Metamath Proof Explorer


Theorem bfplem2

Description: Lemma for bfp . Using the point found in bfplem1 , we show that this convergent point is a fixed point of F . Since for any positive x , the sequence G is in B ( x / 2 , P ) for all k e. ( ZZ>=j ) (where P = ( ( ~>tJ )G ) ), we have D ( G ( j + 1 ) , F ( P ) ) <_ D ( G ( j ) , P ) < x / 2 and D ( G ( j + 1 ) , P ) < x / 2 , so F ( P ) is in every neighborhood of P and P is a fixed point of F . (Contributed by Jeff Madsen, 5-Jun-2014)

Ref Expression
Hypotheses bfp.2 φDCMetX
bfp.3 φX
bfp.4 φK+
bfp.5 φK<1
bfp.6 φF:XX
bfp.7 φxXyXFxDFyKxDy
bfp.8 J=MetOpenD
bfp.9 φAX
bfp.10 G=seq1F1st×A
Assertion bfplem2 φzXFz=z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 bfp.2 φDCMetX
2 bfp.3 φX
3 bfp.4 φK+
4 bfp.5 φK<1
5 bfp.6 φF:XX
6 bfp.7 φxXyXFxDFyKxDy
7 bfp.8 J=MetOpenD
8 bfp.9 φAX
9 bfp.10 G=seq1F1st×A
10 cmetmet DCMetXDMetX
11 1 10 syl φDMetX
12 metxmet DMetXD∞MetX
13 7 mopntopon D∞MetXJTopOnX
14 11 12 13 3syl φJTopOnX
15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 bfplem1 φGtJtJG
16 lmcl JTopOnXGtJtJGtJGX
17 14 15 16 syl2anc φtJGX
18 11 adantr φx+DMetX
19 18 12 syl φx+D∞MetX
20 nnuz =1
21 1zzd φx+1
22 eqidd φx+kGk=Gk
23 15 adantr φx+GtJtJG
24 rphalfcl x+x2+
25 24 adantl φx+x2+
26 7 19 20 21 22 23 25 lmmcvg φx+jkjGkXGkDtJG<x2
27 simpr GkXGkDtJG<x2GkDtJG<x2
28 27 ralimi kjGkXGkDtJG<x2kjGkDtJG<x2
29 nnz jj
30 29 adantl φx+jj
31 uzid jjj
32 fveq2 k=jGk=Gj
33 32 oveq1d k=jGkDtJG=GjDtJG
34 33 breq1d k=jGkDtJG<x2GjDtJG<x2
35 34 rspcv jjkjGkDtJG<x2GjDtJG<x2
36 30 31 35 3syl φx+jkjGkDtJG<x2GjDtJG<x2
37 30 31 syl φx+jjj
38 peano2uz jjj+1j
39 fveq2 k=j+1Gk=Gj+1
40 39 oveq1d k=j+1GkDtJG=Gj+1DtJG
41 40 breq1d k=j+1GkDtJG<x2Gj+1DtJG<x2
42 41 rspcv j+1jkjGkDtJG<x2Gj+1DtJG<x2
43 37 38 42 3syl φx+jkjGkDtJG<x2Gj+1DtJG<x2
44 1zzd φ1
45 20 9 44 8 5 algrp1 φjGj+1=FGj
46 45 adantlr φx+jGj+1=FGj
47 46 oveq1d φx+jGj+1DtJG=FGjDtJG
48 47 breq1d φx+jGj+1DtJG<x2FGjDtJG<x2
49 43 48 sylibd φx+jkjGkDtJG<x2FGjDtJG<x2
50 36 49 jcad φx+jkjGkDtJG<x2GjDtJG<x2FGjDtJG<x2
51 11 ad2antrr φx+jDMetX
52 20 9 44 8 5 algrf φG:X
53 52 adantr φx+G:X
54 53 ffvelcdmda φx+jGjX
55 17 ad2antrr φx+jtJGX
56 metcl DMetXGjXtJGXGjDtJG
57 51 54 55 56 syl3anc φx+jGjDtJG
58 5 ad2antrr φx+jF:XX
59 58 54 ffvelcdmd φx+jFGjX
60 metcl DMetXFGjXtJGXFGjDtJG
61 51 59 55 60 syl3anc φx+jFGjDtJG
62 rpre x+x
63 62 ad2antlr φx+jx
64 lt2halves GjDtJGFGjDtJGxGjDtJG<x2FGjDtJG<x2GjDtJG+FGjDtJG<x
65 57 61 63 64 syl3anc φx+jGjDtJG<x2FGjDtJG<x2GjDtJG+FGjDtJG<x
66 5 17 ffvelcdmd φFtJGX
67 metcl DMetXFtJGXtJGXFtJGDtJG
68 11 66 17 67 syl3anc φFtJGDtJG
