Theorem lmcvg 22013

Description: Convergence property of a converging sequence. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Nov-2013.)

Hypotheses

Ref	Expression
lmcvg.1	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
lmcvg.3	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ 𝑈)
lmcvg.4	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
lmcvg.5	⊢ (𝜑 → 𝐹(⇝𝑡‘𝐽)𝑃)
lmcvg.6	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝐽)

Assertion

Ref	Expression
lmcvg	⊢ (𝜑 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐹‘𝑘) ∈ 𝑈)

Distinct variable groups:   𝑗,𝑘,𝐹   𝑗,𝐽,𝑘   𝑃,𝑗,𝑘   𝜑,𝑗,𝑘   𝑈,𝑗,𝑘   𝑗,𝑀   𝑗,𝑍,𝑘

Allowed substitution hint:   𝑀(𝑘)

Proof of Theorem lmcvg

Dummy variable 𝑢 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lmcvg.3	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ 𝑈)
2		eleq2 2821	. . . 4 ⊢ (𝑢 = 𝑈 → (𝑃 ∈ 𝑢 ↔ 𝑃 ∈ 𝑈))
3		eleq2 2821	. . . . 5 ⊢ (𝑢 = 𝑈 → ((𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢 ↔ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑈))
4	3	rexralbidv 3211	. . . 4 ⊢ (𝑢 = 𝑈 → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢 ↔ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐹‘𝑘) ∈ 𝑈))
5	2, 4	imbi12d 348	. . 3 ⊢ (𝑢 = 𝑈 → ((𝑃 ∈ 𝑢 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢) ↔ (𝑃 ∈ 𝑈 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐹‘𝑘) ∈ 𝑈)))
6		lmcvg.5	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹(⇝𝑡‘𝐽)𝑃)
7		lmrcl 21982	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹(⇝𝑡‘𝐽)𝑃 → 𝐽 ∈ Top)
8	6, 7	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ Top)
9		toptopon2 21669	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘∪ 𝐽))
10	8, 9	sylib 221	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ (TopOn‘∪ 𝐽))
11		lmcvg.1	. . . . . . 7 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
12		lmcvg.4	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
13	10, 11, 12	lmbr2 22010	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐹(⇝𝑡‘𝐽)𝑃 ↔ (𝐹 ∈ (∪ 𝐽 ↑pm ℂ) ∧ 𝑃 ∈ ∪ 𝐽 ∧ ∀𝑢 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑢 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢)))))
14	6, 13	mpbid 235	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (∪ 𝐽 ↑pm ℂ) ∧ 𝑃 ∈ ∪ 𝐽 ∧ ∀𝑢 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑢 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢))))
15	14	simp3d 1145	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑢 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑢 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢)))
16		simpr 488	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢) → (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢)
17	16	ralimi 3075	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢) → ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢)
18	17	reximi 3157	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢)
19	18	imim2i 16	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ 𝑢 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢)) → (𝑃 ∈ 𝑢 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢))
20	19	ralimi 3075	. . . 4 ⊢ (∀𝑢 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑢 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢)) → ∀𝑢 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑢 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢))
21	15, 20	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑢 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑢 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐹‘𝑘) ∈ 𝑢))
22		lmcvg.6	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝐽)
23	5, 21, 22	rspcdva 3528	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑃 ∈ 𝑈 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐹‘𝑘) ∈ 𝑈))
24	1, 23	mpd 15	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(𝐹‘𝑘) ∈ 𝑈)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   ∧ w3a 1088   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  ∀wral 3053  ∃wrex 3054  ∪ cuni 4796   class class class wbr 5030  dom cdm 5525  ‘cfv 6339  (class class class)co 7170   ↑_pm cpm 8438  ℂcc 10613  ℤcz 12062  ℤ_≥cuz 12324  Topctop 21644  TopOnctopon 21661  ⇝_𝑡clm 21977

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1975  ax-7 2020  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2710  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5232  ax-pr 5296  ax-un 7479  ax-cnex 10671  ax-resscn 10672  ax-pre-lttri 10689  ax-pre-lttrn 10690

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2075  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2717  df-cleq 2730  df-clel 2811  df-nfc 2881  df-ne 2935  df-nel 3039  df-ral 3058  df-rex 3059  df-rab 3062  df-v 3400  df-sbc 3681  df-csb 3791  df-dif 3846  df-un 3848  df-in 3850  df-ss 3860  df-nul 4212  df-if 4415  df-pw 4490  df-sn 4517  df-pr 4519  df-op 4523  df-uni 4797  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-id 5429  df-po 5442  df-so 5443  df-xp 5531  df-rel 5532  df-cnv 5533  df-co 5534  df-dm 5535  df-rn 5536  df-res 5537  df-ima 5538  df-iota 6297  df-fun 6341  df-fn 6342  df-f 6343  df-f1 6344  df-fo 6345  df-f1o 6346  df-fv 6347  df-ov 7173  df-oprab 7174  df-mpo 7175  df-1st 7714  df-2nd 7715  df-er 8320  df-pm 8440  df-en 8556  df-dom 8557  df-sdom 8558  df-pnf 10755  df-mnf 10756  df-xr 10757  df-ltxr 10758  df-le 10759  df-neg 10951  df-z 12063  df-uz 12325  df-top 21645  df-topon 21662  df-lm 21980

This theorem is referenced by:  lmmo  22131  1stccnp  22213  1stckgenlem  22304  iscmet3lem2  24044