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Theorem caucvgrlem2

Description: Lemma for caucvgr . (Contributed by NM, 4-Apr-2005) (Proof shortened by Mario Carneiro, 8-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses caucvgr.1 ⊢ φ → A ⊆ ℝ
caucvgr.2 ⊢ φ → F : A ⟶ ℂ
caucvgr.3 ⊢ φ → sup A ℝ * < = +∞
caucvgr.4 ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ + ∃ j ∈ A ∀ k ∈ A j ≤ k → F ⁡ k − F ⁡ j < x
caucvgrlem2.5 ⊢ H : ℂ ⟶ ℝ
caucvgrlem2.6 ⊢ F ⁡ k ∈ ℂ ∧ F ⁡ j ∈ ℂ → H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j ≤ F ⁡ k − F ⁡ j
Assertion caucvgrlem2 ⊢ φ → n ∈ A ⟼ H ⁡ F ⁡ n ⇝ℝ ⇝ℝ ⁡ H ∘ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 caucvgr.1 ⊢ φ → A ⊆ ℝ
2 caucvgr.2 ⊢ φ → F : A ⟶ ℂ
3 caucvgr.3 ⊢ φ → sup A ℝ * < = +∞
4 caucvgr.4 ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ + ∃ j ∈ A ∀ k ∈ A j ≤ k → F ⁡ k − F ⁡ j < x
5 caucvgrlem2.5 ⊢ H : ℂ ⟶ ℝ
6 caucvgrlem2.6 ⊢ F ⁡ k ∈ ℂ ∧ F ⁡ j ∈ ℂ → H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j ≤ F ⁡ k − F ⁡ j
7 fcompt ⊢ H : ℂ ⟶ ℝ ∧ F : A ⟶ ℂ → H ∘ F = n ∈ A ⟼ H ⁡ F ⁡ n
8 5 2 7 sylancr ⊢ φ → H ∘ F = n ∈ A ⟼ H ⁡ F ⁡ n
9 fco ⊢ H : ℂ ⟶ ℝ ∧ F : A ⟶ ℂ → H ∘ F : A ⟶ ℝ
10 5 2 9 sylancr ⊢ φ → H ∘ F : A ⟶ ℝ
11 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → F : A ⟶ ℂ
12 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → k ∈ A
13 11 12 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → F ⁡ k ∈ ℂ
14 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → j ∈ A
15 11 14 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → F ⁡ j ∈ ℂ
16 13 15 6 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j ≤ F ⁡ k − F ⁡ j
17 5 ffvelcdmi ⊢ F ⁡ k ∈ ℂ → H ⁡ F ⁡ k ∈ ℝ
18 13 17 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → H ⁡ F ⁡ k ∈ ℝ
19 5 ffvelcdmi ⊢ F ⁡ j ∈ ℂ → H ⁡ F ⁡ j ∈ ℝ
20 15 19 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → H ⁡ F ⁡ j ∈ ℝ
21 18 20 resubcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j ∈ ℝ
22 21 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j ∈ ℂ
23 22 abscld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j ∈ ℝ
24 13 15 subcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → F ⁡ k − F ⁡ j ∈ ℂ
25 24 abscld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → F ⁡ k − F ⁡ j ∈ ℝ
26 rpre ⊢ x ∈ ℝ + → x ∈ ℝ
27 26 ad2antlr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → x ∈ ℝ
28 lelttr ⊢ H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j ∈ ℝ ∧ F ⁡ k − F ⁡ j ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ → H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j ≤ F ⁡ k − F ⁡ j ∧ F ⁡ k − F ⁡ j < x → H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j < x
29 23 25 27 28 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j ≤ F ⁡ k − F ⁡ j ∧ F ⁡ k − F ⁡ j < x → H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j < x
30 16 29 mpand ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → F ⁡ k − F ⁡ j < x → H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j < x
31 fvco3 ⊢ F : A ⟶ ℂ ∧ k ∈ A → H ∘ F ⁡ k = H ⁡ F ⁡ k
32 11 12 31 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → H ∘ F ⁡ k = H ⁡ F ⁡ k
33 fvco3 ⊢ F : A ⟶ ℂ ∧ j ∈ A → H ∘ F ⁡ j = H ⁡ F ⁡ j
34 11 14 33 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → H ∘ F ⁡ j = H ⁡ F ⁡ j
35 32 34 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → H ∘ F ⁡ k − H ∘ F ⁡ j = H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j
36 35 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → H ∘ F ⁡ k − H ∘ F ⁡ j = H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j
37 36 breq1d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → H ∘ F ⁡ k − H ∘ F ⁡ j < x ↔ H ⁡ F ⁡ k − H ⁡ F ⁡ j < x
38 30 37 sylibrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → F ⁡ k − F ⁡ j < x → H ∘ F ⁡ k − H ∘ F ⁡ j < x
39 38 imim2d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → j ≤ k → F ⁡ k − F ⁡ j < x → j ≤ k → H ∘ F ⁡ k − H ∘ F ⁡ j < x
40 39 anassrs ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A ∧ k ∈ A → j ≤ k → F ⁡ k − F ⁡ j < x → j ≤ k → H ∘ F ⁡ k − H ∘ F ⁡ j < x
41 40 ralimdva ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ j ∈ A → ∀ k ∈ A j ≤ k → F ⁡ k − F ⁡ j < x → ∀ k ∈ A j ≤ k → H ∘ F ⁡ k − H ∘ F ⁡ j < x
42 41 reximdva ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ j ∈ A ∀ k ∈ A j ≤ k → F ⁡ k − F ⁡ j < x → ∃ j ∈ A ∀ k ∈ A j ≤ k → H ∘ F ⁡ k − H ∘ F ⁡ j < x
43 42 ralimdva ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ + ∃ j ∈ A ∀ k ∈ A j ≤ k → F ⁡ k − F ⁡ j < x → ∀ x ∈ ℝ + ∃ j ∈ A ∀ k ∈ A j ≤ k → H ∘ F ⁡ k − H ∘ F ⁡ j < x
44 4 43 mpd ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ + ∃ j ∈ A ∀ k ∈ A j ≤ k → H ∘ F ⁡ k − H ∘ F ⁡ j < x
45 1 10 3 44 caurcvgr ⊢ φ → H ∘ F ⇝ℝ lim sup ⁡ H ∘ F
46 rlimrel ⊢ Rel ⁡ ⇝ℝ
47 46 releldmi ⊢ H ∘ F ⇝ℝ lim sup ⁡ H ∘ F → H ∘ F ∈ dom ⁡ ⇝ℝ
48 45 47 syl ⊢ φ → H ∘ F ∈ dom ⁡ ⇝ℝ
49 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
50 fss ⊢ H ∘ F : A ⟶ ℝ ∧ ℝ ⊆ ℂ → H ∘ F : A ⟶ ℂ
51 10 49 50 sylancl ⊢ φ → H ∘ F : A ⟶ ℂ
52 51 3 rlimdm ⊢ φ → H ∘ F ∈ dom ⁡ ⇝ℝ ↔ H ∘ F ⇝ℝ ⇝ℝ ⁡ H ∘ F
53 48 52 mpbid ⊢ φ → H ∘ F ⇝ℝ ⇝ℝ ⁡ H ∘ F
54 8 53 eqbrtrrd ⊢ φ → n ∈ A ⟼ H ⁡ F ⁡ n ⇝ℝ ⇝ℝ ⁡ H ∘ F