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Theorem climrlim2 14322
Description: Produce a real limit from an integer limit, where the real function is only dependent on the integer part of 𝑥. (Contributed by Mario Carneiro, 2-May-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
climrlim2.1 𝑍 = (ℤ𝑀)
climrlim2.2 (𝑛 = (⌊‘𝑥) → 𝐵 = 𝐶)
climrlim2.3 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
climrlim2.4 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
climrlim2.5 (𝜑 → (𝑛𝑍𝐵) ⇝ 𝐷)
climrlim2.6 ((𝜑𝑛𝑍) → 𝐵 ∈ ℂ)
climrlim2.7 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑀𝑥)
Assertion
Ref Expression
climrlim2 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐶) ⇝𝑟 𝐷)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐵   𝐶,𝑛   𝑥,𝐷   𝑥,𝑛,𝜑   𝑛,𝑍,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑛)   𝐵(𝑛)   𝐶(𝑥)   𝐷(𝑛)   𝑀(𝑥,𝑛)

Proof of Theorem climrlim2
Dummy variables 𝑗 𝑦 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 climrlim2.5 . 2 (𝜑 → (𝑛𝑍𝐵) ⇝ 𝐷)
2 eluzelz 11735 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑗 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑗 ∈ ℤ)
3 climrlim2.1 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝑍 = (ℤ𝑀)
42, 3eleq2s 2748 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑗𝑍𝑗 ∈ ℤ)
54ad2antlr 763 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → 𝑗 ∈ ℤ)
6 climrlim2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
76sselda 3636 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
87flcld 12639 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑥𝐴) → (⌊‘𝑥) ∈ ℤ)
98adantlr 751 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑥𝐴) → (⌊‘𝑥) ∈ ℤ)
109ad2ant2r 798 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → (⌊‘𝑥) ∈ ℤ)
11 simprr 811 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → 𝑗𝑥)
127adantlr 751 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
1312ad2ant2r 798 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → 𝑥 ∈ ℝ)
14 flge 12646 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (𝑗𝑥𝑗 ≤ (⌊‘𝑥)))
1513, 5, 14syl2anc 694 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → (𝑗𝑥𝑗 ≤ (⌊‘𝑥)))
1611, 15mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → 𝑗 ≤ (⌊‘𝑥))
17 eluz2 11731 . . . . . . . . . . . . . 14 ((⌊‘𝑥) ∈ (ℤ𝑗) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ (⌊‘𝑥) ∈ ℤ ∧ 𝑗 ≤ (⌊‘𝑥)))
185, 10, 16, 17syl3anbrc 1265 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → (⌊‘𝑥) ∈ (ℤ𝑗))
19 simpr 476 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦) → (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦)
2019ralimi 2981 . . . . . . . . . . . . 13 (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦) → ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦)
21 fveq2 6229 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 = (⌊‘𝑥) → ((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) = ((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)))
2221oveq1d 6705 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 = (⌊‘𝑥) → (((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷) = (((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)) − 𝐷))
2322fveq2d 6233 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 = (⌊‘𝑥) → (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) = (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)) − 𝐷)))
2423breq1d 4695 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = (⌊‘𝑥) → ((abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦 ↔ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)) − 𝐷)) < 𝑦))
2524rspcv 3336 . . . . . . . . . . . . 13 ((⌊‘𝑥) ∈ (ℤ𝑗) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦 → (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)) − 𝐷)) < 𝑦))
2618, 20, 25syl2im 40 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦) → (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)) − 𝐷)) < 𝑦))
27 climrlim2.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
2827adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑀 ∈ ℤ)
29 climrlim2.7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑀𝑥)
30 flge 12646 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝑀𝑥𝑀 ≤ (⌊‘𝑥)))
317, 28, 30syl2anc 694 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑀𝑥𝑀 ≤ (⌊‘𝑥)))
3229, 31mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑀 ≤ (⌊‘𝑥))
33 eluz2 11731 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((⌊‘𝑥) ∈ (ℤ𝑀) ↔ (𝑀 ∈ ℤ ∧ (⌊‘𝑥) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ (⌊‘𝑥)))
3428, 8, 32, 33syl3anbrc 1265 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑥𝐴) → (⌊‘𝑥) ∈ (ℤ𝑀))
3534, 3syl6eleqr 2741 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑥𝐴) → (⌊‘𝑥) ∈ 𝑍)
36 climrlim2.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑𝑛𝑍) → 𝐵 ∈ ℂ)
3736ralrimiva 2995 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝜑 → ∀𝑛𝑍 𝐵 ∈ ℂ)
3837adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑥𝐴) → ∀𝑛𝑍 𝐵 ∈ ℂ)
39 climrlim2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑛 = (⌊‘𝑥) → 𝐵 = 𝐶)
4039eleq1d 2715 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑛 = (⌊‘𝑥) → (𝐵 ∈ ℂ ↔ 𝐶 ∈ ℂ))
4140rspcv 3336 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((⌊‘𝑥) ∈ 𝑍 → (∀𝑛𝑍 𝐵 ∈ ℂ → 𝐶 ∈ ℂ))
4235, 38, 41sylc 65 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐶 ∈ ℂ)
43 eqid 2651 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑛𝑍𝐵) = (𝑛𝑍𝐵)
4439, 43fvmptg 6319 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((⌊‘𝑥) ∈ 𝑍𝐶 ∈ ℂ) → ((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)) = 𝐶)
4535, 42, 44syl2anc 694 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑥𝐴) → ((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)) = 𝐶)
4645adantlr 751 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑥𝐴) → ((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)) = 𝐶)
4746ad2ant2r 798 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → ((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)) = 𝐶)
4847oveq1d 6705 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → (((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)) − 𝐷) = (𝐶𝐷))
4948fveq2d 6233 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)) − 𝐷)) = (abs‘(𝐶𝐷)))
5049breq1d 4695 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → ((abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘(⌊‘𝑥)) − 𝐷)) < 𝑦 ↔ (abs‘(𝐶𝐷)) < 𝑦))
5126, 50sylibd 229 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ (𝑥𝐴𝑗𝑥)) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦) → (abs‘(𝐶𝐷)) < 𝑦))
5251expr 642 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑥𝐴) → (𝑗𝑥 → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦) → (abs‘(𝐶𝐷)) < 𝑦)))
5352com23 86 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑥𝐴) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦) → (𝑗𝑥 → (abs‘(𝐶𝐷)) < 𝑦)))
5453ralrimdva 2998 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦) → ∀𝑥𝐴 (𝑗𝑥 → (abs‘(𝐶𝐷)) < 𝑦)))
55 eluzelre 11736 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑗 ∈ ℝ)
5655, 3eleq2s 2748 . . . . . . . . 9 (𝑗𝑍𝑗 ∈ ℝ)
5756adantl 481 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) → 𝑗 ∈ ℝ)
5854, 57jctild 565 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦) → (𝑗 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥𝐴 (𝑗𝑥 → (abs‘(𝐶𝐷)) < 𝑦))))
5958expimpd 628 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → ((𝑗𝑍 ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦)) → (𝑗 ∈ ℝ ∧ ∀𝑥𝐴 (𝑗𝑥 → (abs‘(𝐶𝐷)) < 𝑦))))
6059reximdv2 3043 . . . . 5 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦) → ∃𝑗 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑗𝑥 → (abs‘(𝐶𝐷)) < 𝑦)))
6160ralimdva 2991 . . . 4 (𝜑 → (∀𝑦 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦) → ∀𝑦 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑗𝑥 → (abs‘(𝐶𝐷)) < 𝑦)))
6261adantld 482 . . 3 (𝜑 → ((𝐷 ∈ ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦)) → ∀𝑦 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑗𝑥 → (abs‘(𝐶𝐷)) < 𝑦)))
63 climrel 14267 . . . . . 6 Rel ⇝
6463brrelexi 5192 . . . . 5 ((𝑛𝑍𝐵) ⇝ 𝐷 → (𝑛𝑍𝐵) ∈ V)
651, 64syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝑛𝑍𝐵) ∈ V)
66 eqidd 2652 . . . 4 ((𝜑𝑘𝑍) → ((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) = ((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘))
673, 27, 65, 66clim2 14279 . . 3 (𝜑 → ((𝑛𝑍𝐵) ⇝ 𝐷 ↔ (𝐷 ∈ ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) − 𝐷)) < 𝑦))))
6842ralrimiva 2995 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑥𝐴 𝐶 ∈ ℂ)
69 climcl 14274 . . . . 5 ((𝑛𝑍𝐵) ⇝ 𝐷𝐷 ∈ ℂ)
701, 69syl 17 . . . 4 (𝜑𝐷 ∈ ℂ)
7168, 6, 70rlim2 14271 . . 3 (𝜑 → ((𝑥𝐴𝐶) ⇝𝑟 𝐷 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℝ ∀𝑥𝐴 (𝑗𝑥 → (abs‘(𝐶𝐷)) < 𝑦)))
7262, 67, 713imtr4d 283 . 2 (𝜑 → ((𝑛𝑍𝐵) ⇝ 𝐷 → (𝑥𝐴𝐶) ⇝𝑟 𝐷))
731, 72mpd 15 1 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐶) ⇝𝑟 𝐷)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1523  wcel 2030  wral 2941  wrex 2942  Vcvv 3231  wss 3607   class class class wbr 4685  cmpt 4762  cfv 5926  (class class class)co 6690  cc 9972  cr 9973   < clt 10112  cle 10113  cmin 10304  cz 11415  cuz 11725  +crp 11870  cfl 12631  abscabs 14018  cli 14259  𝑟 crli 14260
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-pm 7902  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-sup 8389  df-inf 8390  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-nn 11059  df-n0 11331  df-z 11416  df-uz 11726  df-fl 12633  df-clim 14263  df-rlim 14264
This theorem is referenced by:  dchrisum0lem2a  25251
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