Theorem supcvg 15203

Description: Extract a sequence 𝑓 in 𝑋 such that the image of the points in the bounded set 𝐴 converges to the supremum 𝑆 of the set. Similar to Equation 4 of [Kreyszig] p. 144. The proof uses countable choice ax-cc 9846. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Feb-2013.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
supcvg.1	⊢ 𝑋 ∈ V
supcvg.2	⊢ 𝑆 = sup(𝐴, ℝ, < )
supcvg.3	⊢ 𝑅 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑆 − (1 / 𝑛)))
supcvg.4	⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ ∅)
supcvg.5	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋–onto→𝐴)
supcvg.6	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)
supcvg.7	⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥)

Assertion

Ref	Expression
supcvg	⊢ (𝜑 → ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ (𝐹 ∘ 𝑓) ⇝ 𝑆))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑓,𝐹   𝑓,𝑛,𝜑   𝑅,𝑓,𝑥   𝑓,𝑋,𝑥   𝑥,𝑦,𝐴   𝑆,𝑛

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)   𝐴(𝑓,𝑛)   𝑅(𝑦,𝑛)   𝑆(𝑥,𝑦,𝑓)   𝐹(𝑦,𝑛)   𝑋(𝑦,𝑛)

Proof of Theorem supcvg

Dummy variables 𝑘 𝑚 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		oveq2 7143	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (1 / 𝑛) = (1 / 𝑘))
2	1	oveq2d 7151	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝑆 − (1 / 𝑛)) = (𝑆 − (1 / 𝑘)))
3		supcvg.3	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑅 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑆 − (1 / 𝑛)))
4		ovex 7168	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑆 − (1 / 𝑘)) ∈ V
5	2, 3, 4	fvmpt 6745	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝑅‘𝑘) = (𝑆 − (1 / 𝑘)))
6	5	adantl 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑘) = (𝑆 − (1 / 𝑘)))
7		supcvg.2	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑆 = sup(𝐴, ℝ, < )
8		supcvg.6	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)
9		supcvg.4	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ ∅)
10		supcvg.5	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋–onto→𝐴)
11		fof 6565	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝐹:𝑋–onto→𝐴 → 𝐹:𝑋⟶𝐴)
12	10, 11	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋⟶𝐴)
13		feq3 6470	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐴 = ∅ → (𝐹:𝑋⟶𝐴 ↔ 𝐹:𝑋⟶∅))
14	12, 13	syl5ibcom 248	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → (𝐴 = ∅ → 𝐹:𝑋⟶∅))
15		f00 6535	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐹:𝑋⟶∅ ↔ (𝐹 = ∅ ∧ 𝑋 = ∅))
16	15	simprbi 500	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝐹:𝑋⟶∅ → 𝑋 = ∅)
17	14, 16	syl6 35	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → (𝐴 = ∅ → 𝑋 = ∅))
18	17	necon3d 3008	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ≠ ∅ → 𝐴 ≠ ∅))
19	9, 18	mpd 15	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≠ ∅)
20		supcvg.7	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥)
21	8, 19, 20	suprcld 11591	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℝ)
22	7, 21	eqeltrid 2894	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℝ)
23		nnrp 12388	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℝ+)
24	23	rpreccld 12429	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (1 / 𝑘) ∈ ℝ+)
25		ltsubrp 12413	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑆 ∈ ℝ ∧ (1 / 𝑘) ∈ ℝ+) → (𝑆 − (1 / 𝑘)) < 𝑆)
26	22, 24, 25	syl2an 598	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑆 − (1 / 𝑘)) < 𝑆)
27	6, 26	eqbrtrd 5052	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑘) < 𝑆)
28	27, 7	breqtrdi 5071	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑘) < sup(𝐴, ℝ, < ))
29	8, 19, 20	3jca 1125	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥))
30		nnrecre 11667	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
31		resubcl 10939	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑆 ∈ ℝ ∧ (1 / 𝑛) ∈ ℝ) → (𝑆 − (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
32	22, 30, 31	syl2an 598	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑆 − (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
33	32, 3	fmptd 6855	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑅:ℕ⟶ℝ)
34	33	ffvelrnda 6828	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑘) ∈ ℝ)
35		suprlub 11592	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥) ∧ (𝑅‘𝑘) ∈ ℝ) → ((𝑅‘𝑘) < sup(𝐴, ℝ, < ) ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) < 𝑧))
36	29, 34, 35	syl2an2r 684	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑅‘𝑘) < sup(𝐴, ℝ, < ) ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) < 𝑧))
37	28, 36	mpbid 235	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) < 𝑧)
38	8	adantr 484	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ⊆ ℝ)
39	38	sselda 3915	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → 𝑧 ∈ ℝ)
40		ltle 10718	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑅‘𝑘) ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → ((𝑅‘𝑘) < 𝑧 → (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧))
