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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 = (ℤ𝑀)
climcn1.2 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
climcn1.3 (𝜑𝐴𝐵)
climcn1.4 ((𝜑𝑧𝐵) → (𝐹𝑧) ∈ ℂ)
climcn1.5 (𝜑𝐺𝐴)
climcn1.6 (𝜑𝐻𝑊)
climcn1.7 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑦 ∈ ℝ+𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
climcn1.8 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ 𝐵)
climcn1.9 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐻𝑘) = (𝐹‘(𝐺𝑘)))
Assertion
Ref Expression
climcn1 (𝜑𝐻 ⇝ (𝐹𝐴))
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.
StepHypRef Expression
1 climcn1.7 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑦 ∈ ℝ+𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2 climcn1.1 . . . . . . . 8 𝑍 = (ℤ𝑀)
3 climcn1.2 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
43adantr 261 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → 𝑀 ∈ ℤ)
5 simpr 103 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → 𝑦 ∈ ℝ+)
6 eqidd 2041 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) = (𝐺𝑘))
7 climcn1.5 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐺𝐴)
87adantr 261 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → 𝐺𝐴)
92, 4, 5, 6, 8climi2 9809 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦)
102uztrn2 8490 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘𝑍)
11 climcn1.8 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ 𝐵)
1211adantlr 446 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ 𝐵)
13 oveq1 5519 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑧 = (𝐺𝑘) → (𝑧𝐴) = ((𝐺𝑘) − 𝐴))
1413fveq2d 5182 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑧 = (𝐺𝑘) → (abs‘(𝑧𝐴)) = (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)))
1514breq1d 3774 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑧 = (𝐺𝑘) → ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 ↔ (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
16 fveq2 5178 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑧 = (𝐺𝑘) → (𝐹𝑧) = (𝐹‘(𝐺𝑘)))
1716oveq1d 5527 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑧 = (𝐺𝑘) → ((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴)) = ((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴)))
1817fveq2d 5182 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑧 = (𝐺𝑘) → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) = (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))))
1918breq1d 3774 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑧 = (𝐺𝑘) → ((abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2015, 19imbi12d 223 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 = (𝐺𝑘) → (((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥) ↔ ((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)))
2120rspcva 2654 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐺𝑘) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) → ((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2212, 21sylan 267 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) → ((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2322an32s 502 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) ∧ 𝑘𝑍) → ((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2410, 23sylan2 270 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) ∧ (𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → ((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2524anassrs 380 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → ((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2625ralimdva 2387 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) ∧ 𝑗𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2726reximdva 2421 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ ∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)) → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
2827ex 108 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → (∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥) → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)))
299, 28mpid 37 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → (∀𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
3029rexlimdva 2433 . . . . 5 (𝜑 → (∃𝑦 ∈ ℝ+𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
3130adantr 261 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → (∃𝑦 ∈ ℝ+𝑧𝐵 ((abs‘(𝑧𝐴)) < 𝑦 → (abs‘((𝐹𝑧) − (𝐹𝐴))) < 𝑥) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
321, 31mpd 13 . . 3 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)
3332ralrimiva 2392 . 2 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥)
34 climcn1.6 . . 3 (𝜑𝐻𝑊)
35 climcn1.9 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐻𝑘) = (𝐹‘(𝐺𝑘)))
36 climcn1.3 . . . 4 (𝜑𝐴𝐵)
37 climcn1.4 . . . . 5 ((𝜑𝑧𝐵) → (𝐹𝑧) ∈ ℂ)
3837ralrimiva 2392 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑧𝐵 (𝐹𝑧) ∈ ℂ)
39 fveq2 5178 . . . . . 6 (𝑧 = 𝐴 → (𝐹𝑧) = (𝐹𝐴))
4039eleq1d 2106 . . . . 5 (𝑧 = 𝐴 → ((𝐹𝑧) ∈ ℂ ↔ (𝐹𝐴) ∈ ℂ))
4140rspcv 2652 . . . 4 (𝐴𝐵 → (∀𝑧𝐵 (𝐹𝑧) ∈ ℂ → (𝐹𝐴) ∈ ℂ))
4236, 38, 41sylc 56 . . 3 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ ℂ)
4338adantr 261 . . . 4 ((𝜑𝑘𝑍) → ∀𝑧𝐵 (𝐹𝑧) ∈ ℂ)
4416eleq1d 2106 . . . . 5 (𝑧 = (𝐺𝑘) → ((𝐹𝑧) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘(𝐺𝑘)) ∈ ℂ))
4544rspcv 2652 . . . 4 ((𝐺𝑘) ∈ 𝐵 → (∀𝑧𝐵 (𝐹𝑧) ∈ ℂ → (𝐹‘(𝐺𝑘)) ∈ ℂ))
4611, 43, 45sylc 56 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹‘(𝐺𝑘)) ∈ ℂ)
472, 3, 34, 35, 42, 46clim2c 9805 . 2 (𝜑 → (𝐻 ⇝ (𝐹𝐴) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹‘(𝐺𝑘)) − (𝐹𝐴))) < 𝑥))
4833, 47mpbird 156 1 (𝜑𝐻 ⇝ (𝐹𝐴))
 Colors of variables: wff set class 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
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