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Theorem climcau 7092
Description: A converging sequence of complex numbers is a Cauchy sequence. Theorem 12-5.3 of [Gleason] p. 180 (necessity part).
Hypotheses
Ref Expression
climcau.1 |- A e. V
climcau.2 |- F ~~> A
climcau.3 |- F:NN-->CC
Assertion
Ref Expression
climcau |- A.x e. RR (0 < x -> E.y e. NN A.z e. NN (y < z -> (abs` ((F` z) - (F` y))) < x))
Distinct variable groups:   x,y,z,F   y,A,z

Proof of Theorem climcau
StepHypRef Expression
1 halfpos2t 5984 . . . 4 |- (x e. RR -> (0 < x <-> 0 < (x / 2)))
2 rehalfclt 5981 . . . . 5 |- (x e. RR -> (x / 2) e. RR)
3 breq2 2613 . . . . . . 7 |- (w = (x / 2) -> (0 < w <-> 0 < (x / 2)))
4 breq2 2613 . . . . . . . . 9 |- (w = (x / 2) -> ((abs` ((F` v) - A)) < w <-> (abs` ((F` v) - A)) < (x / 2)))
54imbi2d 610 . . . . . . . 8 |- (w = (x / 2) -> ((y <_ v -> (abs`
((F` v) - A)) < w) <-> (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < (x / 2))))
65rexralbidv 1674 . . . . . . 7 |- (w = (x / 2) -> (E.y e. NN A.v e. NN (y <_ v -> (abs`
((F` v) - A)) < w) <-> E.y e. NN A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < (x / 2))))
73, 6imbi12d 624 . . . . . 6 |- (w = (x / 2) -> ((0 < w -> E.y e. NN A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < w)) <-> (0 < (x / 2) -> E.y e. NN A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < (x / 2)))))
8 climcau.2 . . . . . . 7 |- F ~~> A
9 climcau.1 . . . . . . . . . 10 |- A e. V
10 1z 6106 . . . . . . . . . . 11 |- 1 e. ZZ
11 nnuz 6371 . . . . . . . . . . . 12 |- NN = (ZZ>` 1)
1211eqimss2i 2102 . . . . . . . . . . 11 |- (ZZ>` 1) (_ NN
13 nnssz 6098 . . . . . . . . . . 11 |- NN (_ ZZ
1410, 12, 13clmi2 7025 . . . . . . . . . 10 |- (((A e. V /\ F ~~> A) /\ (w e. RR /\ 0 < w)) -> E.y e. NN A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < w))
159, 14mpanl1 704 . . . . . . . . 9 |- ((F ~~> A /\ (w e. RR /\ 0 < w)) -> E.y e. NN A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < w))
1615exp32 377 . . . . . . . 8 |- (F ~~> A -> (w e. RR -> (0 < w -> E.y e. NN A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < w))))
1716r19.21aiv 1705 . . . . . . 7 |- (F ~~> A -> A.w e. RR (0 < w -> E.y e. NN A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < w)))
188, 17ax-mp 7 . . . . . 6 |- A.w e. RR (0 < w -> E.y e. NN A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < w))
197, 18vtoclri 1850 . . . . 5 |- ((x / 2) e. RR -> (0 < (x / 2) -> E.y e. NN A.v e. NN (y <_ v -> (abs`
((F` v) - A)) < (x / 2))))
202, 19syl 10 . . . 4 |- (x e. RR -> (0 < (x / 2) -> E.y e. NN A.v e. NN (y <_ v -> (abs`
((F` v) - A)) < (x / 2))))
211, 20sylbid 203 . . 3 |- (x e. RR -> (0 < x -> E.y e. NN A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < (x / 2))))
22 ltlet 5493 . . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ((y e. RR /\ z e. RR) -> (y < z -> y <_ z))
23 nnret 5877 . . . . . . . . . . . . . . . 16 |- (y e. NN -> y e. RR)
24 nnret 5877 . . . . . . . . . . . . . . . 16 |- (z e. NN -> z e. RR)
2522, 23, 24syl2an 454 . . . . . . . . . . . . . . 15 |- ((y e. NN /\ z e. NN) -> (y < z -> y <_ z))
2625adantrl 394 . . . . . . . . . . . . . 14 |- ((y e. NN /\ (A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < (x / 2)) /\ z e. NN)) -> (y < z -> y <_ z))
27 breq2 2613 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- (v = z -> (y <_ v <-> y <_ z))
28 fveq2 3709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- (v = z -> (F` v) = (F` z))
