Theorem supcvg 14588

Description: Extract a sequence 𝑓 in 𝑋 such that the image of the points in the bounded set 𝐴 converges to the supremum 𝑆 of the set. Similar to Equation 4 of [Kreyszig] p. 144. The proof uses countable choice ax-cc 9257. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Feb-2013.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
supcvg.1	⊢ 𝑋 ∈ V
supcvg.2	⊢ 𝑆 = sup(𝐴, ℝ, < )
supcvg.3	⊢ 𝑅 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑆 − (1 / 𝑛)))
supcvg.4	⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ ∅)
supcvg.5	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋–onto→𝐴)
supcvg.6	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)
supcvg.7	⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥)

Assertion

Ref	Expression
supcvg	⊢ (𝜑 → ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ (𝐹 ∘ 𝑓) ⇝ 𝑆))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑓,𝐹   𝑓,𝑛,𝜑   𝑅,𝑓,𝑥   𝑓,𝑋,𝑥   𝑥,𝑦,𝐴   𝑆,𝑛

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)   𝐴(𝑓,𝑛)   𝑅(𝑦,𝑛)   𝑆(𝑥,𝑦,𝑓)   𝐹(𝑦,𝑛)   𝑋(𝑦,𝑛)

Proof of Theorem supcvg

Dummy variables 𝑘 𝑚 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		oveq2 6658	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (1 / 𝑛) = (1 / 𝑘))
2	1	oveq2d 6666	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝑆 − (1 / 𝑛)) = (𝑆 − (1 / 𝑘)))
3		supcvg.3	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑅 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑆 − (1 / 𝑛)))
4		ovex 6678	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑆 − (1 / 𝑘)) ∈ V
5	2, 3, 4	fvmpt 6282	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝑅‘𝑘) = (𝑆 − (1 / 𝑘)))
6	5	adantl 482	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑘) = (𝑆 − (1 / 𝑘)))
7		supcvg.2	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑆 = sup(𝐴, ℝ, < )
8		supcvg.6	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℝ)
9		supcvg.4	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ ∅)
10		supcvg.5	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋–onto→𝐴)
11		fof 6115	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝐹:𝑋–onto→𝐴 → 𝐹:𝑋⟶𝐴)
12	10, 11	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋⟶𝐴)
13		feq3 6028	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝐴 = ∅ → (𝐹:𝑋⟶𝐴 ↔ 𝐹:𝑋⟶∅))
14	12, 13	syl5ibcom 235	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → (𝐴 = ∅ → 𝐹:𝑋⟶∅))
15		f00 6087	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝐹:𝑋⟶∅ ↔ (𝐹 = ∅ ∧ 𝑋 = ∅))
16	15	simprbi 480	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐹:𝑋⟶∅ → 𝑋 = ∅)
17	14, 16	syl6 35	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → (𝐴 = ∅ → 𝑋 = ∅))
18	17	necon3d 2815	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ≠ ∅ → 𝐴 ≠ ∅))
19	9, 18	mpd 15	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≠ ∅)
20		supcvg.7	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥)
21	8, 19, 20	3jca 1242	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥))
22		suprcl 10983	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℝ)
23	21, 22	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℝ)
24	7, 23	syl5eqel 2705	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℝ)
25		nnrp 11842	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℝ+)
26	25	rpreccld 11882	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (1 / 𝑘) ∈ ℝ+)
27		ltsubrp 11866	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑆 ∈ ℝ ∧ (1 / 𝑘) ∈ ℝ+) → (𝑆 − (1 / 𝑘)) < 𝑆)
28	24, 26, 27	syl2an 494	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑆 − (1 / 𝑘)) < 𝑆)
29	6, 28	eqbrtrd 4675	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑘) < 𝑆)
30	29, 7	syl6breq 4694	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑘) < sup(𝐴, ℝ, < ))
31	21	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥))
32		nnrecre 11057	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
33		resubcl 10345	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑆 ∈ ℝ ∧ (1 / 𝑛) ∈ ℝ) → (𝑆 − (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
34	24, 32, 33	syl2an 494	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑆 − (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
35	34, 3	fmptd 6385	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑅:ℕ⟶ℝ)
36	35	ffvelrnda 6359	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑘) ∈ ℝ)
37		suprlub 10987	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥) ∧ (𝑅‘𝑘) ∈ ℝ) → ((𝑅‘𝑘) < sup(𝐴, ℝ, < ) ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) < 𝑧))
38	31, 36, 37	syl2anc 693	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑅‘𝑘) < sup(𝐴, ℝ, < ) ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) < 𝑧))
39	30, 38	mpbid 222	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) < 𝑧)
40	36	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → (𝑅‘𝑘) ∈ ℝ)
41	8	adantr 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ⊆ ℝ)
42	41	sselda 3603	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → 𝑧 ∈ ℝ)
43		ltle 10126	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑅‘𝑘) ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → ((𝑅‘𝑘) < 𝑧 → (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧))
