) ↔ Β¬ βˆ€π‘₯ ∈ ℝ βˆ€π‘˜ ∈ ℝ βˆƒπ‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 ∧ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
4029, 39sylibr 233 . 2 (πœ‘ β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
41 nfv 1917 . . . . . 6 Ⅎ𝑗 π‘˜ ∈ ℝ
428, 41nfan 1902 . . . . 5 Ⅎ𝑗((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ π‘˜ ∈ ℝ)
4313ad4ant14 750 . . . . . . 7 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ π‘˜ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) β†’ (πΉβ€˜π‘—) ∈ ℝ*)
44 simpllr 774 . . . . . . . 8 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ π‘˜ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) β†’ π‘₯ ∈ ℝ)
4544rexrd 11268 . . . . . . 7 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ π‘˜ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) β†’ π‘₯ ∈ ℝ*)
4643, 45xrlenltd 11284 . . . . . 6 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ π‘˜ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) β†’ ((πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯ ↔ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—)))
4746imbi2d 340 . . . . 5 ((((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ π‘˜ ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ 𝐴) β†’ ((π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ↔ (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))))
4842, 47ralbida 3267 . . . 4 (((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) ∧ π‘˜ ∈ ℝ) β†’ (βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ↔ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))))
4948rexbidva 3176 . . 3 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ℝ) β†’ (βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ↔ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))))
5049rexbidva 3176 . 2 (πœ‘ β†’ (βˆƒπ‘₯ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯) ↔ βˆƒπ‘₯ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ Β¬ π‘₯ < (πΉβ€˜π‘—))))
5140, 50mpbird 256 1 (πœ‘ β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ ℝ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘— ∈ 𝐴 (π‘˜ ≀ 𝑗 β†’ (πΉβ€˜π‘—) ≀ π‘₯))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1541  β„²wnf 1785   ∈ wcel 2106  β„²wnfc 2883   β‰  wne 2940  βˆ€wral 3061  βˆƒwrex 3070   βŠ† wss 3948   class class class wbr 5148  βŸΆwf 6539  β€˜cfv 6543  β„cr 11111  +∞cpnf 11249  β„*cxr 11251   < clt 11252   ≀ cle 11253  lim supclsp 15418
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 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7727  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 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 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-id 5574  df-po 5588  df-so 5589  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  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-ico 13334  df-limsup 15419
This theorem is referenced by:  limsupubuz  44728  limsupub2  44827
  Copyright terms: Public domain W3C validator