MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  minvecolem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem minvecolem3 31478
Description: Lemma for minveco 31486. The sequence formed by taking elements successively closer to the infimum is Cauchy. (Contributed by Mario Carneiro, 8-May-2014.) (Revised by AV, 4-Oct-2020.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
minveco.x 𝑋 = (BaseSet‘𝑈)
minveco.m 𝑀 = ( −𝑣 ‘𝑈)
minveco.n 𝑁 = (normCV‘𝑈)
minveco.y 𝑌 = (BaseSet‘𝑊)
minveco.u (𝜑 → 𝑈 ∈ CPreHilOLD)
minveco.w (𝜑 → 𝑊 ∈ ((SubSp‘𝑈) ∩ CBan))
minveco.a (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑋)
minveco.d 𝐷 = (IndMet‘𝑈)
minveco.j 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
minveco.r 𝑅 = ran (𝑦 ∈ 𝑌 ↦ (𝑁‘(𝐴𝑀𝑦)))
minveco.s 𝑆 = inf(𝑅, ℝ, < )
minveco.f (𝜑 → 𝐹:ℕ⟶𝑌)
minveco.1 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐴𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) ≤ ((𝑆↑2) + (1 / 𝑛)))
Assertion
Ref Expression
minvecolem3 (𝜑 → 𝐹 ∈ (Cau‘𝐷))
Distinct variable groups:   𝑦,𝑛,𝐹   𝑛,𝐽,𝑦   𝑦,𝑀   𝑦,𝑁   𝜑,𝑛,𝑦   𝑆,𝑛,𝑦   𝐴,𝑛,𝑦   𝐷,𝑛,𝑦   𝑦,𝑈   𝑦,𝑊   𝑛,𝑋   𝑛,𝑌,𝑦
Allowed substitution hints:   𝑅(𝑦, 𝑛)   𝑈(𝑛)   𝑀(𝑛)   𝑁(𝑛)   𝑊(𝑛)   𝑋(𝑦)

Proof of Theorem minvecolem3
Dummy variables 𝑗 𝑥 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 4re 12427 . . . . . . 7 4 ∈ ℝ
2 4pos 12453 . . . . . . 7 0 < 4
31, 2elrpii 13123 . . . . . 6 4 ∈ ℝ+
4 simpr 490 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ+)
5 2z 12728 . . . . . . 7 2 ∈ ℤ
6 rpexpcl 14223 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 2 ∈ ℤ) → (𝑥↑2) ∈ ℝ+)
74, 5, 6sylancl 598 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (𝑥↑2) ∈ ℝ+)
8 rpdivcl 13147 . . . . . 6 ((4 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥↑2) ∈ ℝ+) → (4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ+)
93, 7, 8sylancr 599 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ+)
10 rprege0 13136 . . . . 5 ((4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ+ → ((4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (4 / (𝑥↑2))))
11 flge0nn0 13960 . . . . 5 (((4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (4 / (𝑥↑2))) → (⌊‘(4 / (𝑥↑2))) ∈ ℕ0)
12 nn0p1nn 12645 . . . . 5 ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) ∈ ℕ0 → ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ∈ ℕ)
139, 10, 11, 124syl 20 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ∈ ℕ)
14 minveco.u . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝑈 ∈ CPreHilOLD)
15 phnv 31416 . . . . . . . . . . 11 (𝑈 ∈ CPreHilOLD → 𝑈 ∈ NrmCVec)
16 minveco.x . . . . . . . . . . . 12 𝑋 = (BaseSet‘𝑈)
17 minveco.d . . . . . . . . . . . 12 𝐷 = (IndMet‘𝑈)
1816, 17imsmet 31293 . . . . . . . . . . 11 (𝑈 ∈ NrmCVec → 𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
1914, 15, 183syl 19 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
2019ad2antrr 739 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → 𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
2114, 15syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝑈 ∈ NrmCVec)
22 inss1 4182 . . . . . . . . . . . . 13 ((SubSp‘𝑈) ∩ CBan) ⊆ (SubSp‘𝑈)
23 minveco.w . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝑊 ∈ ((SubSp‘𝑈) ∩ CBan))
2422, 23sselid 3929 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝑊 ∈ (SubSp‘𝑈))
25 minveco.y . . . . . . . . . . . . 13 𝑌 = (BaseSet‘𝑊)
26 eqid 2761 . . . . . . . . . . . . 13 (SubSp‘𝑈) = (SubSp‘𝑈)
2716, 25, 26sspba 31329 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝑊 ∈ (SubSp‘𝑈)) → 𝑌 ⊆ 𝑋)
2821, 24, 27syl2anc 596 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝑌 ⊆ 𝑋)
2928ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → 𝑌 ⊆ 𝑋)
30 minveco.f . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝐹:ℕ⟶𝑌)
3130ad2antrr 739 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → 𝐹:ℕ⟶𝑌)
3213adantr 486 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ∈ ℕ)
3331, 32ffvelcdmd 7085 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ 𝑌)
3429, 33sseldd 3932 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ 𝑋)
35 eluznn 13045 . . . . . . . . . . . 12 ((((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → 𝑛 ∈ ℕ)
3613, 35sylan 592 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → 𝑛 ∈ ℕ)
3731, 36ffvelcdmd 7085 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑌)
3829, 37sseldd 3932 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑋)
39 metcl 24651 . . . . . . . . 9 ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ (𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑋) → ((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) ∈ ℝ)
4020, 34, 38, 39syl3anc 1398 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) ∈ ℝ)
4140resqcld 14268 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) ∈ ℝ)
4232nnrpd 13162 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ∈ ℝ+)
4342rpreccld 13174 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ ℝ+)
44 rpmulcl 13145 . . . . . . . . 9 ((4 ∈ ℝ+ ∧ (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ ℝ+) → (4 · (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) ∈ ℝ+)
