Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lmxrge0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lmxrge0 30126
Description: Express "sequence 𝐹 converges to plus infinity" (i.e. diverges), for a sequence of nonnegative extended real numbers. (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Aug-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
lmxrge0.j 𝐽 = (TopOpen‘(ℝ*𝑠s (0[,]+∞)))
lmxrge0.6 (𝜑𝐹:ℕ⟶(0[,]+∞))
lmxrge0.7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹𝑘) = 𝐴)
Assertion
Ref Expression
lmxrge0 (𝜑 → (𝐹(⇝𝑡𝐽)+∞ ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑗,𝐴   𝑗,𝑘,𝐹,𝑥   𝑘,𝐽,𝑥   𝜑,𝑘,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑗)   𝐴(𝑘)   𝐽(𝑗)

Proof of Theorem lmxrge0
Dummy variables 𝑎 𝑙 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lmxrge0.j . . . . . . 7 𝐽 = (TopOpen‘(ℝ*𝑠s (0[,]+∞)))
2 eqid 2651 . . . . . . . 8 (ℝ*𝑠s (0[,]+∞)) = (ℝ*𝑠s (0[,]+∞))
3 xrstopn 21060 . . . . . . . 8 (ordTop‘ ≤ ) = (TopOpen‘ℝ*𝑠)
42, 3resstopn 21038 . . . . . . 7 ((ordTop‘ ≤ ) ↾t (0[,]+∞)) = (TopOpen‘(ℝ*𝑠s (0[,]+∞)))
51, 4eqtr4i 2676 . . . . . 6 𝐽 = ((ordTop‘ ≤ ) ↾t (0[,]+∞))
6 letopon 21057 . . . . . . 7 (ordTop‘ ≤ ) ∈ (TopOn‘ℝ*)
7 iccssxr 12294 . . . . . . 7 (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
8 resttopon 21013 . . . . . . 7 (((ordTop‘ ≤ ) ∈ (TopOn‘ℝ*) ∧ (0[,]+∞) ⊆ ℝ*) → ((ordTop‘ ≤ ) ↾t (0[,]+∞)) ∈ (TopOn‘(0[,]+∞)))
96, 7, 8mp2an 708 . . . . . 6 ((ordTop‘ ≤ ) ↾t (0[,]+∞)) ∈ (TopOn‘(0[,]+∞))
105, 9eqeltri 2726 . . . . 5 𝐽 ∈ (TopOn‘(0[,]+∞))
1110a1i 11 . . . 4 (𝜑𝐽 ∈ (TopOn‘(0[,]+∞)))
12 nnuz 11761 . . . 4 ℕ = (ℤ‘1)
13 1zzd 11446 . . . 4 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
14 lmxrge0.6 . . . 4 (𝜑𝐹:ℕ⟶(0[,]+∞))
15 lmxrge0.7 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹𝑘) = 𝐴)
1611, 12, 13, 14, 15lmbrf 21112 . . 3 (𝜑 → (𝐹(⇝𝑡𝐽)+∞ ↔ (+∞ ∈ (0[,]+∞) ∧ ∀𝑎𝐽 (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎))))
17 0xr 10124 . . . . 5 0 ∈ ℝ*
18 pnfxr 10130 . . . . 5 +∞ ∈ ℝ*
19 0lepnf 12004 . . . . 5 0 ≤ +∞
20 ubicc2 12327 . . . . 5 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ +∞) → +∞ ∈ (0[,]+∞))
2117, 18, 19, 20mp3an 1464 . . . 4 +∞ ∈ (0[,]+∞)
2221biantrur 526 . . 3 (∀𝑎𝐽 (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎) ↔ (+∞ ∈ (0[,]+∞) ∧ ∀𝑎𝐽 (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎)))
2316, 22syl6bbr 278 . 2 (𝜑 → (𝐹(⇝𝑡𝐽)+∞ ↔ ∀𝑎𝐽 (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎)))
24 rexr 10123 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ*)
2518a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℝ → +∞ ∈ ℝ*)
26 ltpnf 11992 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 < +∞)
27 ubioc1 12265 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*𝑥 < +∞) → +∞ ∈ (𝑥(,]+∞))
2824, 25, 26, 27syl3anc 1366 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℝ → +∞ ∈ (𝑥(,]+∞))
29 0ltpnf 11994 . . . . . . . . . 10 0 < +∞
30 ubioc1 12265 . . . . . . . . . 10 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ 0 < +∞) → +∞ ∈ (0(,]+∞))
3117, 18, 29, 30mp3an 1464 . . . . . . . . 9 +∞ ∈ (0(,]+∞)
3228, 31jctir 560 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℝ → (+∞ ∈ (𝑥(,]+∞) ∧ +∞ ∈ (0(,]+∞)))
33 elin 3829 . . . . . . . 8 (+∞ ∈ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ↔ (+∞ ∈ (𝑥(,]+∞) ∧ +∞ ∈ (0(,]+∞)))
3432, 33sylibr 224 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℝ → +∞ ∈ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)))
3534ad2antlr 763 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑎𝐽 (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎)) → +∞ ∈ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)))
36 letop 21058 . . . . . . . . . . 11 (ordTop‘ ≤ ) ∈ Top
37 ovex 6718 . . . . . . . . . . 11 (0[,]+∞) ∈ V
38 iocpnfordt 21067 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥(,]+∞) ∈ (ordTop‘ ≤ )
39 iocpnfordt 21067 . . . . . . . . . . . 12 (0(,]+∞) ∈ (ordTop‘ ≤ )
40 inopn 20752 . . . . . . . . . . . 12 (((ordTop‘ ≤ ) ∈ Top ∧ (𝑥(,]+∞) ∈ (ordTop‘ ≤ ) ∧ (0(,]+∞) ∈ (ordTop‘ ≤ )) → ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ∈ (ordTop‘ ≤ ))
4136, 38, 39, 40mp3an 1464 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ∈ (ordTop‘ ≤ )
