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

Theorem limsuplt 14417
 Description: The defining property of the superior limit. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Sep-2014.) (Revised by AV, 12-Sep-2020.)
Hypothesis
Ref Expression
limsupval.1 𝐺 = (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
Assertion
Ref Expression
limsuplt ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → ((lim sup‘𝐹) < 𝐴 ↔ ∃𝑗 ∈ ℝ (𝐺𝑗) < 𝐴))
Distinct variable groups:   𝑘,𝐹   𝐴,𝑗   𝐵,𝑗   𝑗,𝑘,𝐹   𝑗,𝐺
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑘)   𝐵(𝑘)   𝐺(𝑘)

Proof of Theorem limsuplt
StepHypRef Expression
1 limsupval.1 . . . . 5 𝐺 = (𝑘 ∈ ℝ ↦ sup(((𝐹 “ (𝑘[,)+∞)) ∩ ℝ*), ℝ*, < ))
21limsuple 14416 . . . 4 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → (𝐴 ≤ (lim sup‘𝐹) ↔ ∀𝑗 ∈ ℝ 𝐴 ≤ (𝐺𝑗)))
32notbid 307 . . 3 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → (¬ 𝐴 ≤ (lim sup‘𝐹) ↔ ¬ ∀𝑗 ∈ ℝ 𝐴 ≤ (𝐺𝑗)))
4 rexnal 3142 . . 3 (∃𝑗 ∈ ℝ ¬ 𝐴 ≤ (𝐺𝑗) ↔ ¬ ∀𝑗 ∈ ℝ 𝐴 ≤ (𝐺𝑗))
53, 4syl6bbr 278 . 2 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → (¬ 𝐴 ≤ (lim sup‘𝐹) ↔ ∃𝑗 ∈ ℝ ¬ 𝐴 ≤ (𝐺𝑗)))
6 simp2 1130 . . . . 5 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → 𝐹:𝐵⟶ℝ*)
7 reex 10228 . . . . . . 7 ℝ ∈ V
87ssex 4933 . . . . . 6 (𝐵 ⊆ ℝ → 𝐵 ∈ V)
983ad2ant1 1126 . . . . 5 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → 𝐵 ∈ V)
10 xrex 12031 . . . . . 6 * ∈ V
1110a1i 11 . . . . 5 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → ℝ* ∈ V)
12 fex2 7267 . . . . 5 ((𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐵 ∈ V ∧ ℝ* ∈ V) → 𝐹 ∈ V)
136, 9, 11, 12syl3anc 1475 . . . 4 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → 𝐹 ∈ V)
14 limsupcl 14411 . . . 4 (𝐹 ∈ V → (lim sup‘𝐹) ∈ ℝ*)
1513, 14syl 17 . . 3 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → (lim sup‘𝐹) ∈ ℝ*)
16 simp3 1131 . . 3 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → 𝐴 ∈ ℝ*)
17 xrltnle 10306 . . 3 (((lim sup‘𝐹) ∈ ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → ((lim sup‘𝐹) < 𝐴 ↔ ¬ 𝐴 ≤ (lim sup‘𝐹)))
1815, 16, 17syl2anc 565 . 2 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → ((lim sup‘𝐹) < 𝐴 ↔ ¬ 𝐴 ≤ (lim sup‘𝐹)))
191limsupgf 14413 . . . . 5 𝐺:ℝ⟶ℝ*
2019ffvelrni 6501 . . . 4 (𝑗 ∈ ℝ → (𝐺𝑗) ∈ ℝ*)
21 xrltnle 10306 . . . 4 (((𝐺𝑗) ∈ ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → ((𝐺𝑗) < 𝐴 ↔ ¬ 𝐴 ≤ (𝐺𝑗)))
2220, 16, 21syl2anr 576 . . 3 (((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → ((𝐺𝑗) < 𝐴 ↔ ¬ 𝐴 ≤ (𝐺𝑗)))
2322rexbidva 3196 . 2 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → (∃𝑗 ∈ ℝ (𝐺𝑗) < 𝐴 ↔ ∃𝑗 ∈ ℝ ¬ 𝐴 ≤ (𝐺𝑗)))
245, 18, 233bitr4d 300 1 ((𝐵 ⊆ ℝ ∧ 𝐹:𝐵⟶ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → ((lim sup‘𝐹) < 𝐴 ↔ ∃𝑗 ∈ ℝ (𝐺𝑗) < 𝐴))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ w3a 1070   = wceq 1630   ∈ wcel 2144  ∀wral 3060  ∃wrex 3061  Vcvv 3349   ∩ cin 3720   ⊆ wss 3721   class class class wbr 4784   ↦ cmpt 4861   “ cima 5252  ⟶wf 6027  ‘cfv 6031  (class class class)co 6792  supcsup 8501  ℝcr 10136  +∞cpnf 10272  ℝ*cxr 10274   < clt 10275   ≤ cle 10276  [,)cico 12381  lim supclsp 14408 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1869  ax-4 1884  ax-5 1990  ax-6 2056  ax-7 2092  ax-8 2146  ax-9 2153  ax-10 2173  ax-11 2189  ax-12 2202  ax-13 2407  ax-ext 2750  ax-sep 4912  ax-nul 4920  ax-pow 4971  ax-pr 5034  ax-un 7095  ax-cnex 10193  ax-resscn 10194  ax-1cn 10195  ax-icn 10196  ax-addcl 10197  ax-addrcl 10198  ax-mulcl 10199  ax-mulrcl 10200  ax-mulcom 10201  ax-addass 10202  ax-mulass 10203  ax-distr 10204  ax-i2m1 10205  ax-1ne0 10206  ax-1rid 10207  ax-rnegex 10208  ax-rrecex 10209  ax-cnre 10210  ax-pre-lttri 10211  ax-pre-lttrn 10212  ax-pre-ltadd 10213  ax-pre-mulgt0 10214  ax-pre-sup 10215 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 827  df-3or 1071  df-3an 1072  df-tru 1633  df-ex 1852  df-nf 1857  df-sb 2049  df-eu 2621  df-mo 2622  df-clab 2757  df-cleq 2763  df-clel 2766  df-nfc 2901  df-ne 2943  df-nel 3046  df-ral 3065  df-rex 3066  df-reu 3067  df-rmo 3068  df-rab 3069  df-v 3351  df-sbc 3586  df-csb 3681  df-dif 3724  df-un 3726  df-in 3728  df-ss 3735  df-nul 4062  df-if 4224  df-pw 4297  df-sn 4315  df-pr 4317  df-op 4321  df-uni 4573  df-br 4785  df-opab 4845  df-mpt 4862  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-riota 6753  df-ov 6795  df-oprab 6796  df-mpt2 6797  df-er 7895  df-en 8109  df-dom 8110  df-sdom 8111  df-sup 8503  df-inf 8504  df-pnf 10277  df-mnf 10278  df-xr 10279  df-ltxr 10280  df-le 10281  df-sub 10469  df-neg 10470  df-limsup 14409 This theorem is referenced by:  limsupgre  14419  limsuplt2  40497
 Copyright terms: Public domain W3C validator