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

Theorem minvecolem3 31535
Description: Lemma for minveco 31543. 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 12467 . . . . . . 7 4 ∈ ℝ
2 4pos 12493 . . . . . . 7 0 < 4
31, 2elrpii 13163 . . . . . 6 4 ∈ ℝ+
4 simpr 490 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ+)
5 2z 12768 . . . . . . 7 2 ∈ ℤ
6 rpexpcl 14263 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 2 ∈ ℤ) → (𝑥↑2) ∈ ℝ+)
74, 5, 6sylancl 598 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (𝑥↑2) ∈ ℝ+)
8 rpdivcl 13187 . . . . . 6 ((4 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥↑2) ∈ ℝ+) → (4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ+)
93, 7, 8sylancr 599 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ+)
10 rprege0 13176 . . . . 5 ((4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ+ → ((4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (4 / (𝑥↑2))))
11 flge0nn0 14000 . . . . 5 (((4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (4 / (𝑥↑2))) → (⌊‘(4 / (𝑥↑2))) ∈ ℕ0)
12 nn0p1nn 12685 . . . . 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 31473 . . . . . . . . . . 11 (𝑈 ∈ CPreHilOLD → 𝑈 ∈ NrmCVec)
16 minveco.x . . . . . . . . . . . 12 𝑋 = (BaseSet‘𝑈)
17 minveco.d . . . . . . . . . . . 12 𝐷 = (IndMet‘𝑈)
1816, 17imsmet 31350 . . . . . . . . . . 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 4136 . . . . . . . . . . . . 13 ((SubSp‘𝑈) ∩ CBan) ⊆ (SubSp‘𝑈)
23 minveco.w . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝑊 ∈ ((SubSp‘𝑈) ∩ CBan))
2422, 23sselid 3911 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝑊 ∈ (SubSp‘𝑈))
25 minveco.y . . . . . . . . . . . . 13 𝑌 = (BaseSet‘𝑊)
26 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . 13 (SubSp‘𝑈) = (SubSp‘𝑈)
2716, 25, 26sspba 31386 . . . . . . . . . . . 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 7117 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ 𝑌)
3429, 33sseldd 3914 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ 𝑋)
35 eluznn 13085 . . . . . . . . . . . 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 7117 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑌)
3829, 37sseldd 3914 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑋)
39 metcl 24706 . . . . . . . . 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 1399 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) ∈ ℝ)
4140resqcld 14308 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) ∈ ℝ)
4232nnrpd 13202 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ∈ ℝ+)
4342rpreccld 13214 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ ℝ+)
44 rpmulcl 13185 . . . . . . . . 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 13204 . . . . . . 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 13204 . . . . . . 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 13202 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ∈ ℝ+)
5958rpreccld 13214 . . . . . . . . . 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 13204 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)) ∈ ℝ)
6260rpge0d 13208 . . . . . . . 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 7116 . . . . . . . . 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 6916 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (𝐹‘𝑛) = (𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))
6766oveq2d 7467 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (𝐴𝐷(𝐹‘𝑛)) = (𝐴𝐷(𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))))
6867oveq1d 7466 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → ((𝐴𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) = ((𝐴𝐷(𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))↑2))
69 oveq2 7459 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (1 / 𝑛) = (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))
7069oveq2d 7467 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → ((𝑆↑2) + (1 / 𝑛)) = ((𝑆↑2) + (1 / ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))))
7168, 70breq12d 5121 . . . . . . . . 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 3158 . . . . . . . . . 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 3581 . . . . . . . 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 3914 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑋)
77 metcl 24706 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑋) → (𝐴𝐷(𝐹‘𝑛)) ∈ ℝ)
7820, 54, 76, 77syl3anc 1399 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝐴𝐷(𝐹‘𝑛)) ∈ ℝ)
7978resqcld 14308 . . . . . . . . 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 31533 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑅 ⊆ ℝ ∧ 𝑅 ≠ ∅ ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑅 0 ≤ 𝑤))
81 0re 11349 . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 ∈ ℝ
82 breq1 5111 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑥 = 0 → (𝑥 ≤ 𝑤 ↔ 0 ≤ 𝑤))
8382ralbidv 3189 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 = 0 → (∀𝑤 ∈ 𝑅 𝑥 ≤ 𝑤 ↔ ∀𝑤 ∈ 𝑅 0 ≤ 𝑤))
8483rspcev 3580 . . . . . . . . . . . . . . . 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 12339 . . . . . . . . . . . . . 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 2868 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝑆 ∈ ℝ)
9089resqcld 14308 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑆↑2) ∈ ℝ)
9190ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (𝑆↑2) ∈ ℝ)
9236nnrecred 12429 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
9391, 92readdcld 11377 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → ((𝑆↑2) + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