453, 43, 44sylancr 599 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (4 · (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) ∈ ℝ+)
4645rpred 13164 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (4 · (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) ∈ ℝ)
477adantr 486 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝑥↑2) ∈ ℝ+)
4847rpred 13164 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝑥↑2) ∈ ℝ)
49 minveco.m . . . . . . . 8 𝑀 = ( −𝑣 ‘𝑈)
50 minveco.n . . . . . . . 8 𝑁 = (normCV‘𝑈)
5114ad2antrr 739 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → 𝑈 ∈ CPreHilOLD)
5223ad2antrr 739 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → 𝑊 ∈ ((SubSp‘𝑈) ∩ CBan))
53 minveco.a . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑋)
5453ad2antrr 739 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → 𝐴 ∈ 𝑋)
55 minveco.j . . . . . . . 8 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
56 minveco.r . . . . . . . 8 𝑅 = ran (𝑦 ∈ 𝑌 ↦ (𝑁‘(𝐴𝑀𝑦)))
57 minveco.s . . . . . . . 8 𝑆 = inf(𝑅, ℝ, < )
5813nnrpd 13162 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ∈ ℝ+)
5958rpreccld 13174 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ ℝ+)
6059adantr 486 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ ℝ+)
6160rpred 13164 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ ℝ)
6260rpge0d 13168 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → 0 ≤ (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))
6330adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝐹:ℕ⟶𝑌)
6463ffvelcdmda 7084 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑌)
6536, 64syldan 603 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑌)
66 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (𝐹‘𝑛) = (𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))
6766oveq2d 7436 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (𝐴𝐷(𝐹‘𝑛)) = (𝐴𝐷(𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))))
6867oveq1d 7435 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → ((𝐴𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) = ((𝐴𝐷(𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))↑2))
69 oveq2 7428 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (1 / 𝑛) = (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))
7069oveq2d 7436 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → ((𝑆↑2) + (1 / 𝑛)) = ((𝑆↑2) + (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))))
7168, 70breq12d 5116 . . . . . . . . 9 (𝑛 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (((𝐴𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) ≤ ((𝑆↑2) + (1 / 𝑛)) ↔ ((𝐴𝐷(𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))↑2) ≤ ((𝑆↑2) + (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))))
72 minveco.1 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐴𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) ≤ ((𝑆↑2) + (1 / 𝑛)))
7372ralrimiva 3155 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝐴𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) ≤ ((𝑆↑2) + (1 / 𝑛)))
7473ad2antrr 739 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝐴𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) ≤ ((𝑆↑2) + (1 / 𝑛)))
7571, 74, 32rspcdva 3578 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝐴𝐷(𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))↑2) ≤ ((𝑆↑2) + (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))))
7629, 65sseldd 3932 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑋)
77 metcl 24651 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑋) → (𝐴𝐷(𝐹‘𝑛)) ∈ ℝ)
7820, 54, 76, 77syl3anc 1398 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐴𝐷(𝐹‘𝑛)) ∈ ℝ)
7978resqcld 14268 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝐴𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) ∈ ℝ)
8016, 49, 50, 25, 14, 23, 53, 17, 55, 56minvecolem1 31476 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑅 ⊆ ℝ ∧ 𝑅 ≠ ∅ ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑅 0 ≤ 𝑤))
81 0re 11310 . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 ∈ ℝ
82 breq1 5106 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑥 = 0 → (𝑥 ≤ 𝑤 ↔ 0 ≤ 𝑤))
8382ralbidv 3186 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 = 0 → (∀𝑤 ∈ 𝑅 𝑥 ≤ 𝑤 ↔ ∀𝑤 ∈ 𝑅 0 ≤ 𝑤))
8483rspcev 3577 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((0 ∈ ℝ ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑅 0 ≤ 𝑤) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤 ∈ 𝑅 𝑥 ≤ 𝑤)
8581, 84mpan 703 . . . . . . . . . . . . . . 15 (∀𝑤 ∈ 𝑅 0 ≤ 𝑤 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤 ∈ 𝑅 𝑥 ≤ 𝑤)
86853anim3i 1172 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑅 ⊆ ℝ ∧ 𝑅 ≠ ∅ ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑅 0 ≤ 𝑤) → (𝑅 ⊆ ℝ ∧ 𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤 ∈ 𝑅 𝑥 ≤ 𝑤))
87 infrecl 12299 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑅 ⊆ ℝ ∧ 𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤 ∈ 𝑅 𝑥 ≤ 𝑤) → inf(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℝ)
