MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  rlimo1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem rlimo1 15557
Description: Any function with a finite limit is eventually bounded. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Sep-2014.)
Assertion
Ref Expression
rlimo1 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ 𝐹 ∈ 𝑂(1))

Proof of Theorem rlimo1
Dummy variables 𝑀 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rlimf 15441 . . . . . 6 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ 𝐹:dom πΉβŸΆβ„‚)
21ffvelcdmda 7083 . . . . 5 ((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ (πΉβ€˜π‘§) ∈ β„‚)
32ralrimiva 3146 . . . 4 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(πΉβ€˜π‘§) ∈ β„‚)
4 1rp 12974 . . . . 5 1 ∈ ℝ+
54a1i 11 . . . 4 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ 1 ∈ ℝ+)
61feqmptd 6957 . . . . 5 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ 𝐹 = (𝑧 ∈ dom 𝐹 ↦ (πΉβ€˜π‘§)))
7 id 22 . . . . 5 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ 𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴)
86, 7eqbrtrrd 5171 . . . 4 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ (𝑧 ∈ dom 𝐹 ↦ (πΉβ€˜π‘§)) β‡π‘Ÿ 𝐴)
93, 5, 8rlimi 15453 . . 3 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ βˆƒπ‘¦ ∈ ℝ βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) < 1))
10 rlimcl 15443 . . . . . . . 8 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ 𝐴 ∈ β„‚)
1110adantr 481 . . . . . . 7 ((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) β†’ 𝐴 ∈ β„‚)
1211abscld 15379 . . . . . 6 ((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) β†’ (absβ€˜π΄) ∈ ℝ)
13 peano2re 11383 . . . . . 6 ((absβ€˜π΄) ∈ ℝ β†’ ((absβ€˜π΄) + 1) ∈ ℝ)
1412, 13syl 17 . . . . 5 ((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) β†’ ((absβ€˜π΄) + 1) ∈ ℝ)
152adantlr 713 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ (πΉβ€˜π‘§) ∈ β„‚)
1611adantr 481 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ 𝐴 ∈ β„‚)
1715, 16abs2difd 15400 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) βˆ’ (absβ€˜π΄)) ≀ (absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)))
1815abscld 15379 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ∈ ℝ)
1912adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ (absβ€˜π΄) ∈ ℝ)
2018, 19resubcld 11638 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) βˆ’ (absβ€˜π΄)) ∈ ℝ)
2115, 16subcld 11567 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ ((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴) ∈ β„‚)
2221abscld 15379 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) ∈ ℝ)
23 1red 11211 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ 1 ∈ ℝ)
24 lelttr 11300 . . . . . . . . . . 11 ((((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) βˆ’ (absβ€˜π΄)) ∈ ℝ ∧ (absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) β†’ ((((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) βˆ’ (absβ€˜π΄)) ≀ (absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) ∧ (absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) < 1) β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) βˆ’ (absβ€˜π΄)) < 1))
2520, 22, 23, 24syl3anc 1371 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ ((((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) βˆ’ (absβ€˜π΄)) ≀ (absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) ∧ (absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) < 1) β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) βˆ’ (absβ€˜π΄)) < 1))
2617, 25mpand 693 . . . . . . . . 9 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ ((absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) < 1 β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) βˆ’ (absβ€˜π΄)) < 1))
2718, 19, 23ltsubadd2d 11808 . . . . . . . . 9 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ (((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) βˆ’ (absβ€˜π΄)) < 1 ↔ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) < ((absβ€˜π΄) + 1)))
2826, 27sylibd 238 . . . . . . . 8 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ ((absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) < 1 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) < ((absβ€˜π΄) + 1)))