9491, 61readdcld 11377 . . . . . . . . 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 13018 . . . . . . . . . . . 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 13210 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) ∈ ℝ ∧ 0 < ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))
100 nnre 12382 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ)
101 nngt0 12409 . . . . . . . . . . . . . 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 12240 . . . . . . . . . . . 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 11971 . . . . . . . . 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 11506 . . . . . . . 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 31534 . . . . . . 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 13187 . . . . . . . . . 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 13179 . . . . . . . . . . . 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 13179 . . . . . . . . . . . 12 (4 ∈ ℝ+ → (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0))
1153, 114ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0)
116 recdiv 12063 . . . . . . . . . . 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 13204 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (4 / (𝑥↑2)) ∈ ℝ)
120 flltp1 13980 . . . . . . . . . . 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 5133 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (1 / ((𝑥↑2) / 4)) < ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))
123111, 42, 122ltrec1d 13224 . . . . . . . 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 12231 . . . . . . . . . 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 1480 . . . . . . . . 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 11507 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → (((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛))↑2) < (𝑥↑2))
130 metge0 24719 . . . . . . . 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 1399 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))) → 0 ≤ ((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)))
132 rprege0 13176 . . . . . . . 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 14316 . . . . . . 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 3158 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥)
138 fveq2 6916 . . . . . 6 (𝑗 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (ℤ≥‘𝑗) = (ℤ≥‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))
139 fveq2 6916 . . . . . . . 8 (𝑗 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (𝐹‘𝑗) = (𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1)))
140139oveq1d 7466 . . . . . . 7 (𝑗 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → ((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑛)) = ((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)))
141140breq1d 5118 . . . . . 6 (𝑗 = ((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1) → (((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥 ↔ ((𝐹‘((⌊‘(4 / (𝑥↑2))) + 1))𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥))
142138, 141raleqbidv 3338 . . . . 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 3580 . . . 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 3158 . 2 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑗)𝐷(𝐹‘𝑛)) < 𝑥)
146 nnuz 13044 . . 3 ℕ = (ℤ≥‘1)
14716, 17imsxmet 31351 . . . 4 (𝑈 ∈ NrmCVec → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
14814, 15, 1473syl 19 . . 3 (𝜑 → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
149 1zzd 12767 . . 3 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
150 eqidd 2764 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛) = (𝐹‘𝑛))
151 eqidd 2764 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑗) = (𝐹‘𝑗))
15230, 28fssd 6757 . . 3 (𝜑 → 𝐹:ℕ⟶𝑋)
153146, 148, 149, 150, 151, 152iscauf 25656 . 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 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  ∃wrex 3090   ⊆ wss 3900   ∩ cin 4092  ∅c0 4281   class class class wbr 5108   ↦ cmpt 5192  ran crn 5659  ⟶wf 6562  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451  infcinf 9470  ℂcc 11237  ℝcr 11238  0cc0 11239  1c1 11240   + caddc 11242   · cmul 11244   < clt 11382   ≤ cle 11383   / cdiv 12013  ℕcn 12375  2c2 12437  4c4 12439  ℕ0cn0 12646  ℤcz 12733  ℤ≥cuz 13005  ℝ+crp 13160  ⌊cfl 13970  ↑cexp 14244  ∞Metcxmet 21714  Metcmet 21715  MetOpencmopn 21719  Cauccau 25629  NrmCVeccnv 31243  BaseSetcba 31245   −𝑣 cnsb 31248  normCVcnmcv 31249  IndMetcims 31250  SubSpcss 31380  CPreHilOLDccphlo 31471  CBanccbn 31521
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-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316  ax-pre-sup 11317  ax-addf 11318  ax-mulf 11319
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-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  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 4841  df-uni 4873  df-iun 4958  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-er 8755  df-map 8887  df-pm 8888  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-sup 9471  df-inf 9472  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-div 12014  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-4 12447  df-n0 12647  df-z 12734  df-uz 13006  df-rp 13161  df-xneg 13281  df-xadd 13282  df-xmul 13283  df-fl 13972  df-seq 14185  df-exp 14245  df-cj 15309  df-re 15310  df-im 15311  df-sqrt 15445  df-abs 15446  df-psmet 21721  df-xmet 21722  df-met 21723  df-bl 21724  df-cau 25632  df-grpo 31152  df-gid 31153  df-ginv 31154  df-gdiv 31155  df-ablo 31204  df-vc 31218  df-nv 31251  df-va 31254  df-ba 31255  df-sm 31256  df-0v 31257  df-vs 31258  df-nmcv 31259  df-ims 31260  df-ssp 31381  df-ph 31472  df-cbn 31522
This theorem is used by:  minvecolem4a  31536
  Copyright terms: Public domain W3C validator