8880, 86, 873syl 19 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → inf(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℝ)
8957, 88eqeltrid 2865 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝑆 ∈ ℝ)
9089resqcld 14268 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑆↑2) ∈ ℝ)
9190ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝑆↑2) ∈ ℝ)
9236nnrecred 12389 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
9391, 92readdcld 11338 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝑆↑2) + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
9491, 61readdcld 11338 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝑆↑2) + (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) ∈ ℝ)
9572adantlr 728 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐴𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) ≤ ((𝑆↑2) + (1 / 𝑛)))
9636, 95syldan 603 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝐴𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) ≤ ((𝑆↑2) + (1 / 𝑛)))
97 eluzle 12978 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) → ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ≤ 𝑛)
9897adantl 487 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ≤ 𝑛)
9942rpregt0d 13170 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ∈ ℝ ∧ 0 < ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))
100 nnre 12342 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ)
101 nngt0 12369 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ ℕ → 0 < 𝑛)
102100, 101jca 521 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑛))
10336, 102syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝑛 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑛))
104 lerec 12200 . . . . . . . . . . . 12 (((((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ∈ ℝ ∧ 0 < ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∧ (𝑛 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑛)) → (((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ≤ 𝑛 ↔ (1 / 𝑛) ≤ (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))))
10599, 103, 104syl2anc 596 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ≤ 𝑛 ↔ (1 / 𝑛) ≤ (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))))
10698, 105mpbid 235 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (1 / 𝑛) ≤ (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))
10792, 61, 91, 106leadd2dd 11931 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝑆↑2) + (1 / 𝑛)) ≤ ((𝑆↑2) + (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))))
10879, 93, 94, 96, 107letrd 11467 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝐴𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) ≤ ((𝑆↑2) + (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))))
10916, 49, 50, 25, 51, 52, 54, 17, 55, 56, 57, 61, 62, 33, 65, 75, 108minvecolem2 31477 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) ≤ (4 · (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))))
110 rpdivcl 13147 . . . . . . . . . 10 (((𝑥↑2) ∈ ℝ+ ∧ 4 ∈ ℝ+) → ((𝑥↑2) / 4) ∈ ℝ+)
11147, 3, 110sylancl 598 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝑥↑2) / 4) ∈ ℝ+)
112 rpcnne0 13139 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥↑2) ∈ ℝ+ → ((𝑥↑2) ∈ ℂ ∧ (𝑥↑2) ≠ 0))
11347, 112syl 18 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝑥↑2) ∈ ℂ ∧ (𝑥↑2) ≠ 0))
114 rpcnne0 13139 . . . . . . . . . . . 12 (4 ∈ ℝ+ → (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0))
1153, 114ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0)
116 recdiv 12023 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑥↑2) ∈ ℂ ∧ (𝑥↑2) ≠ 0) ∧ (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0)) → (1 / ((𝑥↑2) / 4)) = (4 / (𝑥↑2)))
117113, 115, 116sylancl 598 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (1 / ((𝑥↑2) / 4)) = (4 / (𝑥↑2)))
1189adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ+)
119118rpred 13164 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ)
120 flltp1 13940 . . . . . . . . . . 11 ((4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ → (4 / (𝑥↑2)) < ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))
121119, 120syl 18 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (4 / (𝑥↑2)) < ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))
122117, 121eqbrtrd 5127 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (1 / ((𝑥↑2) / 4)) < ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))
123111, 42, 122ltrec1d 13184 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) < ((𝑥↑2) / 4))
1241, 2pm3.2i 476 . . . . . . . . . 10 (4 ∈ ℝ ∧ 0 < 4)
125 ltmuldiv2 12191 . . . . . . . . . 10 (((1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ ℝ ∧ (𝑥↑2) ∈ ℝ ∧ (4 ∈ ℝ ∧ 0 < 4)) → ((4 · (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) < (𝑥↑2) ↔ (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) < ((𝑥↑2) / 4)))