42 elrestr 16136 . . . . . . . . . . 11 (((ordTop‘ ≤ ) ∈ Top ∧ (0[,]+∞) ∈ V ∧ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ∈ (ordTop‘ ≤ )) → (((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ∩ (0[,]+∞)) ∈ ((ordTop‘ ≤ ) ↾t (0[,]+∞)))
4336, 37, 41, 42mp3an 1464 . . . . . . . . . 10 (((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ∩ (0[,]+∞)) ∈ ((ordTop‘ ≤ ) ↾t (0[,]+∞))
44 inss2 3867 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ⊆ (0(,]+∞)
45 iocssicc 12299 . . . . . . . . . . . . 13 (0(,]+∞) ⊆ (0[,]+∞)
4644, 45sstri 3645 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ⊆ (0[,]+∞)
47 sseqin2 3850 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ⊆ (0[,]+∞) ↔ ((0[,]+∞) ∩ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)))
4846, 47mpbi 220 . . . . . . . . . . 11 ((0[,]+∞) ∩ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))
49 incom 3838 . . . . . . . . . . 11 ((0[,]+∞) ∩ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) = (((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ∩ (0[,]+∞))
5048, 49eqtr3i 2675 . . . . . . . . . 10 ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) = (((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ∩ (0[,]+∞))
5143, 50, 53eltr4i 2743 . . . . . . . . 9 ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ∈ 𝐽
5251a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ∈ 𝐽)
53 eleq2 2719 . . . . . . . . . . 11 (𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) → (+∞ ∈ 𝑎 ↔ +∞ ∈ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))))
5453adantl 481 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) → (+∞ ∈ 𝑎 ↔ +∞ ∈ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))))
5554biimprd 238 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) → (+∞ ∈ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) → +∞ ∈ 𝑎))
56 simp-5r 826 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) ∧ 𝐴𝑎) → 𝑥 ∈ ℝ)
5756rexrd 10127 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) ∧ 𝐴𝑎) → 𝑥 ∈ ℝ*)
58 simpr 476 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) ∧ 𝐴𝑎) → 𝐴𝑎)
59 simp-4r 824 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) ∧ 𝐴𝑎) → 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)))
6058, 59eleqtrd 2732 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) ∧ 𝐴𝑎) → 𝐴 ∈ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)))
61 elin 3829 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐴 ∈ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) ↔ (𝐴 ∈ (𝑥(,]+∞) ∧ 𝐴 ∈ (0(,]+∞)))
6261simplbi 475 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐴 ∈ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) → 𝐴 ∈ (𝑥(,]+∞))
6360, 62syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) ∧ 𝐴𝑎) → 𝐴 ∈ (𝑥(,]+∞))
64 elioc1 12255 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*) → (𝐴 ∈ (𝑥(,]+∞) ↔ (𝐴 ∈ ℝ*𝑥 < 𝐴𝐴 ≤ +∞)))
6518, 64mpan2 707 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 ∈ ℝ* → (𝐴 ∈ (𝑥(,]+∞) ↔ (𝐴 ∈ ℝ*𝑥 < 𝐴𝐴 ≤ +∞)))
6665biimpa 500 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℝ*𝐴 ∈ (𝑥(,]+∞)) → (𝐴 ∈ ℝ*𝑥 < 𝐴𝐴 ≤ +∞))
6766simp2d 1094 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ*𝐴 ∈ (𝑥(,]+∞)) → 𝑥 < 𝐴)
6857, 63, 67syl2anc 694 . . . . . . . . . . . . 13 ((((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) ∧ 𝐴𝑎) → 𝑥 < 𝐴)
6968ex 449 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) → (𝐴𝑎𝑥 < 𝐴))
7069ralimdva 2991 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎 → ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝑥 < 𝐴))
7170reximdva 3046 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) → (∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝑥 < 𝐴))
72 fveq2 6229 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 = 𝑙 → (ℤ𝑗) = (ℤ𝑙))
7372raleqdv 3174 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 = 𝑙 → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝑥 < 𝐴))
7473cbvrexv 3202 . . . . . . . . . 10 (∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴 ↔ ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝑥 < 𝐴)
7571, 74syl6ibr 242 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) → (∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎 → ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴))