44	40, 42, 43	syl2anc 693	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → ((𝑅‘𝑘) < 𝑧 → (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧))
45	44	reximdva 3017	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) < 𝑧 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧))
46	39, 45	mpd 15	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧)
47		forn 6118	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹:𝑋–onto→𝐴 → ran 𝐹 = 𝐴)
48	10, 47	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ran 𝐹 = 𝐴)
49	48	rexeqdv 3145	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (∃𝑧 ∈ ran 𝐹(𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧))
50		ffn 6045	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹:𝑋⟶𝐴 → 𝐹 Fn 𝑋)
51		breq2 4657	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (𝐹‘𝑥) → ((𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧 ↔ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥)))
52	51	rexrn 6361	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹 Fn 𝑋 → (∃𝑧 ∈ ran 𝐹(𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥)))
53	12, 50, 52	3syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (∃𝑧 ∈ ran 𝐹(𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥)))
54	49, 53	bitr3d 270	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥)))
55	54	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑅‘𝑘) ≤ 𝑧 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥)))
56	46, 55	mpbid 222	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥))
57	56	ralrimiva 2966	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥))
58		supcvg.1	. . . 4 ⊢ 𝑋 ∈ V
59		nnenom 12779	. . . 4 ⊢ ℕ ≈ ω
60		fveq2 6191	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (𝑓‘𝑘) → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘(𝑓‘𝑘)))
61	60	breq2d 4665	. . . 4 ⊢ (𝑥 = (𝑓‘𝑘) → ((𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥) ↔ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))))
62	58, 59, 61	axcc4 9261	. . 3 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ ∃𝑥 ∈ 𝑋 (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑥) → ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))))
63	57, 62	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))))
64		nnuz 11723	. . . . . 6 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
65		1zzd 11408	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → 1 ∈ ℤ)
66		1zzd 11408	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
67	24	recnd 10068	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℂ)
68		1z 11407	. . . . . . . . . 10 ⊢ 1 ∈ ℤ
69	64	eqimss2i 3660	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (ℤ≥‘1) ⊆ ℕ
70		nnex 11026	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℕ ∈ V
71	69, 70	climconst2 14279	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑆 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℤ) → (ℕ × {𝑆}) ⇝ 𝑆)
72	67, 68, 71	sylancl 694	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (ℕ × {𝑆}) ⇝ 𝑆)
73	70	mptex 6486	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑆 − (1 / 𝑛))) ∈ V
74	3, 73	eqeltri 2697	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑅 ∈ V
75	74	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ V)
76		ax-1cn 9994	. . . . . . . . . 10 ⊢ 1 ∈ ℂ
77		divcnv 14585	. . . . . . . . . 10 ⊢ (1 ∈ ℂ → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛)) ⇝ 0)
78	76, 77	mp1i 13	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛)) ⇝ 0)
79		fvconst2g 6467	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑆 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((ℕ × {𝑆})‘𝑘) = 𝑆)
80	24, 79	sylan 488	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((ℕ × {𝑆})‘𝑘) = 𝑆)
81	67	adantr 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑆 ∈ ℂ)
82	80, 81	eqeltrd 2701	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((ℕ × {𝑆})‘𝑘) ∈ ℂ)
83		eqid 2622	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))
84		ovex 6678	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (1 / 𝑘) ∈ V
85	1, 83, 84	fvmpt 6282	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘) = (1 / 𝑘))
86	85	adantl 482	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘) = (1 / 𝑘))
87		nnrecre 11057	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (1 / 𝑘) ∈ ℝ)
88	87	recnd 10068	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (1 / 𝑘) ∈ ℂ)
89	88	adantl 482	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (1 / 𝑘) ∈ ℂ)
90	86, 89	eqeltrd 2701	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘) ∈ ℂ)
91	80, 86	oveq12d 6668	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((ℕ × {𝑆})‘𝑘) − ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘)) = (𝑆 − (1 / 𝑘)))
92	6, 91	eqtr4d 2659	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑘) = (((ℕ × {𝑆})‘𝑘) − ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘)))
93	64, 66, 72, 75, 78, 82, 90, 92	climsub 14364	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ⇝ (𝑆 − 0))
94	67	subid1d 10381	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑆 − 0) = 𝑆)
95	93, 94	breqtrd 4679	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ⇝ 𝑆)