41	34, 39, 40	syl2an2r 684	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → ((𝑅‘𝑘) < 𝑧 → (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧))
42	41	reximdva 3233	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) < 𝑧 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧))
43	37, 42	mpd 15	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧)
44		forn 6568	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹:𝑋–onto→𝐴 → ran 𝐹 = 𝐴)
45	10, 44	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ran 𝐹 = 𝐴)
46	45	rexeqdv 3365	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (∃𝑧 ∈ ran 𝐹(𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧))
47		ffn 6487	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹:𝑋⟶𝐴 → 𝐹 Fn 𝑋)
48		breq2 5034	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (𝐹‘𝑥) → ((𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧 ↔ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥)))
49	48	rexrn 6830	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹 Fn 𝑋 → (∃𝑧 ∈ ran 𝐹(𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥)))
50	12, 47, 49	3syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (∃𝑧 ∈ ran 𝐹(𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥)))
51	46, 50	bitr3d 284	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥)))
52	51	adantr 484	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥)))
53	43, 52	mpbid 235	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥))
54	53	ralrimiva 3149	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥))
55		supcvg.1	. . . 4 ⊢ 𝑋 ∈ V
56		nnenom 13343	. . . 4 ⊢ ℕ ≈ ω
57		fveq2 6645	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (𝑓‘𝑘) → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘(𝑓‘𝑘)))
58	57	breq2d 5042	. . . 4 ⊢ (𝑥 = (𝑓‘𝑘) → ((𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥) ↔ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))))
59	55, 56, 58	axcc4 9850	. . 3 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥) → ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))))
60	54, 59	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))))
61		nnuz 12269	. . . . . 6 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
62		1zzd 12001	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → 1 ∈ ℤ)
63		1zzd 12001	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
64	22	recnd 10658	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℂ)
65		1z 12000	. . . . . . . . . 10 ⊢ 1 ∈ ℤ
66	61	eqimss2i 3974	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (ℤ≥‘1) ⊆ ℕ
67		nnex 11631	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℕ ∈ V
68	66, 67	climconst2 14897	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑆 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℤ) → (ℕ × {𝑆}) ⇝ 𝑆)
69	64, 65, 68	sylancl 589	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (ℕ × {𝑆}) ⇝ 𝑆)
70	67	mptex 6963	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑆 − (1 / 𝑛))) ∈ V
71	3, 70	eqeltri 2886	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑅 ∈ V
72	71	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ V)
73		ax-1cn 10584	. . . . . . . . . 10 ⊢ 1 ∈ ℂ
74		divcnv 15200	. . . . . . . . . 10 ⊢ (1 ∈ ℂ → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛)) ⇝ 0)
75	73, 74	mp1i 13	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛)) ⇝ 0)
76		fvconst2g 6941	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑆 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((ℕ × {𝑆})‘𝑘) = 𝑆)
77	22, 76	sylan 583	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((ℕ × {𝑆})‘𝑘) = 𝑆)
78	64	adantr 484	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑆 ∈ ℂ)
79	77, 78	eqeltrd 2890	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((ℕ × {𝑆})‘𝑘) ∈ ℂ)
80		eqid 2798	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))
81		ovex 7168	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (1 / 𝑘) ∈ V
82	1, 80, 81	fvmpt 6745	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘) = (1 / 𝑘))
83	82	adantl 485	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘) = (1 / 𝑘))
84		nnrecre 11667	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (1 / 𝑘) ∈ ℝ)
85	84	recnd 10658	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (1 / 𝑘) ∈ ℂ)
86	85	adantl 485	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (1 / 𝑘) ∈ ℂ)
87	83, 86	eqeltrd 2890	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘) ∈ ℂ)
88	77, 83	oveq12d 7153	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((ℕ × {𝑆})‘𝑘) − ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘)) = (𝑆 − (1 / 𝑘)))
89	6, 88	eqtr4d 2836	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑘) = (((ℕ × {𝑆})‘𝑘) − ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘)))
90	61, 63, 69, 72, 75, 79, 87, 89	climsub 14982	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ⇝ (𝑆 − 0))
91	64	subid1d 10975	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑆 − 0) = 𝑆)