2928opreq1d 3960 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- (v = z -> ((F` v) - A) = ((F` z) - A))
3029fveq2d 3713 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- (v = z -> (abs` ((F` v) - A)) = (abs`
((F` z) - A)))
3130breq1d 2619 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- (v = z -> ((abs` ((F` v) - A)) < (x / 2) <-> (abs` ((F` z) - A)) < (x / 2)))
3227, 31imbi12d 624 . . . . . . . . . . . . . . . 16 |- (v = z -> ((y <_ v -> (abs`
((F` v) - A)) < (x / 2)) <-> (y <_ z -> (abs` ((F` z) - A)) < (x / 2))))
3332rcla4cva 1867 . . . . . . . . . . . . . . 15 |- ((A.v e. NN (y <_ v -> (abs`
((F` v) - A)) < (x / 2)) /\ z e. NN) -> (y <_ z -> (abs` ((F` z) - A)) < (x / 2)))
3433adantl 388 . . . . . . . . . . . . . 14 |- ((y e. NN /\ (A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < (x / 2)) /\ z e. NN)) -> (y <_ z -> (abs` ((F` z) - A)) < (x / 2)))
3526, 34syld 27 . . . . . . . . . . . . 13 |- ((y e. NN /\ (A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < (x / 2)) /\ z e. NN)) -> (y < z -> (abs` ((F` z) - A)) < (x / 2)))
3635imp 350 . . . . . . . . . . . 12 |- (((y e. NN /\ (A.v e. NN (y <_ v -> (abs` ((F` v) - A)) < (x / 2)) /\ z e. NN)) /\ y < z) -> (abs` ((F` z) - A)) < (x / 2))
37 climcau.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- F:NN-->CC
3837ffvelrni 3800 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- (y e. NN -> (F` y) e. CC)
39 climcl 6916 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ((A e. V /\ F ~~> A) -> A e. CC)
409, 8, 39mp2an 695 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- A e. CC
41 abssubt 6832 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ((A e. CC /\ (F` y) e. CC) -> (abs`
(A - (F` y))) = (abs` ((F` y) - A)))
4240, 41mpan 693 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ((F` y) e. CC -> (abs` (A - (F` y))) = (abs`
((F` y) - A)))
4338, 42syl 10 . . . . . . . . . . . . . . . 16 |- (y e. NN -> (abs` (A - (F` y))) = (abs`
((F` y) - A)))
4443adantr 389 . . . . . . . . . . . . . . 15 |- ((y e. NN /\ A.v e. NN (y <_ v -> (abs`
((F` v) - A)) < (x / 2))) -> (abs` (A - (F` y))) = (abs`
((F` y) - A)))
45 leidt 5504 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- (y e. RR -> y <_ y)
4623, 45syl 10 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- (y e. NN -> y <_ y)
47 breq2 2613 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- (v = y -> (y <_ v <-> y <_ y))
48 fveq2 3709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- (v = y -> (F` v) = (F` y))
4948opreq1d 3960 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- (v = y -> ((F` v) - A) = ((F` y) - A))
5049fveq2d 3713 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- (v = y -> (abs` ((F` v) - A)) = (abs`
((F` y) - A)))
5150breq1d 2619 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- (v = y -> ((abs` ((F` v) - A)) < (x / 2) <-> (abs` ((F` y) - A)) < (x / 2)))
5247, 51imbi12d 624 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- (v = y -> ((y <_ v -> (abs`
((F` v) - A)) < (x / 2)) <-> (y <_ y -> (abs` ((F` y) - A)) < (x / 2))))
5352rcla4v 1864 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- (y e. NN -> (A.v e. NN (y <_ v -> (abs`
((F` v) - A)) < (x / 2)) -> (y <_ y -> (abs` ((F` y) - A)) < (x / 2))))
5446, 53mpid 47 . . . . . . . . . . . . . . . 16 |- (y e. NN -> (A.v e. NN (y <_ v -> (abs`
((F` v) - A)) < (x / 2)) -> (abs` ((F` y) - A)) < (x / 2)))
5554imp 350 . . . . . . . . . . . . . . 15 |- ((y e. NN /\ A.v e. NN (y <_ v -> (abs`
((F` v) - A)) < (x / 2))) -> (abs` ((F` y