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Theorem climcn1

Description: Image of a limit under a continuous map. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Jan-2014)

Ref Expression
Hypotheses climcn1.1 ⊢ Z = ℤ ≥ M
climcn1.2 ⊢ φ → M ∈ ℤ
climcn1.3 ⊢ φ → A ∈ B
climcn1.4 ⊢ φ ∧ z ∈ B → F ⁡ z ∈ ℂ
climcn1.5 ⊢ φ → G ⇝ A
climcn1.6 ⊢ φ → H ∈ W
climcn1.7 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ y ∈ ℝ + ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x
climcn1.8 ⊢ φ ∧ k ∈ Z → G ⁡ k ∈ B
climcn1.9 ⊢ φ ∧ k ∈ Z → H ⁡ k = F ⁡ G ⁡ k
Assertion climcn1 ⊢ φ → H ⇝ F ⁡ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 climcn1.1 ⊢ Z = ℤ ≥ M
2 climcn1.2 ⊢ φ → M ∈ ℤ
3 climcn1.3 ⊢ φ → A ∈ B
4 climcn1.4 ⊢ φ ∧ z ∈ B → F ⁡ z ∈ ℂ
5 climcn1.5 ⊢ φ → G ⇝ A
6 climcn1.6 ⊢ φ → H ∈ W
7 climcn1.7 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ y ∈ ℝ + ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x
8 climcn1.8 ⊢ φ ∧ k ∈ Z → G ⁡ k ∈ B
9 climcn1.9 ⊢ φ ∧ k ∈ Z → H ⁡ k = F ⁡ G ⁡ k
10 2 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + → M ∈ ℤ
11 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + → y ∈ ℝ +
12 eqidd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ k ∈ Z → G ⁡ k = G ⁡ k
13 5 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + → G ⇝ A
14 1 10 11 12 13 climi2 ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j G ⁡ k − A < y
15 1 uztrn2 ⊢ j ∈ Z ∧ k ∈ ℤ ≥ j → k ∈ Z
16 8 adantlr ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ k ∈ Z → G ⁡ k ∈ B
17 fvoveq1 ⊢ z = G ⁡ k → z − A = G ⁡ k − A
18 17 breq1d ⊢ z = G ⁡ k → z − A < y ↔ G ⁡ k − A < y
19 18 imbrov2fvoveq ⊢ z = G ⁡ k → z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x ↔ G ⁡ k − A < y → F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
20 19 rspcva ⊢ G ⁡ k ∈ B ∧ ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x → G ⁡ k − A < y → F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
21 16 20 sylan ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ k ∈ Z ∧ ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x → G ⁡ k − A < y → F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
22 21 an32s ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x ∧ k ∈ Z → G ⁡ k − A < y → F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
23 15 22 sylan2 ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x ∧ j ∈ Z ∧ k ∈ ℤ ≥ j → G ⁡ k − A < y → F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
24 23 anassrs ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x ∧ j ∈ Z ∧ k ∈ ℤ ≥ j → G ⁡ k − A < y → F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
25 24 ralimdva ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x ∧ j ∈ Z → ∀ k ∈ ℤ ≥ j G ⁡ k − A < y → ∀ k ∈ ℤ ≥ j F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
26 25 reximdva ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j G ⁡ k − A < y → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
27 26 ex ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + → ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j G ⁡ k − A < y → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
28 14 27 mpid ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + → ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
29 28 rexlimdva ⊢ φ → ∃ y ∈ ℝ + ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
30 29 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ y ∈ ℝ + ∀ z ∈ B z − A < y → F ⁡ z − F ⁡ A < x → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
31 7 30 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
32 31 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ + ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
33 fveq2 ⊢ z = A → F ⁡ z = F ⁡ A
34 33 eleq1d ⊢ z = A → F ⁡ z ∈ ℂ ↔ F ⁡ A ∈ ℂ
35 4 ralrimiva ⊢ φ → ∀ z ∈ B F ⁡ z ∈ ℂ
36 34 35 3 rspcdva ⊢ φ → F ⁡ A ∈ ℂ
37 fveq2 ⊢ z = G ⁡ k → F ⁡ z = F ⁡ G ⁡ k
38 37 eleq1d ⊢ z = G ⁡ k → F ⁡ z ∈ ℂ ↔ F ⁡ G ⁡ k ∈ ℂ
39 35 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Z → ∀ z ∈ B F ⁡ z ∈ ℂ
40 38 39 8 rspcdva ⊢ φ ∧ k ∈ Z → F ⁡ G ⁡ k ∈ ℂ
41 1 2 6 9 36 40 clim2c ⊢ φ → H ⇝ F ⁡ A ↔ ∀ x ∈ ℝ + ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j F ⁡ G ⁡ k − F ⁡ A < x
42 32 41 mpbird ⊢ φ → H ⇝ F ⁡ A