92	90, 91	breqtrd 5056	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ⇝ 𝑆)
93	92	ad2antrr 725	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → 𝑅 ⇝ 𝑆)
94	12	ad2antrr 725	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → 𝐹:𝑋⟶𝐴)
95		fex 6966	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶𝐴 ∧ 𝑋 ∈ V) → 𝐹 ∈ V)
96	94, 55, 95	sylancl 589	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → 𝐹 ∈ V)
97		vex 3444	. . . . . . 7 ⊢ 𝑓 ∈ V
98		coexg 7616	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹 ∈ V ∧ 𝑓 ∈ V) → (𝐹 ∘ 𝑓) ∈ V)
99	96, 97, 98	sylancl 589	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → (𝐹 ∘ 𝑓) ∈ V)
100	33	ad2antrr 725	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → 𝑅:ℕ⟶ℝ)
101	100	ffvelrnda 6828	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑚) ∈ ℝ)
102	12, 8	fssd 6502	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋⟶ℝ)
103		fco 6505	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶ℝ ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) → (𝐹 ∘ 𝑓):ℕ⟶ℝ)
104	102, 103	sylan 583	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) → (𝐹 ∘ 𝑓):ℕ⟶ℝ)
105	104	adantr 484	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → (𝐹 ∘ 𝑓):ℕ⟶ℝ)
106	105	ffvelrnda 6828	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝐹 ∘ 𝑓)‘𝑚) ∈ ℝ)
107		fveq2 6645	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → (𝑅‘𝑘) = (𝑅‘𝑚))
108		2fveq3 6650	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → (𝐹‘(𝑓‘𝑘)) = (𝐹‘(𝑓‘𝑚)))
109	107, 108	breq12d 5043	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → ((𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘)) ↔ (𝑅‘𝑚) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑚))))
110	109	rspccva 3570	. . . . . . . 8 ⊢ ((∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑚) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑚)))
111	110	adantll 713	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑚) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑚)))
112		simplr 768	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → 𝑓:ℕ⟶𝑋)
113		fvco3 6737	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝐹 ∘ 𝑓)‘𝑚) = (𝐹‘(𝑓‘𝑚)))
114	112, 113	sylan 583	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝐹 ∘ 𝑓)‘𝑚) = (𝐹‘(𝑓‘𝑚)))
115	111, 114	breqtrrd 5058	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑚) ≤ ((𝐹 ∘ 𝑓)‘𝑚))
116	29	ad3antrrr 729	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥))
117	112	ffvelrnda 6828	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑓‘𝑚) ∈ 𝑋)
118	94	ffvelrnda 6828	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ (𝑓‘𝑚) ∈ 𝑋) → (𝐹‘(𝑓‘𝑚)) ∈ 𝐴)
119	117, 118	syldan 594	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝐹‘(𝑓‘𝑚)) ∈ 𝐴)
120		suprub 11589	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥) ∧ (𝐹‘(𝑓‘𝑚)) ∈ 𝐴) → (𝐹‘(𝑓‘𝑚)) ≤ sup(𝐴, ℝ, < ))
121	116, 119, 120	syl2anc 587	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝐹‘(𝑓‘𝑚)) ≤ sup(𝐴, ℝ, < ))
122	121, 7	breqtrrdi 5072	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝐹‘(𝑓‘𝑚)) ≤ 𝑆)
123	114, 122	eqbrtrd 5052	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝐹 ∘ 𝑓)‘𝑚) ≤ 𝑆)
124	61, 62, 93, 99, 101, 106, 115, 123	climsqz 14989	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → (𝐹 ∘ 𝑓) ⇝ 𝑆)
125	124	ex 416	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) → (∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘)) → (𝐹 ∘ 𝑓) ⇝ 𝑆))
126	125	imdistanda 575	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → (𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ (𝐹 ∘ 𝑓) ⇝ 𝑆)))
127	126	eximdv 1918	. 2 ⊢ (𝜑 → (∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ (𝐹 ∘ 𝑓) ⇝ 𝑆)))
128	60, 127	mpd 15	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ (𝐹 ∘ 𝑓) ⇝ 𝑆))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538  ∃wex 1781   ∈ wcel 2111   ≠ wne 2987  ∀wral 3106  ∃wrex 3107  Vcvv 3441   ⊆ wss 3881  ∅c0 4243  {csn 4525   class class class wbr 5030   ↦ cmpt 5110   × cxp 5517  ran crn 5520   ∘ ccom 5523   Fn wfn 6319  ⟶wf 6320  –onto→wfo 6322  ‘cfv 6324  (class class class)co 7135  supcsup 8888  ℂcc 10524  ℝcr 10525  0cc0 10526  1c1 10527   < clt 10664   ≤ cle 10665   − cmin 10859   / cdiv 11286  ℕcn 11625  ℤcz 11969  ℤ_≥cuz 12231  ℝ⁺crp 12377   ⇝ cli 14833

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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441  ax-inf2 9088  ax-cc 9846  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4801  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-om 7561  df-2nd 7672  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-er 8272  df-pm 8392  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-sup 8890  df-inf 8891  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11626  df-2 11688  df-3 11689  df-n0 11886  df-z 11970  df-uz 12232  df-rp 12378  df-fl 13157  df-seq 13365  df-exp 13426  df-cj 14450  df-re 14451  df-im 14452  df-sqrt 14586  df-abs 14587  df-clim 14837  df-rlim 14838

This theorem is referenced by: (None)