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Theorem climcn1 14530
Description: Image of a limit under a continuous map. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Jan-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
climcn1.1 𝑍 = (ℤ𝑀)
climcn1.2 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
climcn1.3 (𝜑𝐴𝐵)
climcn1.4 ((𝜑𝑧𝐵) → (𝐹𝑧) ∈ ℂ)
climcn1.5 (𝜑𝐺𝐴)
climcn1.6 (𝜑𝐻𝑊)
climcn1.7 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑦 ∈ ℝ+𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
climcn1.8 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ 𝐵)
climcn1.9 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐻𝑘) = (𝐹‘(𝐺𝑘)))
Assertion
Ref Expression
climcn1 (𝜑𝐻 ⇝ (𝐹𝐴))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑘,𝑦,𝑧,𝐴   𝐵,𝑘,𝑧   𝑘,𝐺,𝑦,𝑧   𝑘,𝐻,𝑥   𝑘,𝐹,𝑥,𝑦,𝑧   𝜑,𝑘,𝑥,𝑦,𝑧   𝑘,𝑍,𝑦
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥,𝑦)   𝐺(𝑥)   𝐻(𝑦,𝑧)   𝑀(𝑥,𝑦,𝑧,𝑘)   𝑊(𝑥,𝑦,𝑧,𝑘)   𝑍(𝑥,𝑧)

Proof of Theorem climcn1
Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 climcn1.7 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑦 ∈ ℝ+𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2 climcn1.1 . . . . . . . 8 𝑍 = (ℤ𝑀)
3 climcn1.2 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
43adantr 466 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → 𝑀 ∈ ℤ)
5 simpr 471 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → 𝑦 ∈ ℝ+)
6 eqidd 2772 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) = (𝐺𝑘))
7 climcn1.5 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐺𝐴)
87adantr 466 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → 𝐺𝐴)
92, 4, 5, 6, 8climi2 14450 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦)
102uztrn2 11906 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘𝑍)
11 climcn1.8 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ 𝐵)
1211adantlr 694 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ 𝐵)
13 fvoveq1 6816 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑧 = (𝐺𝑘) → (abs‘(𝑧𝐴)) = (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)))
1413breq1d 4796 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑧 = (𝐺𝑘) → ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 ↔ (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
15 fveq2 6332 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑧 = (𝐺𝑘) → (𝐹𝑧) = (𝐹‘(𝐺𝑘)))
1615fvoveq1d 6815 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑧 = (𝐺𝑘) → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) = (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))))
1716breq1d 4796 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑧 = (𝐺𝑘) → ((abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
1814, 17imbi12d 333 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 = (𝐺𝑘) → (((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥) ↔ ((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)))
1918rspcva 3458 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐺𝑘) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) → ((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2012, 19sylan 569 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) → ((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2120an32s 631 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) ∧ 𝑘𝑍) → ((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2210, 21sylan2 580 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) ∧ (𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → ((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2322anassrs 458 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → ((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2423ralimdva 3111 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) ∧ 𝑗𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2524reximdva 3165 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2625ex 397 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → (∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥) → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)))
279, 26mpid 44 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → (∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2827rexlimdva 3179 . . . . 5 (𝜑 → (∃𝑦 ∈ ℝ+𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2928adantr 466 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → (∃𝑦 ∈ ℝ+𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
301, 29mpd 15 . . 3 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)
3130ralrimiva 3115 . 2 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)
32 climcn1.6 . . 3 (𝜑𝐻𝑊)
33 climcn1.9 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐻𝑘) = (𝐹‘(𝐺𝑘)))
34 fveq2 6332 . . . . 5 (𝑧 = 𝐴 → (𝐹𝑧) = (𝐹𝐴))
3534eleq1d 2835 . . . 4 (𝑧 = 𝐴 → ((𝐹𝑧) ∈ ℂ ↔ (𝐹𝐴) ∈ ℂ))
36 climcn1.4 . . . . 5 ((𝜑𝑧𝐵) → (𝐹𝑧) ∈ ℂ)
3736ralrimiva 3115 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑧𝐵 (𝐹𝑧) ∈ ℂ)
38 climcn1.3 . . . 4 (𝜑𝐴𝐵)
3935, 37, 38rspcdva 3466 . . 3 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ ℂ)
4015eleq1d 2835 . . . 4 (𝑧 = (𝐺𝑘) → ((𝐹𝑧) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘(𝐺𝑘)) ∈ ℂ))
4137adantr 466 . . . 4 ((𝜑𝑘𝑍) → ∀𝑧𝐵 (𝐹𝑧) ∈ ℂ)
4240, 41, 11rspcdva 3466 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹‘(𝐺𝑘)) ∈ ℂ)
432, 3, 32, 33, 39, 42clim2c 14444 . 2 (𝜑 → (𝐻 ⇝ (𝐹𝐴) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
4431, 43mpbird 247 1 (𝜑𝐻 ⇝ (𝐹𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 382   = wceq 1631  wcel 2145  wral 3061  wrex 3062   class class class wbr 4786  cfv 6031  (class class class)co 6793  cc 10136   < clt 10276  cmin 10468  cz 11579  cuz 11888  +crp 12035  abscabs 14182  cli 14423
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096  ax-cnex 10194  ax-resscn 10195  ax-pre-lttri 10212  ax-pre-lttrn 10213
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-op 4323  df-uni 4575  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-id 5157  df-po 5170  df-so 5171  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-ov 6796  df-er 7896  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-pnf 10278  df-mnf 10279  df-xr 10280  df-ltxr 10281  df-le 10282  df-neg 10471  df-z 11580  df-uz 11889  df-clim 14427
This theorem is referenced by:  climcn1lem  14541  climcncf  22923  climrec  40353
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