Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lmbr3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lmbr3 44463
Description: Express the binary relation "sequence 𝐹 converges to point 𝑃 " in a metric space using an arbitrary upper set of integers. (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Feb-2022.)
Hypotheses
Ref Expression
lmbr3.1 β„²π‘˜πΉ
lmbr3.2 (πœ‘ β†’ 𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹))
Assertion
Ref Expression
lmbr3 (πœ‘ β†’ (𝐹(β‡π‘‘β€˜π½)𝑃 ↔ (𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm β„‚) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ βˆ€π‘’ ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑒 β†’ βˆƒπ‘— ∈ β„€ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑒)))))
Distinct variable groups:   𝑗,𝐹,𝑒   𝑒,𝐽   𝑒,𝑃   𝑗,π‘˜,𝑒
Allowed substitution hints:   πœ‘(𝑒,𝑗,π‘˜)   𝑃(𝑗,π‘˜)   𝐹(π‘˜)   𝐽(𝑗,π‘˜)   𝑋(𝑒,𝑗,π‘˜)

Proof of Theorem lmbr3
Dummy variables 𝑖 𝑙 𝑣 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lmbr3.2 . . 3 (πœ‘ β†’ 𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹))
21lmbr3v 44461 . 2 (πœ‘ β†’ (𝐹(β‡π‘‘β€˜π½)𝑃 ↔ (𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm β„‚) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ βˆ€π‘£ ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑣 β†’ βˆƒπ‘– ∈ β„€ βˆ€π‘™ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘–)(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑣)))))
3 eleq2w 2818 . . . . 5 (𝑣 = 𝑒 β†’ (𝑃 ∈ 𝑣 ↔ 𝑃 ∈ 𝑒))
4 eleq2w 2818 . . . . . . . 8 (𝑣 = 𝑒 β†’ ((πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑣 ↔ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑒))
54anbi2d 630 . . . . . . 7 (𝑣 = 𝑒 β†’ ((𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑣) ↔ (𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑒)))
65rexralbidv 3221 . . . . . 6 (𝑣 = 𝑒 β†’ (βˆƒπ‘– ∈ β„€ βˆ€π‘™ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘–)(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑣) ↔ βˆƒπ‘– ∈ β„€ βˆ€π‘™ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘–)(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑒)))
7 fveq2 6892 . . . . . . . . 9 (𝑖 = 𝑗 β†’ (β„€β‰₯β€˜π‘–) = (β„€β‰₯β€˜π‘—))
87raleqdv 3326 . . . . . . . 8 (𝑖 = 𝑗 β†’ (βˆ€π‘™ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘–)(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑒) ↔ βˆ€π‘™ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑒)))
9 nfcv 2904 . . . . . . . . . . 11 β„²π‘˜π‘™
10 lmbr3.1 . . . . . . . . . . . 12 β„²π‘˜πΉ
1110nfdm 5951 . . . . . . . . . . 11 β„²π‘˜dom 𝐹
129, 11nfel 2918 . . . . . . . . . 10 β„²π‘˜ 𝑙 ∈ dom 𝐹
1310, 9nffv 6902 . . . . . . . . . . 11 β„²π‘˜(πΉβ€˜π‘™)
14 nfcv 2904 . . . . . . . . . . 11 β„²π‘˜π‘’
1513, 14nfel 2918 . . . . . . . . . 10 β„²π‘˜(πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑒
1612, 15nfan 1903 . . . . . . . . 9 β„²π‘˜(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑒)
17 nfv 1918 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑙(π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑒)
18 eleq1w 2817 . . . . . . . . . 10 (𝑙 = π‘˜ β†’ (𝑙 ∈ dom 𝐹 ↔ π‘˜ ∈ dom 𝐹))
19 fveq2 6892 . . . . . . . . . . 11 (𝑙 = π‘˜ β†’ (πΉβ€˜π‘™) = (πΉβ€˜π‘˜))
2019eleq1d 2819 . . . . . . . . . 10 (𝑙 = π‘˜ β†’ ((πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑒 ↔ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑒))
2118, 20anbi12d 632 . . . . . . . . 9 (𝑙 = π‘˜ β†’ ((𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑒) ↔ (π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑒)))
2216, 17, 21cbvralw 3304 . . . . . . . 8 (βˆ€π‘™ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑒) ↔ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑒))
238, 22bitrdi 287 . . . . . . 7 (𝑖 = 𝑗 β†’ (βˆ€π‘™ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘–)(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑒) ↔ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑒)))
2423cbvrexvw 3236 . . . . . 6 (βˆƒπ‘– ∈ β„€ βˆ€π‘™ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘–)(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑒) ↔ βˆƒπ‘— ∈ β„€ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑒))
256, 24bitrdi 287 . . . . 5 (𝑣 = 𝑒 β†’ (βˆƒπ‘– ∈ β„€ βˆ€π‘™ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘–)(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑣) ↔ βˆƒπ‘— ∈ β„€ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑒)))
263, 25imbi12d 345 . . . 4 (𝑣 = 𝑒 β†’ ((𝑃 ∈ 𝑣 β†’ βˆƒπ‘– ∈ β„€ βˆ€π‘™ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘–)(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑣)) ↔ (𝑃 ∈ 𝑒 β†’ βˆƒπ‘— ∈ β„€ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑒))))
2726cbvralvw 3235 . . 3 (βˆ€π‘£ ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑣 β†’ βˆƒπ‘– ∈ β„€ βˆ€π‘™ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘–)(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑣)) ↔ βˆ€π‘’ ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑒 β†’ βˆƒπ‘— ∈ β„€ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑒)))
28273anbi3i 1160 . 2 ((𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm β„‚) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ βˆ€π‘£ ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑣 β†’ βˆƒπ‘– ∈ β„€ βˆ€π‘™ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘–)(𝑙 ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘™) ∈ 𝑣))) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm β„‚) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ βˆ€π‘’ ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑒 β†’ βˆƒπ‘— ∈ β„€ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑒))))
292, 28bitrdi 287 1 (πœ‘ β†’ (𝐹(β‡π‘‘β€˜π½)𝑃 ↔ (𝐹 ∈ (𝑋 ↑pm β„‚) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ βˆ€π‘’ ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑒 β†’ βˆƒπ‘— ∈ β„€ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑒)))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 397   ∧ w3a 1088   ∈ wcel 2107  β„²wnfc 2884  βˆ€wral 3062  βˆƒwrex 3071   class class class wbr 5149  dom cdm 5677  β€˜cfv 6544  (class class class)co 7409   ↑pm cpm 8821  β„‚cc 11108  β„€cz 12558  β„€β‰₯cuz 12822  TopOnctopon 22412  β‡π‘‘clm 22730
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-addrcl 11171  ax-rnegex 11181  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-id 5575  df-po 5589  df-so 5590  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-er 8703  df-pm 8823  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-neg 11447  df-z 12559  df-uz 12823  df-top 22396  df-topon 22413  df-lm 22733
This theorem is referenced by:  xlimbr  44543  xlimmnfvlem1  44548  xlimmnfvlem2  44549  xlimpnfvlem1  44552  xlimpnfvlem2  44553
  Copyright terms: Public domain W3C validator