7655, 75imim12d 81 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 = ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞))) → ((+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎) → (+∞ ∈ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) → ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴)))
7752, 76rspcimdv 3341 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑎𝐽 (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎) → (+∞ ∈ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) → ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴)))
7877imp 444 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑎𝐽 (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎)) → (+∞ ∈ ((𝑥(,]+∞) ∩ (0(,]+∞)) → ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴))
7935, 78mpd 15 . . . . 5 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑎𝐽 (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎)) → ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴)
8079ex 449 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑎𝐽 (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎) → ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴))
8180ralrimdva 2998 . . 3 (𝜑 → (∀𝑎𝐽 (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎) → ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴))
82 simplll 813 . . . . . 6 ((((𝜑𝑎𝐽) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴) ∧ +∞ ∈ 𝑎) → 𝜑)
83 simpllr 815 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑎𝐽) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴) ∧ +∞ ∈ 𝑎) → 𝑎𝐽)
84 simpr 476 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑎𝐽) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴) ∧ +∞ ∈ 𝑎) → +∞ ∈ 𝑎)
851pnfneige0 30125 . . . . . . 7 ((𝑎𝐽 ∧ +∞ ∈ 𝑎) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎)
8683, 84, 85syl2anc 694 . . . . . 6 ((((𝜑𝑎𝐽) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴) ∧ +∞ ∈ 𝑎) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎)
87 simplr 807 . . . . . 6 ((((𝜑𝑎𝐽) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴) ∧ +∞ ∈ 𝑎) → ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴)
88 r19.29r 3102 . . . . . . . 8 ((∃𝑥 ∈ ℝ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴) → ∃𝑥 ∈ ℝ ((𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎 ∧ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴))
89 simp-4l 823 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) → 𝜑)
90 uznnssnn 11773 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑙 ∈ ℕ → (ℤ𝑙) ⊆ ℕ)
9190ad2antlr 763 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) → (ℤ𝑙) ⊆ ℕ)
92 simpr 476 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) → 𝑘 ∈ (ℤ𝑙))
9391, 92sseldd 3637 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) → 𝑘 ∈ ℕ)
9489, 93jca 553 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) → (𝜑𝑘 ∈ ℕ))
95 simp-4r 824 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) → 𝑥 ∈ ℝ)
96 simpllr 815 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) → (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎)
97 simplr 807 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) ∧ 𝑥 < 𝐴) → (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎)
98 simplr 807 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 < 𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
9998rexrd 10127 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 < 𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ*)
10014ffvelrnda 6399 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹𝑘) ∈ (0[,]+∞))
10115, 100eqeltrrd 2731 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ (0[,]+∞))
1027, 101sseldi 3634 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ*)
103102ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 < 𝐴) → 𝐴 ∈ ℝ*)
104 simpr 476 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 < 𝐴) → 𝑥 < 𝐴)
105 pnfge 12002 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≤ +∞)
106103, 105syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 < 𝐴) → 𝐴 ≤ +∞)
10765biimpar 501 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ (𝐴 ∈ ℝ*𝑥 < 𝐴𝐴 ≤ +∞)) → 𝐴 ∈ (𝑥(,]+∞))
