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Theorem causs

Description: Cauchy sequence on a metric subspace. (Contributed by NM, 29-Jan-2008) (Revised by Mario Carneiro, 30-Dec-2013)

Ref Expression
Assertion causs ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ Y → F ∈ Cau ⁡ D ↔ F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 caufpm ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Cau ⁡ D → F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ
2 elfvdm ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → X ∈ dom ⁡ ∞Met
3 cnex ⊢ ℂ ∈ V
4 elpmg ⊢ X ∈ dom ⁡ ∞Met ∧ ℂ ∈ V → F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ↔ Fun ⁡ F ∧ F ⊆ ℂ × X
5 2 3 4 sylancl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ↔ Fun ⁡ F ∧ F ⊆ ℂ × X
6 5 biimpa ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ → Fun ⁡ F ∧ F ⊆ ℂ × X
7 1 6 syldan ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Cau ⁡ D → Fun ⁡ F ∧ F ⊆ ℂ × X
8 rnss ⊢ F ⊆ ℂ × X → ran ⁡ F ⊆ ran ⁡ ℂ × X
9 7 8 simpl2im ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Cau ⁡ D → ran ⁡ F ⊆ ran ⁡ ℂ × X
10 rnxpss ⊢ ran ⁡ ℂ × X ⊆ X
11 9 10 sstrdi ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Cau ⁡ D → ran ⁡ F ⊆ X
12 11 adantlr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ Y ∧ F ∈ Cau ⁡ D → ran ⁡ F ⊆ X
13 frn ⊢ F : ℕ ⟶ Y → ran ⁡ F ⊆ Y
14 13 ad2antlr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ Y ∧ F ∈ Cau ⁡ D → ran ⁡ F ⊆ Y
15 12 14 ssind ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ Y ∧ F ∈ Cau ⁡ D → ran ⁡ F ⊆ X ∩ Y
16 15 ex ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ Y → F ∈ Cau ⁡ D → ran ⁡ F ⊆ X ∩ Y
17 xmetres ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → D ↾ Y × Y ∈ ∞Met ⁡ X ∩ Y
18 caufpm ⊢ D ↾ Y × Y ∈ ∞Met ⁡ X ∩ Y ∧ F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y → F ∈ X ∩ Y ↑ 𝑝𝑚 ℂ
19 17 18 sylan ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y → F ∈ X ∩ Y ↑ 𝑝𝑚 ℂ
20 inex1g ⊢ X ∈ dom ⁡ ∞Met → X ∩ Y ∈ V
21 2 20 syl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → X ∩ Y ∈ V
22 elpmg ⊢ X ∩ Y ∈ V ∧ ℂ ∈ V → F ∈ X ∩ Y ↑ 𝑝𝑚 ℂ ↔ Fun ⁡ F ∧ F ⊆ ℂ × X ∩ Y
23 21 3 22 sylancl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → F ∈ X ∩ Y ↑ 𝑝𝑚 ℂ ↔ Fun ⁡ F ∧ F ⊆ ℂ × X ∩ Y
24 23 biimpa ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ X ∩ Y ↑ 𝑝𝑚 ℂ → Fun ⁡ F ∧ F ⊆ ℂ × X ∩ Y
25 19 24 syldan ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y → Fun ⁡ F ∧ F ⊆ ℂ × X ∩ Y
26 rnss ⊢ F ⊆ ℂ × X ∩ Y → ran ⁡ F ⊆ ran ⁡ ℂ × X ∩ Y
27 25 26 simpl2im ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y → ran ⁡ F ⊆ ran ⁡ ℂ × X ∩ Y
28 rnxpss ⊢ ran ⁡ ℂ × X ∩ Y ⊆ X ∩ Y
29 27 28 sstrdi ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y → ran ⁡ F ⊆ X ∩ Y
30 29 ex ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y → ran ⁡ F ⊆ X ∩ Y
31 30 adantr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ Y → F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y → ran ⁡ F ⊆ X ∩ Y
32 ffn ⊢ F : ℕ ⟶ Y → F Fn ℕ
33 df-f ⊢ F : ℕ ⟶ X ∩ Y ↔ F Fn ℕ ∧ ran ⁡ F ⊆ X ∩ Y
34 33 simplbi2 ⊢ F Fn ℕ → ran ⁡ F ⊆ X ∩ Y → F : ℕ ⟶ X ∩ Y
35 32 34 syl ⊢ F : ℕ ⟶ Y → ran ⁡ F ⊆ X ∩ Y → F : ℕ ⟶ X ∩ Y
36 inss2 ⊢ X ∩ Y ⊆ Y
37 36 a1i ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → X ∩ Y ⊆ Y
38 fss ⊢ F : ℕ ⟶ X ∩ Y ∧ X ∩ Y ⊆ Y → F : ℕ ⟶ Y
39 37 38 sylan2 ⊢ F : ℕ ⟶ X ∩ Y ∧ D ∈ ∞Met ⁡ X → F : ℕ ⟶ Y
