Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  limsupval4 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem limsupval4 42830
 Description: Alternate definition of lim inf when the given a function is eventually extended real-valued. (Contributed by Glauco Siliprandi, 2-Jan-2022.)
Hypotheses
Ref Expression
limsupval4.x 𝑥𝜑
limsupval4.a (𝜑𝐴𝑉)
limsupval4.m (𝜑𝑀 ∈ ℝ)
limsupval4.b ((𝜑𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞))) → 𝐵 ∈ ℝ*)
Assertion
Ref Expression
limsupval4 (𝜑 → (lim sup‘(𝑥𝐴𝐵)) = -𝑒(lim inf‘(𝑥𝐴 ↦ -𝑒𝐵)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝑀
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝐵(𝑥)   𝑉(𝑥)

Proof of Theorem limsupval4
StepHypRef Expression
1 ovex 7188 . . . . . . . 8 (𝑀[,)+∞) ∈ V
21inex2 5191 . . . . . . 7 (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ∈ V
32mptex 6982 . . . . . 6 (𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵) ∈ V
4 limsupcl 14883 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵) ∈ V → (lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)) ∈ ℝ*)
53, 4ax-mp 5 . . . . 5 (lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)) ∈ ℝ*
65a1i 11 . . . 4 (𝜑 → (lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)) ∈ ℝ*)
76xnegnegd 42473 . . 3 (𝜑 → -𝑒-𝑒(lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)) = (lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)))
87eqcomd 2764 . 2 (𝜑 → (lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)) = -𝑒-𝑒(lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)))
9 limsupval4.a . . 3 (𝜑𝐴𝑉)
10 limsupval4.m . . 3 (𝜑𝑀 ∈ ℝ)
11 eqid 2758 . . 3 (𝑀[,)+∞) = (𝑀[,)+∞)
129, 10, 11limsupresicompt 42792 . 2 (𝜑 → (lim sup‘(𝑥𝐴𝐵)) = (lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)))
13 limsupval4.x . . . . 5 𝑥𝜑
14 limsupval4.b . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞))) → 𝐵 ∈ ℝ*)
1514xnegcld 12739 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞))) → -𝑒𝐵 ∈ ℝ*)
1613, 9, 10, 15liminfval3 42826 . . . 4 (𝜑 → (lim inf‘(𝑥𝐴 ↦ -𝑒𝐵)) = -𝑒(lim sup‘(𝑥𝐴 ↦ -𝑒-𝑒𝐵)))
179, 10, 11limsupresicompt 42792 . . . . . 6 (𝜑 → (lim sup‘(𝑥𝐴 ↦ -𝑒-𝑒𝐵)) = (lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ -𝑒-𝑒𝐵)))
1814xnegnegd 42473 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞))) → -𝑒-𝑒𝐵 = 𝐵)
1913, 18mpteq2da 5129 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ -𝑒-𝑒𝐵) = (𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵))
2019fveq2d 6666 . . . . . 6 (𝜑 → (lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ -𝑒-𝑒𝐵)) = (lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)))
2117, 20eqtrd 2793 . . . . 5 (𝜑 → (lim sup‘(𝑥𝐴 ↦ -𝑒-𝑒𝐵)) = (lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)))
2221xnegeqd 42468 . . . 4 (𝜑 → -𝑒(lim sup‘(𝑥𝐴 ↦ -𝑒-𝑒𝐵)) = -𝑒(lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)))
2316, 22eqtrd 2793 . . 3 (𝜑 → (lim inf‘(𝑥𝐴 ↦ -𝑒𝐵)) = -𝑒(lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)))
2423xnegeqd 42468 . 2 (𝜑 → -𝑒(lim inf‘(𝑥𝐴 ↦ -𝑒𝐵)) = -𝑒-𝑒(lim sup‘(𝑥 ∈ (𝐴 ∩ (𝑀[,)+∞)) ↦ 𝐵)))
258, 12, 243eqtr4d 2803 1 (𝜑 → (lim sup‘(𝑥𝐴𝐵)) = -𝑒(lim inf‘(𝑥𝐴 ↦ -𝑒𝐵)))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1538  Ⅎwnf 1785   ∈ wcel 2111  Vcvv 3409   ∩ cin 3859   ↦ cmpt 5115  ‘cfv 6339  (class class class)co 7155  ℝcr 10579  +∞cpnf 10715  ℝ*cxr 10717  -𝑒cxne 12550  [,)cico 12786  lim supclsp 14880  lim infclsi 42787 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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2729  ax-rep 5159  ax-sep 5172  ax-nul 5179  ax-pow 5237  ax-pr 5301  ax-un 7464  ax-cnex 10636  ax-resscn 10637  ax-1cn 10638  ax-icn 10639  ax-addcl 10640  ax-addrcl 10641  ax-mulcl 10642  ax-mulrcl 10643  ax-mulcom 10644  ax-addass 10645  ax-mulass 10646  ax-distr 10647  ax-i2m1 10648  ax-1ne0 10649  ax-1rid 10650  ax-rnegex 10651  ax-rrecex 10652  ax-cnre 10653  ax-pre-lttri 10654  ax-pre-lttrn 10655  ax-pre-ltadd 10656  ax-pre-mulgt0 10657  ax-pre-sup 10658 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2557  df-eu 2588  df-clab 2736  df-cleq 2750  df-clel 2830  df-nfc 2901  df-ne 2952  df-nel 3056  df-ral 3075  df-rex 3076  df-reu 3077  df-rmo 3078  df-rab 3079  df-v 3411  df-sbc 3699  df-csb 3808  df-dif 3863  df-un 3865  df-in 3867  df-ss 3877  df-pss 3879  df-nul 4228  df-if 4424  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4802  df-iun 4888  df-br 5036  df-opab 5098  df-mpt 5116  df-tr 5142  df-id 5433  df-eprel 5438  df-po 5446  df-so 5447  df-fr 5486  df-we 5488  df-xp 5533  df-rel 5534  df-cnv 5535  df-co 5536  df-dm 5537  df-rn 5538  df-res 5539  df-ima 5540  df-pred 6130  df-ord 6176  df-on 6177  df-lim 6178  df-suc 6179  df-iota 6298  df-fun 6341  df-fn 6342  df-f 6343  df-f1 6344  df-fo 6345  df-f1o 6346  df-fv 6347  df-isom 6348  df-riota 7113  df-ov 7158  df-oprab 7159  df-mpo 7160  df-om 7585  df-1st 7698  df-2nd 7699  df-wrecs 7962  df-recs 8023  df-rdg 8061  df-er 8304  df-en 8533  df-dom 8534  df-sdom 8535  df-sup 8944  df-inf 8945  df-pnf 10720  df-mnf 10721  df-xr 10722  df-ltxr 10723  df-le 10724  df-sub 10915  df-neg 10916  df-div 11341  df-nn 11680  df-n0 11940  df-z 12026  df-uz 12288  df-q 12394  df-xneg 12553  df-ico 12790  df-limsup 14881  df-liminf 42788 This theorem is referenced by:  limsupvaluz3  42834
 Copyright terms: Public domain W3C validator