10899, 103, 104, 106, 107syl13anc 1368 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 < 𝐴) → 𝐴 ∈ (𝑥(,]+∞))
109108adantlr 751 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) ∧ 𝑥 < 𝐴) → 𝐴 ∈ (𝑥(,]+∞))
11097, 109sseldd 3637 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) ∧ 𝑥 < 𝐴) → 𝐴𝑎)
111110ex 449 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) → (𝑥 < 𝐴𝐴𝑎))
11294, 95, 96, 111syl21anc 1365 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑙)) → (𝑥 < 𝐴𝐴𝑎))
113112ralimdva 2991 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) ∧ 𝑙 ∈ ℕ) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝑥 < 𝐴 → ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎))
114113reximdva 3046 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) → (∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝑥 < 𝐴 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎))
11574, 114syl5bi 232 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎) → (∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎))
116115expimpd 628 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (((𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎 ∧ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴) → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎))
117116rexlimdva 3060 . . . . . . . 8 (𝜑 → (∃𝑥 ∈ ℝ ((𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎 ∧ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴) → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎))
11888, 117syl5 34 . . . . . . 7 (𝜑 → ((∃𝑥 ∈ ℝ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴) → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎))
119118imp 444 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (∃𝑥 ∈ ℝ (𝑥(,]+∞) ⊆ 𝑎 ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴)) → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎)
12082, 86, 87, 119syl12anc 1364 . . . . 5 ((((𝜑𝑎𝐽) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴) ∧ +∞ ∈ 𝑎) → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎)
121120exp31 629 . . . 4 ((𝜑𝑎𝐽) → (∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴 → (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎)))
122121ralrimdva 2998 . . 3 (𝜑 → (∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴 → ∀𝑎𝐽 (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎)))
12381, 122impbid 202 . 2 (𝜑 → (∀𝑎𝐽 (+∞ ∈ 𝑎 → ∃𝑙 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑙)𝐴𝑎) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴))
12423, 123bitrd 268 1 (𝜑 → (𝐹(⇝𝑡𝐽)+∞ ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)𝑥 < 𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1054   = wceq 1523  wcel 2030  wral 2941  wrex 2942  Vcvv 3231  cin 3606  wss 3607   class class class wbr 4685  wf 5922  cfv 5926  (class class class)co 6690  cr 9973  0cc0 9974  1c1 9975  +∞cpnf 10109  *cxr 10111   < clt 10112  cle 10113  cn 11058  cuz 11725  (,]cioc 12214  [,]cicc 12216  s cress 15905  t crest 16128  TopOpenctopn 16129  ordTopcordt 16206  *𝑠cxrs 16207  Topctop 20746  TopOnctopon 20763  𝑡clm 21078
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-rep 4804  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
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-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-int 4508  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-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-oadd 7609  df-er 7787  df-pm 7902  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-fi 8358  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-2 11117  df-3 11118  df-4 11119  df-5 11120  df-6 11121  df-7 11122  df-8 11123  df-9 11124  df-n0 11331  df-z 11416  df-dec 11532  df-uz 11726  df-ioo 12217  df-ioc 12218  df-ico 12219  df-icc 12220  df-fz 12365  df-struct 15906  df-ndx 15907  df-slot 15908  df-base 15910  df-sets 15911  df-ress 15912  df-plusg 16001  df-mulr 16002  df-tset 16007  df-ple 16008  df-ds 16011  df-rest 16130  df-topn 16131  df-topgen 16151  df-ordt 16208  df-xrs 16209  df-ps 17247  df-tsr 17248  df-top 20747  df-topon 20764  df-bases 20798  df-lm 21081
This theorem is referenced by:  lmdvglim  30128
  Copyright terms: Public domain W3C validator