Theorem climcn1 9829

Description: Image of a limit under a continuous map. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Jan-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
climcn1.1	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
climcn1.2	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
climcn1.3	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
climcn1.4	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) → (𝐹‘𝑧) ∈ ℂ)
climcn1.5	⊢ (𝜑 → 𝐺 ⇝ 𝐴)
climcn1.6	⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ 𝑊)
climcn1.7	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
climcn1.8	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐺‘𝑘) ∈ 𝐵)
climcn1.9	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑘) = (𝐹‘(𝐺‘𝑘)))

Assertion

Ref	Expression
climcn1	⊢ (𝜑 → 𝐻 ⇝ (𝐹‘𝐴))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑘,𝑦,𝑧,𝐴   𝐵,𝑘,𝑧   𝑘,𝐺,𝑦,𝑧   𝑘,𝐻,𝑥   𝑘,𝐹,𝑥,𝑦,𝑧   𝜑,𝑘,𝑥,𝑦,𝑧   𝑘,𝑍,𝑦

Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥,𝑦)   𝐺(𝑥)   𝐻(𝑦,𝑧)   𝑀(𝑥,𝑦,𝑧,𝑘)   𝑊(𝑥,𝑦,𝑧,𝑘)   𝑍(𝑥,𝑧)

Proof of Theorem climcn1

Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		climcn1.7	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
2		climcn1.1	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
3		climcn1.2	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
4	3	adantr 261	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) → 𝑀 ∈ ℤ)
5		simpr 103	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) → 𝑦 ∈ ℝ+)
6		eqidd 2041	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐺‘𝑘) = (𝐺‘𝑘))
7		climcn1.5	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ⇝ 𝐴)
8	7	adantr 261	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) → 𝐺 ⇝ 𝐴)
9	2, 4, 5, 6, 8	climi2 9809	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐺‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑦)
10	2	uztrn2 8490	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑘 ∈ 𝑍)
11		climcn1.8	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐺‘𝑘) ∈ 𝐵)
12	11	adantlr 446	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐺‘𝑘) ∈ 𝐵)
13		oveq1 5519	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑧 = (𝐺‘𝑘) → (𝑧 − 𝐴) = ((𝐺‘𝑘) − 𝐴))
14	13	fveq2d 5182	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑧 = (𝐺‘𝑘) → (abs‘(𝑧 − 𝐴)) = (abs‘((𝐺‘𝑘) − 𝐴)))
15	14	breq1d 3774	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 = (𝐺‘𝑘) → ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 ↔ (abs‘((𝐺‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
16		fveq2 5178	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑧 = (𝐺‘𝑘) → (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘(𝐺‘𝑘)))
17	16	oveq1d 5527	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑧 = (𝐺‘𝑘) → ((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴)) = ((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴)))
18	17	fveq2d 5182	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑧 = (𝐺‘𝑘) → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) = (abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))))
19	18	breq1d 3774	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 = (𝐺‘𝑘) → ((abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
20	15, 19	imbi12d 223	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 = (𝐺‘𝑘) → (((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥) ↔ ((abs‘((𝐺‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥)))
21	20	rspcva 2654	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝐺‘𝑘) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥)) → ((abs‘((𝐺‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
22	12, 21	sylan 267	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥)) → ((abs‘((𝐺‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
23	22	an32s 502	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥)) ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((abs‘((𝐺‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
24	10, 23	sylan2 270	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥)) ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))) → ((abs‘((𝐺‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
25	24	anassrs 380	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥)) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → ((abs‘((𝐺‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
26	25	ralimdva 2387	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥)) ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐺‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
27	26	reximdva 2421	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥)) → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐺‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
28	27	ex 108	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) → (∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥) → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐺‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥)))
29	9, 28	mpid 37	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ+) → (∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
30	29	rexlimdva 2433	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (∃𝑦 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
31	30	adantr 261	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (∃𝑦 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((abs‘(𝑧 − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
32	1, 31	mpd 13	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥)
33	32	ralrimiva 2392	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥)
34		climcn1.6	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ 𝑊)
35		climcn1.9	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑘) = (𝐹‘(𝐺‘𝑘)))
36		climcn1.3	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
37		climcn1.4	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) → (𝐹‘𝑧) ∈ ℂ)
38	37	ralrimiva 2392	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑧 ∈ 𝐵 (𝐹‘𝑧) ∈ ℂ)
39		fveq2 5178	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝐴))
40	39	eleq1d 2106	. . . . 5 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → ((𝐹‘𝑧) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘𝐴) ∈ ℂ))
41	40	rspcv 2652	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ 𝐵 → (∀𝑧 ∈ 𝐵 (𝐹‘𝑧) ∈ ℂ → (𝐹‘𝐴) ∈ ℂ))
42	36, 38, 41	sylc 56	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℂ)
43	38	adantr 261	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ∀𝑧 ∈ 𝐵 (𝐹‘𝑧) ∈ ℂ)
44	16	eleq1d 2106	. . . . 5 ⊢ (𝑧 = (𝐺‘𝑘) → ((𝐹‘𝑧) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘(𝐺‘𝑘)) ∈ ℂ))
45	44	rspcv 2652	. . . 4 ⊢ ((𝐺‘𝑘) ∈ 𝐵 → (∀𝑧 ∈ 𝐵 (𝐹‘𝑧) ∈ ℂ → (𝐹‘(𝐺‘𝑘)) ∈ ℂ))
46	11, 43, 45	sylc 56	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘(𝐺‘𝑘)) ∈ ℂ)
47	2, 3, 34, 35, 42, 46	clim2c 9805	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐻 ⇝ (𝐹‘𝐴) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺‘𝑘)) − (𝐹‘𝐴))) < 𝑥))
48	33, 47	mpbird 156	1 ⊢ (𝜑 → 𝐻 ⇝ (𝐹‘𝐴))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 97   = wceq 1243   ∈ wcel 1393  ∀wral 2306  ∃wrex 2307   class class class wbr 3764  ‘cfv 4902  (class class class)co 5512  ℂcc 6887   < clt 7060   − cmin 7182  ℤcz 8245  ℤ_≥cuz 8473  ℝ⁺crp 8583  abscabs 9595   ⇝ cli 9799

