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

Theorem lmbr 7866
Description: Express the binary relation "sequence F converges to point P " in a metric space. Definition 1.4-1 of [Kreyszig] p. 25. The condition F (_ (CC X. X) allows us to use objects more general than sequences when convenient; see the comment in df-lm 7860.
Hypothesis
Ref Expression
lmbr.1 |- X = dom dom D
Assertion
Ref Expression
lmbr |- ((D e. Met /\ P e. A) -> (F(~~>m` D)P <-> (F (_ (CC X. X) /\ P e. X /\ A.x e. RR (0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)DP) < x))))))
Distinct variable groups:   j,k,x,F   D,j,k,x   P,j,k,x

Proof of Theorem lmbr
StepHypRef Expression
1 simpll 412 . . 3 |- (((D e. Met /\ P e. A) /\ F(~~>m` D)P) -> D e. Met)
2 brrelex 3197 . . . . . 6 |- ((Rel (~~>m` D) /\ F(~~>m` D)P) -> F e. V)
3 lmrel 7865 . . . . . 6 |- (D e. Met -> Rel (~~>m` D))
42, 3sylan 448 . . . . 5 |- ((D e. Met /\ F(~~>m` D)P) -> F e. V)
54anim1i 334 . . . 4 |- (((D e. Met /\ F(~~>m` D)P) /\ P e. A) -> (F e. V /\ P e. A))
65an1rs 488 . . 3 |- (((D e. Met /\ P e. A) /\ F(~~>m` D)P) -> (F e. V /\ P e. A))
71, 6jca 288 . 2 |- (((D e. Met /\ P e. A) /\ F(~~>m` D)P) -> (D e. Met /\ (F e. V /\ P e. A)))
8 pm3.26 319 . . . . 5 |- ((D e. Met /\ (P e. A /\ F (_ (CC X. X))) -> D e. Met)
9 ssexg 2711 . . . . . . . . 9 |- ((F (_ (CC X. X) /\ (CC X. X) e. V) -> F e. V)
10 dmexg 3344 . . . . . . . . . . . 12 |- (D e. Met -> dom D e. V)
11 dmexg 3344 . . . . . . . . . . . 12 |- (dom D e. V -> dom dom D e. V)
1210, 11syl 10 . . . . . . . . . . 11 |- (D e. Met -> dom dom D e. V)
13 lmbr.1 . . . . . . . . . . 11 |- X = dom dom D
1412, 13syl5eqel 1544 . . . . . . . . . 10 |- (D e. Met -> X e. V)
15 axcnex 5239 . . . . . . . . . . 11 |- CC e. V
16 xpexg 3249 . . . . . . . . . . 11 |- ((CC e. V /\ X e. V) -> (CC X. X) e. V)
1715, 16mpan 693 . . . . . . . . . 10 |- (X e. V -> (CC X. X) e. V)
1814, 17syl 10 . . . . . . . . 9 |- (D e. Met -> (CC X. X) e. V)
199, 18sylan2 451 . . . . . . . 8 |- ((F (_ (CC X. X) /\ D e. Met) -> F e. V)
2019ancoms 436 . . . . . . 7 |- ((D e. Met /\ F (_ (CC X. X)) -> F e. V)
2120adantrl 394 . . . . . 6 |- ((D e. Met /\ (P e. A /\ F (_ (CC X. X))) -> F e. V)
22 simprl 414 . . . . . 6 |- ((D e. Met /\ (P e. A /\ F (_ (CC X. X))) -> P e. A)
2321, 22jca 288 . . . . 5 |- ((D e. Met /\ (P e. A /\ F (_ (CC X. X))) -> (F e. V /\ P e. A))
248, 23jca 288 . . . 4 |- ((D e. Met /\ (P e. A /\ F (_ (CC X. X))) -> (D e. Met /\ (F e. V /\ P e. A)))
2524anassrs 441 . . 3 |- (((D e. Met /\ P e. A) /\ F (_ (CC X. X)) -> (D e. Met /\ (F e. V /\ P e. A)))
26253ad2antr1 810 . 2 |- (((D e. Met /\ P e. A) /\ (F (_ (CC X. X) /\ P e. X /\ A.x e. RR (0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)DP) < x))))) -> (D e. Met /\ (F e. V /\ P e. A)))
2713lmfval 7863 . . . 4 |- (D e. Met -> (~~>m` D) = {<.z, w>. | (z (_ (CC X. X) /\ w e. X /\ A.x e. RR (0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((z` k) e. X /\ ((z` k)Dw) < x))))})