40 39 ancoms ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ X ∩ Y → F : ℕ ⟶ Y
41 ffvelcdm ⊢ F : ℕ ⟶ Y ∧ y ∈ ℕ → F ⁡ y ∈ Y
42 41 adantr ⊢ F : ℕ ⟶ Y ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℤ ≥ y → F ⁡ y ∈ Y
43 eluznn ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℤ ≥ y → z ∈ ℕ
44 ffvelcdm ⊢ F : ℕ ⟶ Y ∧ z ∈ ℕ → F ⁡ z ∈ Y
45 43 44 sylan2 ⊢ F : ℕ ⟶ Y ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℤ ≥ y → F ⁡ z ∈ Y
46 45 anassrs ⊢ F : ℕ ⟶ Y ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℤ ≥ y → F ⁡ z ∈ Y
47 42 46 ovresd ⊢ F : ℕ ⟶ Y ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℤ ≥ y → F ⁡ y D ↾ Y × Y F ⁡ z = F ⁡ y D F ⁡ z
48 47 breq1d ⊢ F : ℕ ⟶ Y ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℤ ≥ y → F ⁡ y D ↾ Y × Y F ⁡ z < x ↔ F ⁡ y D F ⁡ z < x
49 48 ralbidva ⊢ F : ℕ ⟶ Y ∧ y ∈ ℕ → ∀ z ∈ ℤ ≥ y F ⁡ y D ↾ Y × Y F ⁡ z < x ↔ ∀ z ∈ ℤ ≥ y F ⁡ y D F ⁡ z < x
50 49 rexbidva ⊢ F : ℕ ⟶ Y → ∃ y ∈ ℕ ∀ z ∈ ℤ ≥ y F ⁡ y D ↾ Y × Y F ⁡ z < x ↔ ∃ y ∈ ℕ ∀ z ∈ ℤ ≥ y F ⁡ y D F ⁡ z < x
51 50 ralbidv ⊢ F : ℕ ⟶ Y → ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ ℕ ∀ z ∈ ℤ ≥ y F ⁡ y D ↾ Y × Y F ⁡ z < x ↔ ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ ℕ ∀ z ∈ ℤ ≥ y F ⁡ y D F ⁡ z < x
52 40 51 syl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ X ∩ Y → ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ ℕ ∀ z ∈ ℤ ≥ y F ⁡ y D ↾ Y × Y F ⁡ z < x ↔ ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ ℕ ∀ z ∈ ℤ ≥ y F ⁡ y D F ⁡ z < x
53 nnuz ⊢ ℕ = ℤ ≥ 1
54 17 adantr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ X ∩ Y → D ↾ Y × Y ∈ ∞Met ⁡ X ∩ Y
55 1zzd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ X ∩ Y → 1 ∈ ℤ
56 eqidd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ X ∩ Y ∧ z ∈ ℕ → F ⁡ z = F ⁡ z
57 eqidd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ X ∩ Y ∧ y ∈ ℕ → F ⁡ y = F ⁡ y
58 simpr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ X ∩ Y → F : ℕ ⟶ X ∩ Y
59 53 54 55 56 57 58 iscauf ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ X ∩ Y → F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y ↔ ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ ℕ ∀ z ∈ ℤ ≥ y F ⁡ y D ↾ Y × Y F ⁡ z < x
60 simpl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ X ∩ Y → D ∈ ∞Met ⁡ X
61 id ⊢ F : ℕ ⟶ X ∩ Y → F : ℕ ⟶ X ∩ Y
62 inss1 ⊢ X ∩ Y ⊆ X
63 62 a1i ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → X ∩ Y ⊆ X
64 fss ⊢ F : ℕ ⟶ X ∩ Y ∧ X ∩ Y ⊆ X → F : ℕ ⟶ X
65 61 63 64 syl2anr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ X ∩ Y → F : ℕ ⟶ X
66 53 60 55 56 57 65 iscauf ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ X ∩ Y → F ∈ Cau ⁡ D ↔ ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ ℕ ∀ z ∈ ℤ ≥ y F ⁡ y D F ⁡ z < x
67 52 59 66 3bitr4rd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ X ∩ Y → F ∈ Cau ⁡ D ↔ F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y
68 67 ex ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → F : ℕ ⟶ X ∩ Y → F ∈ Cau ⁡ D ↔ F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y
69 35 68 sylan9r ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ Y → ran ⁡ F ⊆ X ∩ Y → F ∈ Cau ⁡ D ↔ F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y
70 16 31 69 pm5.21ndd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F : ℕ ⟶ Y → F ∈ Cau ⁡ D ↔ F ∈ Cau ⁡ D ↾ Y × Y