MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  lo1bdd2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lo1bdd2 15732
Description: If an eventually bounded function is bounded on every interval 𝐴 ∩ (-∞, 𝑦) by a function 𝑀(𝑦), then the function is bounded on the whole domain. (Contributed by Mario Carneiro, 9-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
lo1bdd2.1 (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)
lo1bdd2.2 (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ)
lo1bdd2.3 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
lo1bdd2.4 (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ∈ ≤𝑂(1))
lo1bdd2.5 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ≤ 𝑦)) → 𝑀 ∈ ℝ)
lo1bdd2.6 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 𝐵 ≤ 𝑀)
Assertion
Ref Expression
lo1bdd2 (𝜑 → ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ≤ 𝑚)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑚,𝑦,𝐴   𝐵,𝑚,𝑦   𝑥,𝐶,𝑦   𝜑,𝑥,𝑦   𝑚,𝑀,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑚)   𝐵(𝑥)   𝐶(𝑚)   𝑀(𝑦)

Proof of Theorem lo1bdd2
Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lo1bdd2.4 . . 3 (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ∈ ≤𝑂(1))
2 lo1bdd2.1 . . . 4 (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)
3 lo1bdd2.3 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
4 lo1bdd2.2 . . . 4 (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ)
52, 3, 4ello1mpt2 15730 . . 3 (𝜑 → ((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ∈ ≤𝑂(1) ↔ ∃𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)∃𝑛 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ 𝑛)))
61, 5mpbid 235 . 2 (𝜑 → ∃𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)∃𝑛 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ 𝑛))
7 elicopnf 13614 . . . . . . . . . . 11 (𝐶 ∈ ℝ → (𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞) ↔ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ≤ 𝑦)))
84, 7syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞) ↔ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ≤ 𝑦)))
98biimpa 482 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) → (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ≤ 𝑦))
10 lo1bdd2.5 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ≤ 𝑦)) → 𝑀 ∈ ℝ)
119, 10syldan 603 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) → 𝑀 ∈ ℝ)
1211ad2antrr 739 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ (𝑛 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ 𝑛))) ∧ 𝑛 ≤ 𝑀) → 𝑀 ∈ ℝ)
13 simplrl 789 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ (𝑛 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ 𝑛))) ∧ ¬ 𝑛 ≤ 𝑀) → 𝑛 ∈ ℝ)
1412, 13ifclda 4521 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ (𝑛 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ 𝑛))) → if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛) ∈ ℝ)
152ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) → 𝐴 ⊆ ℝ)
1615sselda 3913 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
179simpld 500 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) → 𝑦 ∈ ℝ)
1817ad2antrr 739 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ ℝ)
1916, 18ltnled 11494 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑥 < 𝑦 ↔ ¬ 𝑦 ≤ 𝑥))
20 lo1bdd2.6 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 𝐵 ≤ 𝑀)
2120expr 462 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ≤ 𝑦)) → (𝑥 < 𝑦 → 𝐵 ≤ 𝑀))
2221an32s 665 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ≤ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑥 < 𝑦 → 𝐵 ≤ 𝑀))
239, 22syldanl 614 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑥 < 𝑦 → 𝐵 ≤ 𝑀))
2423adantlr 728 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑥 < 𝑦 → 𝐵 ≤ 𝑀))
25 simplr 781 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑛 ∈ ℝ)
2611ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ ℝ)
27 max2 13355 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ) → 𝑀 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛))
2825, 26, 27syl2anc 596 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑀 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛))
293ad4ant14 765 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
3011ad3antrrr 743 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑛 ≤ 𝑀) → 𝑀 ∈ ℝ)
31 simpllr 788 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝑛 ≤ 𝑀) → 𝑛 ∈ ℝ)
3230, 31ifclda 4521 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛) ∈ ℝ)
33 letr 11441 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ ∧ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛) ∈ ℝ) → ((𝐵 ≤ 𝑀 ∧ 𝑀 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)) → 𝐵 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)))
3429, 26, 32, 33syl3anc 1399 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ((𝐵 ≤ 𝑀 ∧ 𝑀 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)) → 𝐵 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)))
3528, 34mpan2d 707 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝐵 ≤ 𝑀 → 𝐵 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)))
3624, 35syld 48 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑥 < 𝑦 → 𝐵 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)))
3719, 36sylbird 263 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (¬ 𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)))
38 max1 13353 . . . . . . . . . . 11 ((𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ) → 𝑛 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛))
3925, 26, 38syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑛 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛))
40 letr 11441 . . . . . . . . . . 11 ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℝ ∧ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛) ∈ ℝ) → ((𝐵 ≤ 𝑛 ∧ 𝑛 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)) → 𝐵 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)))
4129, 25, 32, 40syl3anc 1399 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ((𝐵 ≤ 𝑛 ∧ 𝑛 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)) → 𝐵 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)))
4239, 41mpan2d 707 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝐵 ≤ 𝑛 → 𝐵 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)))
4337, 42jad 189 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ((𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ 𝑛) → 𝐵 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)))
4443ralimdva 3178 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) → (∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ 𝑛) → ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)))
4544impr 460 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ (𝑛 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ 𝑛))) → ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛))
46 brralrspcev 5169 . . . . . 6 ((if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛) ∈ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ≤ if(𝑛 ≤ 𝑀, 𝑀, 𝑛)) → ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ≤ 𝑚)
4714, 45, 46syl2anc 596 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ (𝑛 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ 𝑛))) → ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ≤ 𝑚)
4847expr 462 . . . 4 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) ∧ 𝑛 ∈ ℝ) → (∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ 𝑛) → ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ≤ 𝑚))
4948rexlimdva 3167 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)) → (∃𝑛 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ 𝑛) → ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ≤ 𝑚))
5049rexlimdva 3167 . 2 (𝜑 → (∃𝑦 ∈ (𝐶[,)+∞)∃𝑛 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ≤ 𝑥 → 𝐵 ≤ 𝑛) → ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ≤ 𝑚))
516, 50mpd 16 1 (𝜑 → ∃𝑚 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ≤ 𝑚)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080  ∃wrex 3090   ⊆ wss 3900  ifcif 4485   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5190  (class class class)co 7449  ℝcr 11236  +∞cpnf 11377   < clt 11380   ≤ cle 11381  [,)cico 13516  ≤𝑂(1)clo1 15695
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5253  ax-nul 5264  ax-pow 5332  ax-pr 5396  ax-un 7781  ax-cnex 11293  ax-resscn 11294  ax-pre-lttri 11311  ax-pre-lttrn 11312
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-br 5107  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-id 5551  df-po 5564  df-so 5565  df-xp 5662  df-rel 5663  df-cnv 5664  df-co 5665  df-dm 5666  df-rn 5667  df-res 5668  df-ima 5669  df-iota 6518  df-fun 6566  df-fn 6567  df-f 6568  df-f1 6569  df-fo 6570  df-f1o 6571  df-fv 6572  df-ov 7452  df-oprab 7453  df-mpo 7454  df-er 8753  df-pm 8886  df-en 9010  df-dom 9011  df-sdom 9012  df-pnf 11382  df-mnf 11383  df-xr 11384  df-ltxr 11385  df-le 11386  df-ico 13520  df-lo1 15699
This theorem is used by:  lo1bddrp  15733  o1bdd2  15749
  Copyright terms: Public domain W3C validator