Users' Mathboxes Mathbox for Jeff Madsen < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lmclim2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lmclim2 35843
Description: A sequence in a metric space converges to a point iff the distance between the point and the elements of the sequence converges to 0. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 5-Jun-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
lmclim2.2 (𝜑𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
lmclim2.3 (𝜑𝐹:ℕ⟶𝑋)
lmclim2.4 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
lmclim2.5 𝐺 = (𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝐹𝑥)𝐷𝑌))
lmclim2.6 (𝜑𝑌𝑋)
Assertion
Ref Expression
lmclim2 (𝜑 → (𝐹(⇝𝑡𝐽)𝑌𝐺 ⇝ 0))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐷   𝑥,𝐹   𝑥,𝐺   𝑥,𝐽   𝑥,𝑋   𝜑,𝑥   𝑥,𝑌

Proof of Theorem lmclim2
Dummy variables 𝑗 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lmclim2.4 . . 3 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
2 lmclim2.2 . . . 4 (𝜑𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
3 metxmet 23395 . . . 4 (𝐷 ∈ (Met‘𝑋) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
42, 3syl 17 . . 3 (𝜑𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
5 nnuz 12550 . . 3 ℕ = (ℤ‘1)
6 1zzd 12281 . . 3 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
7 eqidd 2739 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑘))
8 lmclim2.3 . . 3 (𝜑𝐹:ℕ⟶𝑋)
91, 4, 5, 6, 7, 8lmmbrf 24331 . 2 (𝜑 → (𝐹(⇝𝑡𝐽)𝑌 ↔ (𝑌𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷𝑌) < 𝑥)))
10 lmclim2.5 . . . . . 6 𝐺 = (𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝐹𝑥)𝐷𝑌))
11 nnex 11909 . . . . . . 7 ℕ ∈ V
1211mptex 7081 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝐹𝑥)𝐷𝑌)) ∈ V
1310, 12eqeltri 2835 . . . . 5 𝐺 ∈ V
1413a1i 11 . . . 4 (𝜑𝐺 ∈ V)
15 fveq2 6756 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑘 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑘))
1615oveq1d 7270 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑘 → ((𝐹𝑥)𝐷𝑌) = ((𝐹𝑘)𝐷𝑌))
17 ovex 7288 . . . . . 6 ((𝐹𝑘)𝐷𝑌) ∈ V
1816, 10, 17fvmpt 6857 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ → (𝐺𝑘) = ((𝐹𝑘)𝐷𝑌))
1918adantl 481 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝐺𝑘) = ((𝐹𝑘)𝐷𝑌))
202adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → 𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
218ffvelrnda 6943 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹𝑘) ∈ 𝑋)
22 lmclim2.6 . . . . . . 7 (𝜑𝑌𝑋)
2322adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → 𝑌𝑋)
24 metcl 23393 . . . . . 6 ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋𝑌𝑋) → ((𝐹𝑘)𝐷𝑌) ∈ ℝ)
2520, 21, 23, 24syl3anc 1369 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹𝑘)𝐷𝑌) ∈ ℝ)
2625recnd 10934 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹𝑘)𝐷𝑌) ∈ ℂ)
275, 6, 14, 19, 26clim0c 15144 . . 3 (𝜑 → (𝐺 ⇝ 0 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘)𝐷𝑌)) < 𝑥))
28 eluznn 12587 . . . . . . . 8 ((𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘 ∈ ℕ)
29 metge0 23406 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋𝑌𝑋) → 0 ≤ ((𝐹𝑘)𝐷𝑌))
3020, 21, 23, 29syl3anc 1369 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → 0 ≤ ((𝐹𝑘)𝐷𝑌))
3125, 30absidd 15062 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (abs‘((𝐹𝑘)𝐷𝑌)) = ((𝐹𝑘)𝐷𝑌))
3231breq1d 5080 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((abs‘((𝐹𝑘)𝐷𝑌)) < 𝑥 ↔ ((𝐹𝑘)𝐷𝑌) < 𝑥))
3328, 32sylan2 592 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → ((abs‘((𝐹𝑘)𝐷𝑌)) < 𝑥 ↔ ((𝐹𝑘)𝐷𝑌) < 𝑥))
3433anassrs 467 . . . . . 6 (((𝜑𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → ((abs‘((𝐹𝑘)𝐷𝑌)) < 𝑥 ↔ ((𝐹𝑘)𝐷𝑌) < 𝑥))
3534ralbidva 3119 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘)𝐷𝑌)) < 𝑥 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷𝑌) < 𝑥))
3635rexbidva 3224 . . . 4 (𝜑 → (∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘)𝐷𝑌)) < 𝑥 ↔ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷𝑌) < 𝑥))
3736ralbidv 3120 . . 3 (𝜑 → (∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘)𝐷𝑌)) < 𝑥 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷𝑌) < 𝑥))
3822biantrurd 532 . . 3 (𝜑 → (∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷𝑌) < 𝑥 ↔ (𝑌𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷𝑌) < 𝑥)))
3927, 37, 383bitrrd 305 . 2 (𝜑 → ((𝑌𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘)𝐷𝑌) < 𝑥) ↔ 𝐺 ⇝ 0))
409, 39bitrd 278 1 (𝜑 → (𝐹(⇝𝑡𝐽)𝑌𝐺 ⇝ 0))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 395   = wceq 1539  wcel 2108  wral 3063  wrex 3064  Vcvv 3422   class class class wbr 5070  cmpt 5153  wf 6414  cfv 6418  (class class class)co 7255  cr 10801  0cc0 10802  1c1 10803   < clt 10940  cle 10941  cn 11903  cuz 12511  +crp 12659  abscabs 14873  cli 15121  ∞Metcxmet 20495  Metcmet 20496  MetOpencmopn 20500  𝑡clm 22285
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-rep 5205  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-cnex 10858  ax-resscn 10859  ax-1cn 10860  ax-icn 10861  ax-addcl 10862  ax-addrcl 10863  ax-mulcl 10864  ax-mulrcl 10865  ax-mulcom 10866  ax-addass 10867  ax-mulass 10868  ax-distr 10869  ax-i2m1 10870  ax-1ne0 10871  ax-1rid 10872  ax-rnegex 10873  ax-rrecex 10874  ax-cnre 10875  ax-pre-lttri 10876  ax-pre-lttrn 10877  ax-pre-ltadd 10878  ax-pre-mulgt0 10879  ax-pre-sup 10880
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rmo 3071  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-iun 4923  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-pred 6191  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-om 7688  df-1st 7804  df-2nd 7805  df-frecs 8068  df-wrecs 8099  df-recs 8173  df-rdg 8212  df-er 8456  df-map 8575  df-pm 8576  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-sup 9131  df-inf 9132  df-pnf 10942  df-mnf 10943  df-xr 10944  df-ltxr 10945  df-le 10946  df-sub 11137  df-neg 11138  df-div 11563  df-nn 11904  df-2 11966  df-3 11967  df-n0 12164  df-z 12250  df-uz 12512  df-q 12618  df-rp 12660  df-xneg 12777  df-xadd 12778  df-xmul 12779  df-seq 13650  df-exp 13711  df-cj 14738  df-re 14739  df-im 14740  df-sqrt 14874  df-abs 14875  df-clim 15125  df-topgen 17071  df-psmet 20502  df-xmet 20503  df-met 20504  df-bl 20505  df-mopn 20506  df-top 21951  df-topon 21968  df-bases 22004  df-lm 22288
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator