MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  iscmet3lem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem iscmet3lem1 23289
Description: Lemma for iscmet3 23291. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
iscmet3.1 𝑍 = (ℤ𝑀)
iscmet3.2 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
iscmet3.3 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
iscmet3.4 (𝜑𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
iscmet3.6 (𝜑𝐹:𝑍𝑋)
iscmet3.9 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℤ ∀𝑢 ∈ (𝑆𝑘)∀𝑣 ∈ (𝑆𝑘)(𝑢𝐷𝑣) < ((1 / 2)↑𝑘))
iscmet3.10 (𝜑 → ∀𝑘𝑍𝑛 ∈ (𝑀...𝑘)(𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑛))
Assertion
Ref Expression
iscmet3lem1 (𝜑𝐹 ∈ (Cau‘𝐷))
Distinct variable groups:   𝑘,𝑛,𝑢,𝑣,𝐷   𝑘,𝐹,𝑛,𝑢,𝑣   𝑘,𝑋,𝑛   𝑘,𝐽,𝑛   𝑆,𝑘,𝑛,𝑢,𝑣   𝑘,𝑍,𝑛   𝑘,𝑀,𝑛   𝜑,𝑘,𝑛
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑣,𝑢)   𝐽(𝑣,𝑢)   𝑀(𝑣,𝑢)   𝑋(𝑣,𝑢)   𝑍(𝑣,𝑢)

Proof of Theorem iscmet3lem1
Dummy variables 𝑗 𝑟 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 iscmet3.3 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
2 iscmet3.1 . . . . . . 7 𝑍 = (ℤ𝑀)
32iscmet3lem3 23288 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((1 / 2)↑𝑘) < 𝑟)
41, 3sylan 489 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((1 / 2)↑𝑘) < 𝑟)
52r19.2uz 14290 . . . . 5 (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((1 / 2)↑𝑘) < 𝑟 → ∃𝑘𝑍 ((1 / 2)↑𝑘) < 𝑟)
64, 5syl 17 . . . 4 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → ∃𝑘𝑍 ((1 / 2)↑𝑘) < 𝑟)
7 simpl 474 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘)) → 𝑘𝑍)
87adantl 473 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → 𝑘𝑍)
98, 2syl6eleq 2849 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → 𝑘 ∈ (ℤ𝑀))
10 eluzfz2 12542 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑘 ∈ (𝑀...𝑘))
119, 10syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → 𝑘 ∈ (𝑀...𝑘))
12 iscmet3.10 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ∀𝑘𝑍𝑛 ∈ (𝑀...𝑘)(𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑛))
1312ad2antrr 764 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → ∀𝑘𝑍𝑛 ∈ (𝑀...𝑘)(𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑛))
14 rsp 3067 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑘𝑍𝑛 ∈ (𝑀...𝑘)(𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑛) → (𝑘𝑍 → ∀𝑛 ∈ (𝑀...𝑘)(𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑛)))
1513, 8, 14sylc 65 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → ∀𝑛 ∈ (𝑀...𝑘)(𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑛))
16 fveq2 6352 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑘 → (𝑆𝑛) = (𝑆𝑘))
1716eleq2d 2825 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 𝑘 → ((𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑛) ↔ (𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑘)))
1817rspcv 3445 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑘) → (∀𝑛 ∈ (𝑀...𝑘)(𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑛) → (𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑘)))
1911, 15, 18sylc 65 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → (𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑘))
20 simprr 813 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → 𝑗 ∈ (ℤ𝑘))
21 elfzuzb 12529 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↔ (𝑘 ∈ (ℤ𝑀) ∧ 𝑗 ∈ (ℤ𝑘)))
229, 20, 21sylanbrc 701 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗))
232uztrn2 11897 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘)) → 𝑗𝑍)
2423adantl 473 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → 𝑗𝑍)
25 oveq2 6821 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑗 → (𝑀...𝑘) = (𝑀...𝑗))