28 breq 2611 . . . 4 |- ((~~>m` D) = {<.z, w>. | (z (_ (CC X. X) /\ w e. X /\ A.x e. RR (0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((z` k) e. X /\ ((z` k)Dw) < x))))} -> (F(~~>m` D)P <-> F{<.z, w>. | (z (_ (CC X. X) /\ w e. X /\ A.x e. RR (0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((z` k) e. X /\ ((z` k)Dw) < x))))}P))
2927, 28syl 10 . . 3 |- (D e. Met -> (F(~~>m` D)P <-> F{<.z, w>. | (z (_ (CC X. X) /\ w e. X /\ A.x e. RR (0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((z` k) e. X /\ ((z` k)Dw) < x))))}P))
30 sseq1 2072 . . . . 5 |- (z = F -> (z (_ (CC X. X) <-> F (_ (CC X. X)))
31 fveq1 3708 . . . . . . . . . . 11 |- (z = F -> (z` k) = (F` k))
3231eleq1d 1532 . . . . . . . . . 10 |- (z = F -> ((z` k) e. X <-> (F` k) e. X))
3331opreq1d 3960 . . . . . . . . . . 11 |- (z = F -> ((z` k)Dw) = ((F` k)Dw))
3433breq1d 2619 . . . . . . . . . 10 |- (z = F -> (((z` k)Dw) < x <-> ((F` k)Dw) < x))
3532, 34anbi12d 626 . . . . . . . . 9 |- (z = F -> (((z` k) e. X /\ ((z` k)Dw) < x) <-> ((F` k) e. X /\ ((F` k)Dw) < x)))
3635imbi2d 610 . . . . . . . 8 |- (z = F -> ((j <_ k -> ((z` k) e. X /\ ((z` k)Dw) < x)) <-> (j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)Dw) < x))))
3736rexralbidv 1674 . . . . . . 7 |- (z = F -> (E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((z` k) e. X /\ ((z` k)Dw) < x)) <-> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)Dw) < x))))
3837imbi2d 610 . . . . . 6 |- (z = F -> ((0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((z` k) e. X /\ ((z` k)Dw) < x))) <-> (0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)Dw) < x)))))
3938ralbidv 1655 . . . . 5 |- (z = F -> (A.x e. RR (0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((z` k) e. X /\ ((z` k)Dw) < x))) <-> A.x e. RR (0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)Dw) < x)))))
4030, 393anbi13d 892 . . . 4 |- (z = F -> ((z (_ (CC X. X) /\ w e. X /\ A.x e. RR (0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((z` k) e. X /\ ((z` k)Dw) < x)))) <-> (F (_ (CC X. X) /\ w e. X /\ A.x e. RR (0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)Dw) < x))))))
41 eleq1 1526 . . . . 5 |- (w = P -> (w e. X <-> P e. X))
42 opreq2 3954 . . . . . . . . . . 11 |- (w = P -> ((F` k)Dw) = ((F` k)DP))
4342breq1d 2619 . . . . . . . . . 10 |- (w = P -> (((F` k)Dw) < x <-> ((F` k)DP) < x))
4443anbi2d 614 . . . . . . . . 9 |- (w = P -> (((F` k) e. X /\ ((F` k)Dw) < x) <-> ((F` k) e. X /\ ((F` k)DP) < x)))
4544imbi2d 610 . . . . . . . 8 |- (w = P -> ((j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)Dw) < x)) <-> (j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)DP) < x))))
4645rexralbidv 1674 . . . . . . 7 |- (w = P -> (E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)Dw) < x)) <-> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)DP) < x))))
4746imbi2d 610 . . . . . 6 |- (w = P -> ((0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)Dw) < x))) <-> (0 < x -> E.j e. ZZ A.k e. ZZ (j <_ k -> ((F` k) e. X /\ ((F` k)DP) < x)))))
4847ralbidv 1655 . . . . 5 |- (w = P -> (A.x e. RR (0