2914adantr 481 . . . . . . . . 9 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ ((absβ€˜π΄) + 1) ∈ ℝ)
30 ltle 11298 . . . . . . . . 9 (((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ∈ ℝ ∧ ((absβ€˜π΄) + 1) ∈ ℝ) β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) < ((absβ€˜π΄) + 1) β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ ((absβ€˜π΄) + 1)))
3118, 29, 30syl2anc 584 . . . . . . . 8 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) < ((absβ€˜π΄) + 1) β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ ((absβ€˜π΄) + 1)))
3228, 31syld 47 . . . . . . 7 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ ((absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) < 1 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ ((absβ€˜π΄) + 1)))
3332imim2d 57 . . . . . 6 (((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ dom 𝐹) β†’ ((𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) < 1) β†’ (𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ ((absβ€˜π΄) + 1))))
3433ralimdva 3167 . . . . 5 ((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) β†’ (βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) < 1) β†’ βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ ((absβ€˜π΄) + 1))))
35 breq2 5151 . . . . . . . 8 (𝑀 = ((absβ€˜π΄) + 1) β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ 𝑀 ↔ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ ((absβ€˜π΄) + 1)))
3635imbi2d 340 . . . . . . 7 (𝑀 = ((absβ€˜π΄) + 1) β†’ ((𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ 𝑀) ↔ (𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ ((absβ€˜π΄) + 1))))
3736ralbidv 3177 . . . . . 6 (𝑀 = ((absβ€˜π΄) + 1) β†’ (βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ 𝑀) ↔ βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ ((absβ€˜π΄) + 1))))
3837rspcev 3612 . . . . 5 ((((absβ€˜π΄) + 1) ∈ ℝ ∧ βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ ((absβ€˜π΄) + 1))) β†’ βˆƒπ‘€ ∈ ℝ βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ 𝑀))
3914, 34, 38syl6an 682 . . . 4 ((𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) β†’ (βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) < 1) β†’ βˆƒπ‘€ ∈ ℝ βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ 𝑀)))
4039reximdva 3168 . . 3 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ (βˆƒπ‘¦ ∈ ℝ βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜π‘§) βˆ’ 𝐴)) < 1) β†’ βˆƒπ‘¦ ∈ ℝ βˆƒπ‘€ ∈ ℝ βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ 𝑀)))
419, 40mpd 15 . 2 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ βˆƒπ‘¦ ∈ ℝ βˆƒπ‘€ ∈ ℝ βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ 𝑀))
42 rlimss 15442 . . 3 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ dom 𝐹 βŠ† ℝ)
43 elo12 15467 . . 3 ((𝐹:dom πΉβŸΆβ„‚ ∧ dom 𝐹 βŠ† ℝ) β†’ (𝐹 ∈ 𝑂(1) ↔ βˆƒπ‘¦ ∈ ℝ βˆƒπ‘€ ∈ ℝ βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ 𝑀)))
441, 42, 43syl2anc 584 . 2 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ (𝐹 ∈ 𝑂(1) ↔ βˆƒπ‘¦ ∈ ℝ βˆƒπ‘€ ∈ ℝ βˆ€π‘§ ∈ dom 𝐹(𝑦 ≀ 𝑧 β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘§)) ≀ 𝑀)))
4541, 44mpbird 256 1 (𝐹 β‡π‘Ÿ 𝐴 β†’ 𝐹 ∈ 𝑂(1))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  βˆ€wral 3061  βˆƒwrex 3070   βŠ† wss 3947   class class class wbr 5147   ↦ cmpt 5230  dom cdm 5675  βŸΆwf 6536  β€˜cfv 6540  (class class class)co 7405  β„‚cc 11104  β„cr 11105  1c1 11107   + caddc 11109   < clt 11244   ≀ cle 11245   βˆ’ cmin 11440  β„+crp 12970  abscabs 15177   β‡π‘Ÿ crli 15425  π‘‚(1)co1 15426
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-er 8699  df-pm 8819  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-sup 9433  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-rp 12971  df-ico 13326  df-seq 13963  df-exp 14024  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-rlim 15429  df-o1 15430
This theorem is referenced by:  rlimdmo1  15558  o1const  15560  chebbnd2  26969  chto1lb  26970  chpo1ub  26972  vmadivsum  26974  dchrvmasumlem2  26990  dchrisum0lem1  27008  dchrisum0lem2a  27009  mudivsum  27022  mulog2sumlem2  27027  vmalogdivsum2  27030  2vmadivsumlem  27032  selberglem2  27038  selberg2lem  27042  selberg4lem1  27052  pntrsumo1  27057  pntrlog2bndlem2  27070  pntrlog2bndlem4  27072  pntrlog2bndlem5  27073
  Copyright terms: Public domain W3C validator