26 fveq2 6352 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 𝑗 → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑗))
2726eleq1d 2824 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑗 → ((𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑛) ↔ (𝐹𝑗) ∈ (𝑆𝑛)))
2825, 27raleqbidv 3291 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑗 → (∀𝑛 ∈ (𝑀...𝑘)(𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑛) ↔ ∀𝑛 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑗) ∈ (𝑆𝑛)))
2928rspcv 3445 . . . . . . . . . . 11 (𝑗𝑍 → (∀𝑘𝑍𝑛 ∈ (𝑀...𝑘)(𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑛) → ∀𝑛 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑗) ∈ (𝑆𝑛)))
3024, 13, 29sylc 65 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → ∀𝑛 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑗) ∈ (𝑆𝑛))
3116eleq2d 2825 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 𝑘 → ((𝐹𝑗) ∈ (𝑆𝑛) ↔ (𝐹𝑗) ∈ (𝑆𝑘)))
3231rspcv 3445 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) → (∀𝑛 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑗) ∈ (𝑆𝑛) → (𝐹𝑗) ∈ (𝑆𝑘)))
3322, 30, 32sylc 65 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → (𝐹𝑗) ∈ (𝑆𝑘))
34 iscmet3.9 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℤ ∀𝑢 ∈ (𝑆𝑘)∀𝑣 ∈ (𝑆𝑘)(𝑢𝐷𝑣) < ((1 / 2)↑𝑘))
3534ad2antrr 764 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → ∀𝑘 ∈ ℤ ∀𝑢 ∈ (𝑆𝑘)∀𝑣 ∈ (𝑆𝑘)(𝑢𝐷𝑣) < ((1 / 2)↑𝑘))
36 eluzelz 11889 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑘 ∈ ℤ)
3736, 2eleq2s 2857 . . . . . . . . . . 11 (𝑘𝑍𝑘 ∈ ℤ)
3837ad2antrl 766 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → 𝑘 ∈ ℤ)
39 rsp 3067 . . . . . . . . . 10 (∀𝑘 ∈ ℤ ∀𝑢 ∈ (𝑆𝑘)∀𝑣 ∈ (𝑆𝑘)(𝑢𝐷𝑣) < ((1 / 2)↑𝑘) → (𝑘 ∈ ℤ → ∀𝑢 ∈ (𝑆𝑘)∀𝑣 ∈ (𝑆𝑘)(𝑢𝐷𝑣) < ((1 / 2)↑𝑘)))
4035, 38, 39sylc 65 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → ∀𝑢 ∈ (𝑆𝑘)∀𝑣 ∈ (𝑆𝑘)(𝑢𝐷𝑣) < ((1 / 2)↑𝑘))
41 oveq1 6820 . . . . . . . . . . 11 (𝑢 = (𝐹𝑘) → (𝑢𝐷𝑣) = ((𝐹𝑘)𝐷𝑣))
4241breq1d 4814 . . . . . . . . . 10 (𝑢 = (𝐹𝑘) → ((𝑢𝐷𝑣) < ((1 / 2)↑𝑘) ↔ ((𝐹𝑘)𝐷𝑣) < ((1 / 2)↑𝑘)))
43 oveq2 6821 . . . . . . . . . . 11 (𝑣 = (𝐹𝑗) → ((𝐹𝑘)𝐷𝑣) = ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)))
4443breq1d 4814 . . . . . . . . . 10 (𝑣 = (𝐹𝑗) → (((𝐹𝑘)𝐷𝑣) < ((1 / 2)↑𝑘) ↔ ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < ((1 / 2)↑𝑘)))
4542, 44rspc2va 3462 . . . . . . . . 9 ((((𝐹𝑘) ∈ (𝑆𝑘) ∧ (𝐹𝑗) ∈ (𝑆𝑘)) ∧ ∀𝑢 ∈ (𝑆𝑘)∀𝑣 ∈ (𝑆𝑘)(𝑢𝐷𝑣) < ((1 / 2)↑𝑘)) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < ((1 / 2)↑𝑘))
4619, 33, 40, 45syl21anc 1476 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < ((1 / 2)↑𝑘))
47 iscmet3.4 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
4847ad2antrr 764 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → 𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
49 iscmet3.6 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐹:𝑍𝑋)
5049adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐹:𝑍𝑋)
51 ffvelrn 6520 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹:𝑍𝑋𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ 𝑋)
5250, 7, 51syl2an 495 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → (𝐹𝑘) ∈ 𝑋)
53 ffvelrn 6520 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹:𝑍𝑋𝑗𝑍) → (𝐹𝑗) ∈ 𝑋)
5450, 23, 53syl2an 495 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → (𝐹𝑗) ∈ 𝑋)
55 metcl 22338 . . . . . . . . . 10 ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝐹𝑗) ∈ 𝑋) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) ∈ ℝ)
5648, 52, 54, 55syl3anc 1477 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) ∈ ℝ)
57 1rp 12029 . . . . . . . . . . . 12 1 ∈ ℝ+
