Theorem lmbr 21062

Description: Express the binary relation "sequence F converges to point P " in a topological space. Definition 1.4-1 of [Kreyszig] p. 25. The condition F C_ ( CC X. X ) allows us to use objects more general than sequences when convenient; see the comment in df-lm 21033. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Nov-2013.)

Hypothesis

Ref	Expression
lmbr.2	|- ( ph -> J e. (TopOn ` X ) )

Assertion

Ref	Expression
lmbr	|- ( ph -> ( F ( ~~> t ` J ) P <-> ( F e. ( X ^pm CC ) /\ P e. X /\ A. u e. J ( P e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) ) ) )

Distinct variable groups:   y, u, F   u, J, y   ph, u   u, P   u, X, y

Allowed substitution hints:   ph( y)   P( y)

Proof of Theorem lmbr

Dummy variables f x are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lmbr.2	. . . 4 |- ( ph -> J e. (TopOn ` X ) )
2		lmfval 21036	. . . 4 |- ( J e. (TopOn ` X ) -> ( ~~> t ` J ) = { <. f , x >. | ( f e. ( X ^pm CC ) /\ x e. X /\ A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u ) ) } )
3	1, 2	syl 17	. . 3 |- ( ph -> ( ~~> t ` J ) = { <. f , x >. | ( f e. ( X ^pm CC ) /\ x e. X /\ A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u ) ) } )
4	3	breqd 4664	. 2 |- ( ph -> ( F ( ~~> t ` J ) P <-> F { <. f , x >. | ( f e. ( X ^pm CC ) /\ x e. X /\ A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u ) ) } P ) )
5		reseq1 5390	. . . . . . . . 9 |- ( f = F -> ( f |` y ) = ( F |` y ) )
6	5	feq1d 6030	. . . . . . . 8 |- ( f = F -> ( ( f |` y ) : y --> u <-> ( F |` y ) : y --> u ) )
7	6	rexbidv 3052	. . . . . . 7 |- ( f = F -> ( E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u <-> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) )
8	7	imbi2d 330	. . . . . 6 |- ( f = F -> ( ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u ) <-> ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) ) )
9	8	ralbidv 2986	. . . . 5 |- ( f = F -> ( A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u ) <-> A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) ) )
10		eleq1 2689	. . . . . . 7 |- ( x = P -> ( x e. u <-> P e. u ) )
11	10	imbi1d 331	. . . . . 6 |- ( x = P -> ( ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) <-> ( P e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) ) )
12	11	ralbidv 2986	. . . . 5 |- ( x = P -> ( A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) <-> A. u e. J ( P e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) ) )
13	9, 12	sylan9bb 736	. . . 4 |- ( ( f = F /\ x = P ) -> ( A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u ) <-> A. u e. J ( P e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) ) )
14		df-3an 1039	. . . . 5 |- ( ( f e. ( X ^pm CC ) /\ x e. X /\ A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u ) ) <-> ( ( f e. ( X ^pm CC ) /\ x e. X ) /\ A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u ) ) )
15	14	opabbii 4717	. . . 4 |- { <. f , x >. | ( f e. ( X ^pm CC ) /\ x e. X /\ A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u ) ) } = { <. f , x >. | ( ( f e. ( X ^pm CC ) /\ x e. X ) /\ A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u ) ) }
16	13, 15	brab2a 5194	. . 3 |- ( F { <. f , x >. | ( f e. ( X ^pm CC ) /\ x e. X /\ A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u ) ) } P <-> ( ( F e. ( X ^pm CC ) /\ P e. X ) /\ A. u e. J ( P e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) ) )
17		df-3an 1039	. . 3 |- ( ( F e. ( X ^pm CC ) /\ P e. X /\ A. u e. J ( P e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) ) <-> ( ( F e. ( X ^pm CC ) /\ P e. X ) /\ A. u e. J ( P e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) ) )
18	16, 17	bitr4i 267	. 2 |- ( F { <. f , x >. | ( f e. ( X ^pm CC ) /\ x e. X /\ A. u e. J ( x e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( f |` y ) : y --> u ) ) } P <-> ( F e. ( X ^pm CC ) /\ P e. X /\ A. u e. J ( P e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) ) )
19	4, 18	syl6bb 276	1 |- ( ph -> ( F ( ~~> t ` J ) P <-> ( F e. ( X ^pm CC ) /\ P e. X /\ A. u e. J ( P e. u -> E. y e. ran ZZ>= ( F |` y ) : y --> u ) ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 196   /\ wa 384   /\ w3a 1037   = wceq 1483   e. wcel 1990   A.wral 2912   E.wrex 2913   class class class wbr 4653   {copab 4712   ran crn 5115   |` cres 5116   -->wf 5884   ` cfv 5888  (class class class)co 6650   ^pm cpm 7858   CCcc 9934   ZZ>=cuz 11687  TopOnctopon 20715   ~~> tclm 21030

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-ral 2917  df-rex 2918  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-op 4184  df-uni 4437  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-id 5024  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-fv 5896  df-ov 6653  df-top 20699  df-topon 20716  df-lm 21033

This theorem is referenced by:  lmbr2  21063  lmfpm  21099  lmcl  21101  lmff  21105  lmmbr  23056