MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  lmbrf Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lmbrf 21784
Description: Express the binary relation "sequence 𝐹 converges to point 𝑃 " in a metric space using an arbitrary upper set of integers. This version of lmbr2 21783 presupposes that 𝐹 is a function. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Nov-2013.)
Hypotheses
Ref Expression
lmbr.2 (𝜑𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
lmbr2.4 𝑍 = (ℤ𝑀)
lmbr2.5 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
lmbrf.6 (𝜑𝐹:𝑍𝑋)
lmbrf.7 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = 𝐴)
Assertion
Ref Expression
lmbrf (𝜑 → (𝐹(⇝𝑡𝐽)𝑃 ↔ (𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝐴𝑢))))
Distinct variable groups:   𝑗,𝑘,𝑢,𝐹   𝑗,𝐽,𝑘,𝑢   𝜑,𝑗,𝑘,𝑢   𝑗,𝑍,𝑘,𝑢   𝑗,𝑀   𝑃,𝑗,𝑘,𝑢   𝑗,𝑋,𝑘,𝑢
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑢,𝑗,𝑘)   𝑀(𝑢,𝑘)

Proof of Theorem lmbrf
StepHypRef Expression
1 lmbr.2 . . 3 (𝜑𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
2 lmbr2.4 . . 3 𝑍 = (ℤ𝑀)
3 lmbr2.5 . . 3 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
41, 2, 3lmbr2 21783 . 2 (𝜑 → (𝐹(⇝𝑡𝐽)𝑃 ↔ (𝐹 ∈ (𝑋pm ℂ) ∧ 𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢)))))
5 3anass 1089 . . 3 ((𝐹 ∈ (𝑋pm ℂ) ∧ 𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢))) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋pm ℂ) ∧ (𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢)))))
62uztrn2 12254 . . . . . . . . . . 11 ((𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘𝑍)
7 lmbrf.7 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = 𝐴)
87eleq1d 2901 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘𝑍) → ((𝐹𝑘) ∈ 𝑢𝐴𝑢))
9 lmbrf.6 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝐹:𝑍𝑋)
109fdmd 6519 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → dom 𝐹 = 𝑍)
1110eleq2d 2902 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑘 ∈ dom 𝐹𝑘𝑍))
1211biimpar 478 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝑘 ∈ dom 𝐹)
1312biantrurd 533 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘𝑍) → ((𝐹𝑘) ∈ 𝑢 ↔ (𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢)))
148, 13bitr3d 282 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐴𝑢 ↔ (𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢)))
156, 14sylan2 592 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → (𝐴𝑢 ↔ (𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢)))
1615anassrs 468 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (𝐴𝑢 ↔ (𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢)))
1716ralbidva 3200 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝐴𝑢 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢)))
1817rexbidva 3300 . . . . . . 7 (𝜑 → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝐴𝑢 ↔ ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢)))
1918imbi2d 342 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝐴𝑢) ↔ (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢))))
2019ralbidv 3201 . . . . 5 (𝜑 → (∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝐴𝑢) ↔ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢))))
2120anbi2d 628 . . . 4 (𝜑 → ((𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝐴𝑢)) ↔ (𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢)))))
22 toponmax 21450 . . . . . . . 8 (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → 𝑋𝐽)
231, 22syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝑋𝐽)
24 cnex 10610 . . . . . . 7 ℂ ∈ V
2523, 24jctir 521 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑋𝐽 ∧ ℂ ∈ V))
26 uzssz 12256 . . . . . . . . 9 (ℤ𝑀) ⊆ ℤ
27 zsscn 11981 . . . . . . . . 9 ℤ ⊆ ℂ
2826, 27sstri 3979 . . . . . . . 8 (ℤ𝑀) ⊆ ℂ
292, 28eqsstri 4004 . . . . . . 7 𝑍 ⊆ ℂ
309, 29jctir 521 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹:𝑍𝑋𝑍 ⊆ ℂ))
31 elpm2r 8417 . . . . . 6 (((𝑋𝐽 ∧ ℂ ∈ V) ∧ (𝐹:𝑍𝑋𝑍 ⊆ ℂ)) → 𝐹 ∈ (𝑋pm ℂ))
3225, 30, 31syl2anc 584 . . . . 5 (𝜑𝐹 ∈ (𝑋pm ℂ))
3332biantrurd 533 . . . 4 (𝜑 → ((𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢))) ↔ (𝐹 ∈ (𝑋pm ℂ) ∧ (𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢))))))
3421, 33bitr2d 281 . . 3 (𝜑 → ((𝐹 ∈ (𝑋pm ℂ) ∧ (𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢)))) ↔ (𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝐴𝑢))))
355, 34syl5bb 284 . 2 (𝜑 → ((𝐹 ∈ (𝑋pm ℂ) ∧ 𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑢))) ↔ (𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝐴𝑢))))
364, 35bitrd 280 1 (𝜑 → (𝐹(⇝𝑡𝐽)𝑃 ↔ (𝑃𝑋 ∧ ∀𝑢𝐽 (𝑃𝑢 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝐴𝑢))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 207  wa 396  w3a 1081   = wceq 1530  wcel 2107  wral 3142  wrex 3143  Vcvv 3499  wss 3939   class class class wbr 5062  dom cdm 5553  wf 6347  cfv 6351  (class class class)co 7151  pm cpm 8400  cc 10527  cz 11973  cuz 12235  TopOnctopon 21434  𝑡clm 21750
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 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2153  ax-12 2169  ax-ext 2797  ax-sep 5199  ax-nul 5206  ax-pow 5262  ax-pr 5325  ax-un 7454  ax-cnex 10585  ax-resscn 10586  ax-pre-lttri 10603  ax-pre-lttrn 10604
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2619  df-eu 2651  df-clab 2804  df-cleq 2818  df-clel 2897  df-nfc 2967  df-ne 3021  df-nel 3128  df-ral 3147  df-rex 3148  df-rab 3151  df-v 3501  df-sbc 3776  df-csb 3887  df-dif 3942  df-un 3944  df-in 3946  df-ss 3955  df-nul 4295  df-if 4470  df-pw 4543  df-sn 4564  df-pr 4566  df-op 4570  df-uni 4837  df-iun 4918  df-br 5063  df-opab 5125  df-mpt 5143  df-id 5458  df-po 5472  df-so 5473  df-xp 5559  df-rel 5560  df-cnv 5561  df-co 5562  df-dm 5563  df-rn 5564  df-res 5565  df-ima 5566  df-iota 6311  df-fun 6353  df-fn 6354  df-f 6355  df-f1 6356  df-fo 6357  df-f1o 6358  df-fv 6359  df-ov 7154  df-oprab 7155  df-mpo 7156  df-1st 7683  df-2nd 7684  df-er 8282  df-pm 8402  df-en 8502  df-dom 8503  df-sdom 8504  df-pnf 10669  df-mnf 10670  df-xr 10671  df-ltxr 10672  df-le 10673  df-neg 10865  df-z 11974  df-uz 12236  df-top 21418  df-topon 21435  df-lm 21753
This theorem is referenced by:  lmconst  21785  lmss  21822  1stcelcls  21985  txlm  22172  lmflf  22529  lmxrge0  31081
  Copyright terms: Public domain W3C validator