HomeHome Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Related theorems
Unicode version

Theorem infcvglem3 7158
Description: Lemma for infcvg 7159. Using climsqueeze 7076, show that sequence F, constructed from f, converges to the supremum.
Hypotheses
Ref Expression
infcvg.1 |- R = {x | E.y e. X x = -uA}
infcvg.2 |- (y e. X -> A e. RR)
infcvg.3 |- Z e. X
infcvg.4 |- E.z e. RR A.w e. R w <_ z
infcvg.5c |- S = -usup(R, RR, < )
infcvg.9 |- G e. V
infcvg.10 |- (k e. NN -> (G` k) = (S + (1 / k)))
infcvg.11 |- H e. V
infcvg.12 |- (k e. NN -> (H` k) = (1 / k))
infcvg.6a |- F e. V
infcvg.7a |- (y = (f` k) -> A = B)
infcvg.8a |- (k e. NN -> (F` k) = B)
Assertion
Ref Expression
infcvglem3 |- E.f(f:NN-->X /\ F ~~> S)
Distinct variable groups:   x,f,A   x,y,B   k,F   k,G   k,H   z,w,R   f,k,S,y   f,X   x,k,y,X   x,Z,y   y,S

Proof of Theorem infcvglem3
StepHypRef Expression
1 infcvg.1 . . 3 |- R = {x | E.y e. X x = -uA}
2 infcvg.2 . . 3 |- (y e. X -> A e. RR)
3 infcvg.3 . . 3 |- Z e. X
4 infcvg.4 . . 3 |- E.z e. RR A.w e. R w <_ z
5 infcvg.5c . . 3 |- S = -usup(R, RR, < )
6 infcvg.7a . . 3 |- (y = (f` k) -> A = B)
71, 2, 3, 4, 5, 6infcvglem1 7156 . 2 |- E.f(f:NN-->X /\ A.k e. NN B < (S + (1 / k)))
8 pm3.26 319 . . . 4 |- ((f:NN-->X /\ A.k e. NN B < (S + (1 / k))) -> f:NN-->X)
9 infcvg.8a . . . . . . . . . . . 12 |- (k e. NN -> (F` k) = B)
10 infcvg.10 . . . . . . . . . . . 12 |- (k e. NN -> (G` k) = (S + (1 / k)))
119, 10breq12d 2621 . . . . . . . . . . 11 |- (k e. NN -> ((F` k) < (G` k) <-> B < (S + (1 / k))))
1211adantl 388 . . . . . . . . . 10 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> ((F` k) < (G` k) <-> B < (S + (1 / k))))
13 ltlet 5493 . . . . . . . . . . 11 |- (((F` k) e. RR /\ (G` k) e. RR) -> ((F` k) < (G` k) -> (F` k) <_ (G` k)))
149adantl 388 . . . . . . . . . . . 12 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> (F` k) = B)
15 ffvelrn 3799 . . . . . . . . . . . . 13 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> (f` k) e. X)
166eleq1d 1532 . . . . . . . . . . . . . 14 |- (y = (f` k) -> (A e. RR <-> B e. RR))
1716, 2vtoclga 1843 . . . . . . . . . . . . 13 |- ((f` k) e. X -> B e. RR)
1815, 17syl 10 . . . . . . . . . . . 12 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> B e. RR)
1914, 18eqeltrd 1540 . . . . . . . . . . 11 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> (F` k) e. RR)
20 nnrecret 6215 . . . . . . . . . . . . . 14 |- (k e. NN -> (1 / k) e. RR)
211, 2, 3, 4infcvgaux1 7154 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- (R (_ RR /\ R =/= (/) /\ E.z e. RR A.w e. R w <_ z)
2221suprcli 6008 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- sup(R, RR, < ) e. RR
2322renegcl 5388 . . . . . . . . . . . . . . . 16 |- -usup(R, RR, < ) e. RR
245, 23eqeltr 1536 . . . . . . . . . . . . . . 15 |- S e. RR
25 axaddrcl 5244 . . . . . . . . . . . . . . 15 |- ((S e. RR /\ (1 / k) e. RR) -> (S + (1 / k)) e. RR)
2624, 25mpan 693 . . . . . . . . . . . . . 14 |- ((1 / k) e. RR -> (S + (1 / k)) e. RR)
2720, 26syl 10 . . . . . . . . . . . . 13 |- (k e. NN -> (S + (1 / k)) e. RR)
2810, 27eqeltrd 1540 . . . . . . . . . . . 12 |- (k e. NN -> (G` k) e. RR)
2928adantl 388 . . . . . . . . . . 11 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> (G` k) e. RR)
3013, 19, 29sylanc 471 . . . . . . . . . 10 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> ((F` k) < (G` k) -> (F` k) <_ (G` k)))
3112, 30sylbird 205 . . . . . . . . 9 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> (B < (S + (1 / k)) -> (F` k) <_ (G` k)))
321, 2, 3, 4, 5, 6infcvgaux2 7155 . . . . . . . . . . . . . 14 |- ((f` k) e. X -> S <_ B)
3315, 32syl 10 . . . . . . . . . . . . 13 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> S <_ B)
