Theorem ulmres 24142

Description: A sequence of functions converges iff the tail of the sequence converges (for any finite cutoff). (Contributed by Mario Carneiro, 24-Mar-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
ulmres.z	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
ulmres.w	⊢ 𝑊 = (ℤ≥‘𝑁)
ulmres.m	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝑍)
ulmres.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑𝑚 𝑆))

Assertion

Ref	Expression
ulmres	⊢ (𝜑 → (𝐹(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 ↔ (𝐹 ↾ 𝑊)(⇝𝑢‘𝑆)𝐺))

Proof of Theorem ulmres

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ulmscl 24133	. . . 4 ⊢ (𝐹(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 → 𝑆 ∈ V)
2		ulmcl 24135	. . . 4 ⊢ (𝐹(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 → 𝐺:𝑆⟶ℂ)
3	1, 2	jca 554	. . 3 ⊢ (𝐹(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 → (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ))
4	3	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 → (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)))
5		ulmscl 24133	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ↾ 𝑊)(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 → 𝑆 ∈ V)
6		ulmcl 24135	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ↾ 𝑊)(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 → 𝐺:𝑆⟶ℂ)
7	5, 6	jca 554	. . 3 ⊢ ((𝐹 ↾ 𝑊)(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 → (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ))
8	7	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 ↾ 𝑊)(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 → (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)))
9		ulmres.m	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝑍)
10		ulmres.z	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
11	9, 10	syl6eleq 2711	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
12	11	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
13		eluzel2 11692	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ∈ ℤ)
14	12, 13	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → 𝑀 ∈ ℤ)
15	10	rexuz3 14088	. . . . . . 7 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟 ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟))
16	14, 15	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟 ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟))
17		eluzelz 11697	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
18	12, 17	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → 𝑁 ∈ ℤ)
19		ulmres.w	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑊 = (ℤ≥‘𝑁)
20	19	rexuz3 14088	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (∃𝑗 ∈ 𝑊 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟 ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟))
21	18, 20	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → (∃𝑗 ∈ 𝑊 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟 ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟))
22	16, 21	bitr4d 271	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → (∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟 ↔ ∃𝑗 ∈ 𝑊 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟))
23	22	ralbidv 2986	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → (∀𝑟 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟 ↔ ∀𝑟 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑊 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟))
24		ulmres.f	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑𝑚 𝑆))
25	24	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑𝑚 𝑆))
26		eqidd 2623	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) ∧ (𝑘 ∈ 𝑍 ∧ 𝑧 ∈ 𝑆)) → ((𝐹‘𝑘)‘𝑧) = ((𝐹‘𝑘)‘𝑧))
27		eqidd 2623	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → (𝐺‘𝑧) = (𝐺‘𝑧))
28		simprr 796	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → 𝐺:𝑆⟶ℂ)
29		simprl 794	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → 𝑆 ∈ V)
30	10, 14, 25, 26, 27, 28, 29	ulm2 24139	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → (𝐹(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 ↔ ∀𝑟 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟))
31		uzss 11708	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (ℤ≥‘𝑁) ⊆ (ℤ≥‘𝑀))
32	12, 31	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → (ℤ≥‘𝑁) ⊆ (ℤ≥‘𝑀))
33	32, 19, 10	3sstr4g 3646	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → 𝑊 ⊆ 𝑍)
34	25, 33	fssresd 6071	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → (𝐹 ↾ 𝑊):𝑊⟶(ℂ ↑𝑚 𝑆))
35		fvres 6207	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑊 → ((𝐹 ↾ 𝑊)‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
36	35	ad2antrl 764	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) ∧ (𝑘 ∈ 𝑊 ∧ 𝑧 ∈ 𝑆)) → ((𝐹 ↾ 𝑊)‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
37	36	fveq1d 6193	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) ∧ (𝑘 ∈ 𝑊 ∧ 𝑧 ∈ 𝑆)) → (((𝐹 ↾ 𝑊)‘𝑘)‘𝑧) = ((𝐹‘𝑘)‘𝑧))
38	19, 18, 34, 37, 27, 28, 29	ulm2 24139	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → ((𝐹 ↾ 𝑊)(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 ↔ ∀𝑟 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑊 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)∀𝑧 ∈ 𝑆 (abs‘(((𝐹‘𝑘)‘𝑧) − (𝐺‘𝑧))) < 𝑟))
39	23, 30, 38	3bitr4d 300	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ)) → (𝐹(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 ↔ (𝐹 ↾ 𝑊)(⇝𝑢‘𝑆)𝐺))
40	39	ex 450	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 ∈ V ∧ 𝐺:𝑆⟶ℂ) → (𝐹(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 ↔ (𝐹 ↾ 𝑊)(⇝𝑢‘𝑆)𝐺)))
41	4, 8, 40	pm5.21ndd 369	1 ⊢ (𝜑 → (𝐹(⇝𝑢‘𝑆)𝐺 ↔ (𝐹 ↾ 𝑊)(⇝𝑢‘𝑆)𝐺))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 384   = wceq 1483   ∈ wcel 1990  ∀wral 2912  ∃wrex 2913  Vcvv 3200   ⊆ wss 3574   class class class wbr 4653   ↾ cres 5116  ⟶wf 5884  ‘cfv 5888  (class class class)co 6650   ↑_𝑚 cmap 7857  ℂcc 9934   < clt 10074   − cmin 10266  ℤcz 11377  ℤ_≥cuz 11687  ℝ⁺crp 11832  abscabs 13974  ⇝_𝑢culm 24130

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-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011

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-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-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-id 5024  df-po 5035  df-so 5036  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-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-er 7742  df-map 7859  df-pm 7860  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-neg 10269  df-z 11378  df-uz 11688  df-ulm 24131

This theorem is referenced by:  pserdvlem2  24182