58 rphalfcl 12051 . . . . . . . . . . . 12 (1 ∈ ℝ+ → (1 / 2) ∈ ℝ+)
5957, 58ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 (1 / 2) ∈ ℝ+
60 rpexpcl 13073 . . . . . . . . . . 11 (((1 / 2) ∈ ℝ+𝑘 ∈ ℤ) → ((1 / 2)↑𝑘) ∈ ℝ+)
6159, 38, 60sylancr 698 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → ((1 / 2)↑𝑘) ∈ ℝ+)
6261rpred 12065 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → ((1 / 2)↑𝑘) ∈ ℝ)
63 rpre 12032 . . . . . . . . . 10 (𝑟 ∈ ℝ+𝑟 ∈ ℝ)
6463ad2antlr 765 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → 𝑟 ∈ ℝ)
65 lttr 10306 . . . . . . . . 9 ((((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) ∈ ℝ ∧ ((1 / 2)↑𝑘) ∈ ℝ ∧ 𝑟 ∈ ℝ) → ((((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < ((1 / 2)↑𝑘) ∧ ((1 / 2)↑𝑘) < 𝑟) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < 𝑟))
6656, 62, 64, 65syl3anc 1477 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → ((((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < ((1 / 2)↑𝑘) ∧ ((1 / 2)↑𝑘) < 𝑟) → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < 𝑟))
6746, 66mpand 713 . . . . . . 7 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘))) → (((1 / 2)↑𝑘) < 𝑟 → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < 𝑟))
6867anassrs 683 . . . . . 6 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) ∧ 𝑗 ∈ (ℤ𝑘)) → (((1 / 2)↑𝑘) < 𝑟 → ((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < 𝑟))
6968ralrimdva 3107 . . . . 5 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (((1 / 2)↑𝑘) < 𝑟 → ∀𝑗 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < 𝑟))
7069reximdva 3155 . . . 4 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → (∃𝑘𝑍 ((1 / 2)↑𝑘) < 𝑟 → ∃𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < 𝑟))
716, 70mpd 15 . . 3 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → ∃𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < 𝑟)
7271ralrimiva 3104 . 2 (𝜑 → ∀𝑟 ∈ ℝ+𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < 𝑟)
73 metxmet 22340 . . . 4 (𝐷 ∈ (Met‘𝑋) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
7447, 73syl 17 . . 3 (𝜑𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
75 eqidd 2761 . . 3 ((𝜑𝑗𝑍) → (𝐹𝑗) = (𝐹𝑗))
76 eqidd 2761 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑘))
772, 74, 1, 75, 76, 49iscauf 23278 . 2 (𝜑 → (𝐹 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑟 ∈ ℝ+𝑘𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑘)𝐷(𝐹𝑗)) < 𝑟))
7872, 77mpbird 247 1 (𝜑𝐹 ∈ (Cau‘𝐷))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  wral 3050  wrex 3051   class class class wbr 4804  wf 6045  cfv 6049  (class class class)co 6813  cr 10127  1c1 10129   < clt 10266   / cdiv 10876  2c2 11262  cz 11569  cuz 11879  +crp 12025  ...cfz 12519  cexp 13054  ∞Metcxmt 19933  Metcme 19934  MetOpencmopn 19938  Caucca 23251
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-cnex 10184  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205  ax-pre-sup 10206
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-om 7231  df-1st 7333  df-2nd 7334  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-er 7911  df-map 8025  df-pm 8026  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-sup 8513  df-inf 8514  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-div 10877  df-nn 11213  df-2 11271  df-3 11272  df-n0 11485  df-z 11570  df-uz 11880  df-rp 12026  df-xneg 12139  df-xadd 12140  df-fz 12520  df-fl 12787  df-seq 12996  df-exp 13055  df-cj 14038  df-re 14039  df-im 14040  df-sqrt 14174  df-abs 14175  df-clim 14418  df-rlim 14419  df-psmet 19940  df-xmet 19941  df-met 19942  df-bl 19943  df-cau 23254
This theorem is referenced by:  iscmet3  23291
  Copyright terms: Public domain W3C validator