96	95	ad2antrr 762	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → 𝑅 ⇝ 𝑆)
97	12	ad2antrr 762	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → 𝐹:𝑋⟶𝐴)
98		fex 6490	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶𝐴 ∧ 𝑋 ∈ V) → 𝐹 ∈ V)
99	97, 58, 98	sylancl 694	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → 𝐹 ∈ V)
100		vex 3203	. . . . . . 7 ⊢ 𝑓 ∈ V
101		coexg 7117	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹 ∈ V ∧ 𝑓 ∈ V) → (𝐹 ∘ 𝑓) ∈ V)
102	99, 100, 101	sylancl 694	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → (𝐹 ∘ 𝑓) ∈ V)
103	35	ad2antrr 762	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → 𝑅:ℕ⟶ℝ)
104	103	ffvelrnda 6359	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑚) ∈ ℝ)
105	12, 8	fssd 6057	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋⟶ℝ)
106		fco 6058	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶ℝ ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) → (𝐹 ∘ 𝑓):ℕ⟶ℝ)
107	105, 106	sylan 488	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) → (𝐹 ∘ 𝑓):ℕ⟶ℝ)
108	107	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → (𝐹 ∘ 𝑓):ℕ⟶ℝ)
109	108	ffvelrnda 6359	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝐹 ∘ 𝑓)‘𝑚) ∈ ℝ)
110		fveq2 6191	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → (𝑅‘𝑘) = (𝑅‘𝑚))
111		fveq2 6191	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → (𝑓‘𝑘) = (𝑓‘𝑚))
112	111	fveq2d 6195	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → (𝐹‘(𝑓‘𝑘)) = (𝐹‘(𝑓‘𝑚)))
113	110, 112	breq12d 4666	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → ((𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘)) ↔ (𝑅‘𝑚) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑚))))
114	113	rspccva 3308	. . . . . . . 8 ⊢ ((∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑚) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑚)))
115	114	adantll 750	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑚) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑚)))
116		simplr 792	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → 𝑓:ℕ⟶𝑋)
117		fvco3 6275	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝐹 ∘ 𝑓)‘𝑚) = (𝐹‘(𝑓‘𝑚)))
118	116, 117	sylan 488	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝐹 ∘ 𝑓)‘𝑚) = (𝐹‘(𝑓‘𝑚)))
119	115, 118	breqtrrd 4681	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑅‘𝑚) ≤ ((𝐹 ∘ 𝑓)‘𝑚))
120	21	ad3antrrr 766	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥))
121	116	ffvelrnda 6359	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑓‘𝑚) ∈ 𝑋)
122	97	ffvelrnda 6359	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ (𝑓‘𝑚) ∈ 𝑋) → (𝐹‘(𝑓‘𝑚)) ∈ 𝐴)
123	121, 122	syldan 487	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝐹‘(𝑓‘𝑚)) ∈ 𝐴)
124		suprub 10984	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑦 ≤ 𝑥) ∧ (𝐹‘(𝑓‘𝑚)) ∈ 𝐴) → (𝐹‘(𝑓‘𝑚)) ≤ sup(𝐴, ℝ, < ))
125	120, 123, 124	syl2anc 693	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝐹‘(𝑓‘𝑚)) ≤ sup(𝐴, ℝ, < ))
126	125, 7	syl6breqr 4695	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝐹‘(𝑓‘𝑚)) ≤ 𝑆)
127	118, 126	eqbrtrd 4675	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝐹 ∘ 𝑓)‘𝑚) ≤ 𝑆)
128	64, 65, 96, 102, 104, 109, 119, 127	climsqz 14371	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → (𝐹 ∘ 𝑓) ⇝ 𝑆)
129	128	ex 450	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓:ℕ⟶𝑋) → (∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘)) → (𝐹 ∘ 𝑓) ⇝ 𝑆))
130	129	imdistanda 729	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → (𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ (𝐹 ∘ 𝑓) ⇝ 𝑆)))
131	130	eximdv 1846	. 2 ⊢ (𝜑 → (∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑅‘𝑘) ≤ (𝐹‘(𝑓‘𝑘))) → ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ (𝐹 ∘ 𝑓) ⇝ 𝑆)))
132	63, 131	mpd 15	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑋 ∧ (𝐹 ∘ 𝑓) ⇝ 𝑆))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 384   ∧ w3a 1037   = wceq 1483  ∃wex 1704   ∈ wcel 1990   ≠ wne 2794  ∀wral 2912  ∃wrex 2913  Vcvv 3200   ⊆ wss 3574  ∅c0 3915  {csn 4177   class class class wbr 4653   ↦ cmpt 4729   × cxp 5112  ran crn 5115   ∘ ccom 5118   Fn wfn 5883  ⟶wf 5884  –onto→wfo 5886  ‘cfv 5888  (class class class)co 6650  supcsup 8346  ℂcc 9934  ℝcr 9935  0cc0 9936  1c1 9937   < clt 10074   ≤ cle 10075   − cmin 10266   / cdiv 10684  ℕcn 11020  ℤcz 11377  ℤ_≥cuz 11687  ℝ⁺crp 11832   ⇝ cli 14215

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-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-inf2 8538  ax-cc 9257  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-pre-sup 10014

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  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-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  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-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-er 7742  df-pm 7860  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-sup 8348  df-inf 8349  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-n0 11293  df-z 11378  df-uz 11688  df-rp 11833  df-fl 12593  df-seq 12802  df-exp 12861  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-clim 14219  df-rlim 14220

This theorem is referenced by: (None)