126124, 125mp3an3 1479 . . . . . . . . 9 (((1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ ℝ ∧ (𝑥↑2) ∈ ℝ) → ((4 · (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) < (𝑥↑2) ↔ (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) < ((𝑥↑2) / 4)))
12761, 48, 126syl2anc 596 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((4 · (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) < (𝑥↑2) ↔ (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) < ((𝑥↑2) / 4)))
128123, 127mpbird 260 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (4 · (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) < (𝑥↑2))
12941, 46, 48, 109, 128lelttrd 11468 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) < (𝑥↑2))
130 metge0 24664 . . . . . . . 8 ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ (𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑋) → 0 ≤ ((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)))
13120, 34, 38, 130syl3anc 1398 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → 0 ≤ ((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)))
132 rprege0 13136 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℝ+ → (𝑥 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑥))
133132ad2antlr 740 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝑥 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑥))
134 lt2sq 14276 . . . . . . 7 (((((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛))) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑥)) → (((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥 ↔ (((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) < (𝑥↑2)))
13540, 131, 133, 134syl21anc 851 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥 ↔ (((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) < (𝑥↑2)))
136129, 135mpbird 260 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥)
137136ralrimiva 3155 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥)
138 fveq2 6885 . . . . . 6 (𝑗 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (ℤ≥‘𝑗) = (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))
139 fveq2 6885 . . . . . . . 8 (𝑗 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (𝐹‘𝑗) = (𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))
140139oveq1d 7435 . . . . . . 7 (𝑗 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑛)) = ((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)))
141140breq1d 5113 . . . . . 6 (𝑗 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥 ↔ ((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥))
142138, 141raleqbidv 3335 . . . . 5 (𝑗 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥 ↔ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥))
143142rspcev 3577 . . . 4 ((((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ∈ ℕ ∧ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥) → ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥)
14413, 137, 143syl2anc 596 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥)
145144ralrimiva 3155 . 2 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥)
146 nnuz 13004 . . 3 ℕ = (ℤ≥‘1)
14716, 17imsxmet 31294 . . . 4 (𝑈 ∈ NrmCVec → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
14814, 15, 1473syl 19 . . 3 (𝜑 → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
149 1zzd 12727 . . 3 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
150 eqidd 2762 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛) = (𝐹‘𝑛))
151 eqidd 2762 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑗) = (𝐹‘𝑗))
15230, 28fssd 6727 . . 3 (𝜑 → 𝐹:ℕ⟶𝑋)
153146, 148, 149, 150, 151, 152iscauf 25601 . 2 (𝜑 → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥))
154145, 153mpbird 260 1 (𝜑 → 𝐹 ∈ (Cau‘𝐷))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2956  ∀wral 3077  ∃wrex 3087   ∩ cin 3898   ⊆ wss 3899  ∅c0 4279   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  ran crn 5652  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  infcinf 9433  ℂcc 11198  ℝcr 11199  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   · cmul 11205   < clt 11343   ≤ cle 11344   / cdiv 11973  ℕcn 12335  2c2 12397  4c4 12399  ℕ0cn0 12606  ℤcz 12693  ℤ≥cuz 12965  ℝ+crp 13120  ⌊cfl 13930  ↑cexp 14204  ∞Metcxmet 21663  Metcmet 21664  MetOpencmopn 21668  Cauccau 25574  NrmCVeccnv 31186  BaseSetcba 31188   −𝑣 cnsb 31191  normCVcnmcv 31192  IndMetcims 31193  SubSpcss 31323  CPreHilOLDccphlo 31414  CBanccbn 31464
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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279  ax-mulf 11280
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 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-sup 9434  df-inf 9435  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-fl 13932  df-seq 14145  df-exp 14205  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-cau 25577  df-grpo 31095  df-gid 31096  df-ginv 31097  df-gdiv 31098  df-ablo 31147  df-vc 31161  df-nv 31194  df-va 31197  df-ba 31198  df-sm 31199  df-0v 31200  df-vs 31201  df-nmcv 31202  df-ims 31203  df-ssp 31324  df-ph 31415  df-cbn 31465
This theorem is used by:  minvecolem4a  31479
  Copyright terms: Public domain W3C validator