3433, 14breqtrrd 2631 . . . . . . . . . . . 12 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> S <_ (F` k))
3534a1d 12 . . . . . . . . . . 11 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> ((F` k) <_ (G` k) -> S <_ (F` k)))
3635ancrd 299 . . . . . . . . . 10 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> ((F` k) <_ (G` k) -> (S <_ (F` k) /\ (F` k) <_ (G` k))))
3729, 19jca 288 . . . . . . . . . 10 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> ((G` k) e. RR /\ (F` k) e. RR))
3836, 37jctild 599 . . . . . . . . 9 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> ((F` k) <_ (G` k) -> (((G` k) e. RR /\ (F` k) e. RR) /\ (S <_ (F` k) /\ (F` k) <_ (G` k)))))
3931, 38syld 27 . . . . . . . 8 |- ((f:NN-->X /\ k e. NN) -> (B < (S + (1 / k)) -> (((G` k) e. RR /\ (F` k) e. RR) /\ (S <_ (F` k) /\ (F` k) <_ (G` k)))))
4039r19.20dva 1701 . . . . . . 7 |- (f:NN-->X -> (A.k e. NN B < (S + (1 / k)) -> A.k e. NN (((G` k) e. RR /\ (F` k) e. RR) /\ (S <_ (F` k) /\ (F` k) <_ (G` k)))))
4140imp 350 . . . . . 6 |- ((f:NN-->X /\ A.k e. NN B < (S + (1 / k))) -> A.k e. NN (((G` k) e. RR /\ (F` k) e. RR) /\ (S <_ (F` k) /\ (F` k) <_ (G` k))))
42 nnuz 6371 . . . . . . 7 |- NN = (ZZ>` 1)
43 raleq1 1778 . . . . . . 7 |- (NN = (ZZ>` 1) -> (A.k e. NN (((G` k) e. RR /\ (F` k) e. RR) /\ (S <_ (F` k) /\ (F` k) <_ (G` k))) <-> A.k e. (ZZ>` 1)(((G` k) e. RR /\ (F` k) e. RR) /\ (S <_ (F` k) /\ (F` k) <_ (G` k)))))
4442, 43ax-mp 7 . . . . . 6 |- (A.k e. NN (((G` k) e. RR /\ (F` k) e. RR) /\ (S <_ (F` k) /\ (F` k) <_ (G` k))) <-> A.k e. (ZZ>` 1)(((G` k) e. RR /\ (F` k) e. RR) /\ (S <_ (F` k) /\ (F` k) <_ (G` k))))
4541, 44sylib 198 . . . . 5 |- ((f:NN-->X /\ A.k e. NN B < (S + (1 / k))) -> A.k e. (ZZ>` 1)(((G` k) e. RR /\ (F` k) e. RR) /\ (S <_ (F` k) /\ (F` k) <_ (G` k))))
46 infcvg.9 . . . . . . 7 |- G e. V
47 infcvg.11 . . . . . . 7 |- H e. V
48 infcvg.12 . . . . . . 7 |- (k e. NN -> (H` k) = (1 / k))
491, 2, 3, 4, 5, 46, 10, 47, 48infcvglem2 7157 . . . . . 6 |- G ~~> S
50 1z 6106 . . . . . 6 |- 1 e. ZZ
51 infcvg.6a . . . . . . 7 |- F e. V
5224elisseti 1809 . . . . . . 7 |- S e. V
5346, 51, 52climsqueeze2 7077 . . . . . 6 |- ((G ~~> S /\ 1 e. ZZ /\ A.k e. (ZZ>` 1)(((G` k) e. RR /\ (F` k) e. RR) /\ (S <_ (F` k) /\ (F` k) <_ (G` k)))) -> F ~~> S)
5449, 50, 53mp3an12 903 . . . . 5 |- (A.k e. (ZZ>` 1)(((G` k) e. RR /\ (F` k) e. RR) /\ (S <_ (F` k) /\ (F` k) <_ (G` k))) -> F ~~> S)
5545, 54syl 10 . . . 4 |- ((f:NN-->X /\ A.k e. NN B < (S + (1 / k))) -> F ~~> S)
568, 55jca 288 . . 3 |- ((f:NN-->X /\ A.k e. NN B < (S + (1 / k))) -> (f:NN-->X /\ F ~~> S))
575619.22i 1036 . 2 |- (E.f(f:NN-->X /\ A.k e. NN B < (S + (1 / k))) -> E.f(f:NN-->X /\ F ~~> S))
587, 57ax-mp 7 1 |- E.f(f:NN-->X /\ F ~~> S)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -> wi 3   <-> wb 146   /\ wa 223   = wceq 953   e. wcel 955  E.wex 977  {cab 1456  A.wral 1637  E.wrex 1638  Vcvv 1802   class class class wbr 2609  -->wf 3168  ` cfv 3172  (class class class)co 3948  supcsup 4547  RRcr 5205  1c1 5207   + caddc 5209  -ucneg 5265   / cdiv 5266   <_ cle 5267  NNcn 5268  ZZcz 5270   < clt 5458  ZZ>cuz 6349   ~~> cli 6912
This theorem is referenced by:  infcvg 7159
This theorem was proved from axioms:  ax-1 4  ax-2 5  ax-3 6  ax-mp 7  ax-7 959  ax-gen 960  ax-8 961  ax-9 962  ax-10 963  ax-11 964  ax-12 965  ax-13 966  ax-14 967  ax-17 968  ax-4 970  ax-5o 972  ax-6o 975  ax-9o 1119  ax-10o 1136  ax-16 1206  ax-11o 1213  ax-ext 1452  ax-rep 2683  ax-sep 2693  ax-nul 2700  ax-pow 2732  ax-pr 2769  ax-un 2857  ax-reg 4565  ax-inf2 4597  ax-ac 4716
This theorem depends on definitions:  df-bi 147  df-or 224  df-an 225  df-3or 774  df-3an 775  df-ex 978  df-sb 1168  df-eu 1375  df-mo 1376  df-clab 1457  df-cleq 1462  df-clel 1465  df-ne 1579  df-nel 1580  df-ral