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 99  ax-ia2 100  ax-ia3 101  ax-in1 544  ax-in2 545  ax-io 630  ax-5 1336  ax-7 1337  ax-gen 1338  ax-ie1 1382  ax-ie2 1383  ax-8 1395  ax-10 1396  ax-11 1397  ax-i12 1398  ax-bndl 1399  ax-4 1400  ax-13 1404  ax-14 1405  ax-17 1419  ax-i9 1423  ax-ial 1427  ax-i5r 1428  ax-ext 2022  ax-coll 3872  ax-sep 3875  ax-nul 3883  ax-pow 3927  ax-pr 3944  ax-un 4170  ax-setind 4262  ax-iinf 4311  ax-cnex 6975  ax-resscn 6976  ax-1cn 6977  ax-1re 6978  ax-icn 6979  ax-addcl 6980  ax-addrcl 6981  ax-mulcl 6982  ax-addcom 6984  ax-addass 6986  ax-distr 6988  ax-i2m1 6989  ax-0id 6992  ax-rnegex 6993  ax-cnre 6995  ax-pre-ltirr 6996  ax-pre-ltwlin 6997  ax-pre-lttrn 6998  ax-pre-apti 6999  ax-pre-ltadd 7000

This theorem depends on definitions:  df-bi 110  df-dc 743  df-3or 886  df-3an 887  df-tru 1246  df-fal 1249  df-nf 1350  df-sb 1646  df-eu 1903  df-mo 1904  df-clab 2027  df-cleq 2033  df-clel 2036  df-nfc 2167  df-ne 2206  df-nel 2207  df-ral 2311  df-rex 2312  df-reu 2313  df-rab 2315  df-v 2559  df-sbc 2765  df-csb 2853  df-dif 2920  df-un 2922  df-in 2924  df-ss 2931  df-nul 3225  df-if 3332  df-pw 3361  df-sn 3381  df-pr 3382  df-op 3384  df-uni 3581  df-int 3616  df-iun 3659  df-br 3765  df-opab 3819  df-mpt 3820  df-tr 3855  df-eprel 4026  df-id 4030  df-po 4033  df-iso 4034  df-iord 4103  df-on 4105  df-suc 4108  df-iom 4314  df-xp 4351  df-rel 4352  df-cnv 4353  df-co 4354  df-dm 4355  df-rn 4356  df-res 4357  df-ima 4358  df-iota 4867  df-fun 4904  df-fn 4905  df-f 4906  df-f1 4907  df-fo 4908  df-f1o 4909  df-fv 4910  df-riota 5468  df-ov 5515  df-oprab 5516  df-mpt2 5517  df-1st 5767  df-2nd 5768  df-recs 5920  df-irdg 5957  df-1o 6001  df-2o 6002  df-oadd 6005  df-omul 6006  df-er 6106  df-ec 6108  df-qs 6112  df-ni 6402  df-pli 6403  df-mi 6404  df-lti 6405  df-plpq 6442  df-mpq 6443  df-enq 6445  df-nqqs 6446  df-plqqs 6447  df-mqqs 6448  df-1nqqs 6449  df-rq 6450  df-ltnqqs 6451  df-enq0 6522  df-nq0 6523  df-0nq0 6524  df-plq0 6525  df-mq0 6526  df-inp 6564  df-i1p 6565  df-iplp 6566  df-iltp 6568  df-enr 6811  df-nr 6812  df-ltr 6815  df-0r 6816  df-1r 6817  df-0 6896  df-1 6897  df-r 6899  df-lt 6902  df-pnf 7062  df-mnf 7063  df-xr 7064  df-ltxr 7065  df-le 7066  df-sub 7184  df-neg 7185  df-inn 7915  df-n0 8182  df-z 8246  df-uz 8474  df-clim 9800

This theorem is referenced by:  climcn1lem  9839