69 68 ad2antrr φx+jFtJGDtJG
70 58 55 ffvelcdmd φx+jFtJGX
71 metcl DMetXFGjXFtJGXFGjDFtJG
72 51 59 70 71 syl3anc φx+jFGjDFtJG
73 72 61 readdcld φx+jFGjDFtJG+FGjDtJG
74 57 61 readdcld φx+jGjDtJG+FGjDtJG
75 mettri2 DMetXFGjXFtJGXtJGXFtJGDtJGFGjDFtJG+FGjDtJG
76 51 59 70 55 75 syl13anc φx+jFtJGDtJGFGjDFtJG+FGjDtJG
77 3 rpred φK
78 77 ad2antrr φx+jK
79 78 57 remulcld φx+jKGjDtJG
80 54 55 jca φx+jGjXtJGX
81 6 ralrimivva φxXyXFxDFyKxDy
82 81 ad2antrr φx+jxXyXFxDFyKxDy
83 fveq2 x=GjFx=FGj
84 83 oveq1d x=GjFxDFy=FGjDFy
85 oveq1 x=GjxDy=GjDy
86 85 oveq2d x=GjKxDy=KGjDy
87 84 86 breq12d x=GjFxDFyKxDyFGjDFyKGjDy
88 fveq2 y=tJGFy=FtJG
89 88 oveq2d y=tJGFGjDFy=FGjDFtJG
90 oveq2 y=tJGGjDy=GjDtJG
91 90 oveq2d y=tJGKGjDy=KGjDtJG
92 89 91 breq12d y=tJGFGjDFyKGjDyFGjDFtJGKGjDtJG
93 87 92 rspc2v GjXtJGXxXyXFxDFyKxDyFGjDFtJGKGjDtJG
94 80 82 93 sylc φx+jFGjDFtJGKGjDtJG
95 1red φx+j1
96 metge0 DMetXGjXtJGX0GjDtJG
97 51 54 55 96 syl3anc φx+j0GjDtJG
98 1re 1
99 ltle K1K<1K1
100 77 98 99 sylancl φK<1K1
101 4 100 mpd φK1
102 101 ad2antrr φx+jK1
103 78 95 57 97 102 lemul1ad φx+jKGjDtJG1GjDtJG
104 57 recnd φx+jGjDtJG
105 104 mullidd φx+j1GjDtJG=GjDtJG
106 103 105 breqtrd φx+jKGjDtJGGjDtJG
107 72 79 57 94 106 letrd φx+jFGjDFtJGGjDtJG
108 72 57 61 107 leadd1dd φx+jFGjDFtJG+FGjDtJGGjDtJG+FGjDtJG
109 69 73 74 76 108 letrd φx+jFtJGDtJGGjDtJG+FGjDtJG
110 lelttr FtJGDtJGGjDtJG+FGjDtJGxFtJGDtJGGjDtJG+FGjDtJGGjDtJG+FGjDtJG<xFtJGDtJG<x
111 69 74 63 110 syl3anc φx+jFtJGDtJGGjDtJG+FGjDtJGGjDtJG+FGjDtJG<xFtJGDtJG<x
112 109 111 mpand φx+jGjDtJG+FGjDtJG<xFtJGDtJG<x
113 50 65 112 3syld φx+jkjGkDtJG<x2FtJGDtJG<x
114 28 113 syl5 φx+jkjGkXGkDtJG<x2FtJGDtJG<x
115 114 rexlimdva φx+jkjGkXGkDtJG<x2FtJGDtJG<x
116 26 115 mpd φx+FtJGDtJG<x
117 ltle FtJGDtJGxFtJGDtJG<xFtJGDtJGx
118 68 62 117 syl2an φx+FtJGDtJG<xFtJGDtJGx
119 116 118 mpd φx+FtJGDtJGx
120 62 adantl φx+x
121 120 recnd φx+x
122 121 addlidd φx+0+x=x
123 119 122 breqtrrd φx+FtJGDtJG0+x
124 123 ralrimiva φx+FtJGDtJG0+x
125 0re 0
126 alrple FtJGDtJG0FtJGDtJG0x+FtJGDtJG0+x
127 68 125 126 sylancl φFtJGDtJG0x+FtJGDtJG0+x
128 124 127 mpbird φFtJGDtJG0
129 metge0 DMetXFtJGXtJGX0FtJGDtJG
130 11 66 17 129 syl3anc φ0FtJGDtJG
131 letri3 FtJGDtJG0FtJGDtJG=0FtJGDtJG00FtJGDtJG
132 68 125 131 sylancl φFtJGDtJG=0FtJGDtJG00FtJGDtJG
133 128 130 132 mpbir2and φFtJGDtJG=0
134 meteq0 DMetXFtJGXtJGXFtJGDtJG=0FtJG=tJG
135 11 66 17 134 syl3anc φFtJGDtJG=0FtJG=tJG
136 133 135 mpbid φFtJG=tJG
137 fveq2 z=tJGFz=FtJG
138 id z=tJGz=tJG
139 137 138 eqeq12d z=tJGFz=zFtJG=tJG
140 139 rspcev tJGXFtJG=tJGzXFz=z
141 17 136 140 syl2anc φzXFz=z