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Theorem climrlim2

Description: Produce a real limit from an integer limit, where the real function is only dependent on the integer part of x . (Contributed by Mario Carneiro, 2-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses climrlim2.1 ⊢ Z = ℤ ≥ M
climrlim2.2 ⊢ n = x → B = C
climrlim2.3 ⊢ φ → A ⊆ ℝ
climrlim2.4 ⊢ φ → M ∈ ℤ
climrlim2.5 ⊢ φ → n ∈ Z ⟼ B ⇝ D
climrlim2.6 ⊢ φ ∧ n ∈ Z → B ∈ ℂ
climrlim2.7 ⊢ φ ∧ x ∈ A → M ≤ x
Assertion climrlim2 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ C ⇝ℝ D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 climrlim2.1 ⊢ Z = ℤ ≥ M
2 climrlim2.2 ⊢ n = x → B = C
3 climrlim2.3 ⊢ φ → A ⊆ ℝ
4 climrlim2.4 ⊢ φ → M ∈ ℤ
5 climrlim2.5 ⊢ φ → n ∈ Z ⟼ B ⇝ D
6 climrlim2.6 ⊢ φ ∧ n ∈ Z → B ∈ ℂ
7 climrlim2.7 ⊢ φ ∧ x ∈ A → M ≤ x
8 eluzelz ⊢ j ∈ ℤ ≥ M → j ∈ ℤ
9 8 1 eleq2s ⊢ j ∈ Z → j ∈ ℤ
10 9 ad2antlr ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A ∧ j ≤ x → j ∈ ℤ
11 3 sselda ⊢ φ ∧ x ∈ A → x ∈ ℝ
12 11 flcld ⊢ φ ∧ x ∈ A → x ∈ ℤ
13 12 adantlr ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ A → x ∈ ℤ
14 13 ad2ant2r ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A ∧ j ≤ x → x ∈ ℤ
15 simprr ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A ∧ j ≤ x → j ≤ x
16 11 adantlr ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ A → x ∈ ℝ
17 16 ad2ant2r ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A ∧ j ≤ x → x ∈ ℝ
18 flge ⊢ x ∈ ℝ ∧ j ∈ ℤ → j ≤ x ↔ j ≤ x
19 17 10 18 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A ∧ j ≤ x → j ≤ x ↔ j ≤ x
20 15 19 mpbid ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A ∧ j ≤ x → j ≤ x
21 eluz2 ⊢ x ∈ ℤ ≥ j ↔ j ∈ ℤ ∧ x ∈ ℤ ∧ j ≤ x
22 10 14 20 21 syl3anbrc ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A ∧ j ≤ x → x ∈ ℤ ≥ j
23 simpr ⊢ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y
24 23 ralimi ⊢ ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y
25 fveq2 ⊢ k = x → n ∈ Z ⟼ B ⁡ k = n ∈ Z ⟼ B ⁡ x
26 25 fvoveq1d ⊢ k = x → n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D = n ∈ Z ⟼ B ⁡ x − D
27 26 breq1d ⊢ k = x → n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y ↔ n ∈ Z ⟼ B ⁡ x − D < y
28 27 rspcv ⊢ x ∈ ℤ ≥ j → ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → n ∈ Z ⟼ B ⁡ x − D < y
29 22 24 28 syl2im ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A ∧ j ≤ x → ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → n ∈ Z ⟼ B ⁡ x − D < y
30 eqid ⊢ n ∈ Z ⟼ B = n ∈ Z ⟼ B
31 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A → M ∈ ℤ
32 flge ⊢ x ∈ ℝ ∧ M ∈ ℤ → M ≤ x ↔ M ≤ x
33 11 31 32 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ A → M ≤ x ↔ M ≤ x
34 7 33 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ A → M ≤ x
35 eluz2 ⊢ x ∈ ℤ ≥ M ↔ M ∈ ℤ ∧ x ∈ ℤ ∧ M ≤ x
36 31 12 34 35 syl3anbrc ⊢ φ ∧ x ∈ A → x ∈ ℤ ≥ M
37 36 1 eleqtrrdi ⊢ φ ∧ x ∈ A → x ∈ Z
38 2 eleq1d ⊢ n = x → B ∈ ℂ ↔ C ∈ ℂ
39 6 ralrimiva ⊢ φ → ∀ n ∈ Z B ∈ ℂ
40 39 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A → ∀ n ∈ Z B ∈ ℂ
41 38 40 37 rspcdva ⊢ φ ∧ x ∈ A → C ∈ ℂ
42 30 2 37 41 fvmptd3 ⊢ φ ∧ x ∈ A → n ∈ Z ⟼ B ⁡ x = C
43 42 adantlr ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ A → n ∈ Z ⟼ B ⁡ x = C
44 43 ad2ant2r ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A ∧ j ≤ x → n ∈ Z ⟼ B ⁡ x = C
45 44 fvoveq1d ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A ∧ j ≤ x → n ∈ Z ⟼ B ⁡ x − D = C − D
46 45 breq1d ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A ∧ j ≤ x → n ∈ Z ⟼ B ⁡ x − D < y ↔ C − D < y
47 29 46 sylibd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A ∧ j ≤ x → ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → C − D < y
48 47 expr ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A → j ≤ x → ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → C − D < y
49 48 com23 ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z ∧ x ∈ A → ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → j ≤ x → C − D < y
50 49 ralrimdva ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z → ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → ∀ x ∈ A j ≤ x → C − D < y
51 eluzelre ⊢ j ∈ ℤ ≥ M → j ∈ ℝ
52 51 1 eleq2s ⊢ j ∈ Z → j ∈ ℝ
53 52 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z → j ∈ ℝ
54 50 53 jctild ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + ∧ j ∈ Z → ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → j ∈ ℝ ∧ ∀ x ∈ A j ≤ x → C − D < y
55 54 expimpd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + → j ∈ Z ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → j ∈ ℝ ∧ ∀ x ∈ A j ≤ x → C − D < y
56 55 reximdv2 ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ + → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → ∃ j ∈ ℝ ∀ x ∈ A j ≤ x → C − D < y
57 56 ralimdva ⊢ φ → ∀ y ∈ ℝ + ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → ∀ y ∈ ℝ + ∃ j ∈ ℝ ∀ x ∈ A j ≤ x → C − D < y
58 57 adantld ⊢ φ → D ∈ ℂ ∧ ∀ y ∈ ℝ + ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y → ∀ y ∈ ℝ + ∃ j ∈ ℝ ∀ x ∈ A j ≤ x → C − D < y
59 climrel ⊢ Rel ⁡ ⇝
60 59 brrelex1i ⊢ n ∈ Z ⟼ B ⇝ D → n ∈ Z ⟼ B ∈ V
61 5 60 syl ⊢ φ → n ∈ Z ⟼ B ∈ V
62 eqidd ⊢ φ ∧ k ∈ Z → n ∈ Z ⟼ B ⁡ k = n ∈ Z ⟼ B ⁡ k
63 1 4 61 62 clim2 ⊢ φ → n ∈ Z ⟼ B ⇝ D ↔ D ∈ ℂ ∧ ∀ y ∈ ℝ + ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j n ∈ Z ⟼ B ⁡ k ∈ ℂ ∧ n ∈ Z ⟼ B ⁡ k − D < y
64 41 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ A C ∈ ℂ
65 climcl ⊢ n ∈ Z ⟼ B ⇝ D → D ∈ ℂ
66 5 65 syl ⊢ φ → D ∈ ℂ
67 64 3 66 rlim2 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ C ⇝ℝ D ↔ ∀ y ∈ ℝ + ∃ j ∈ ℝ ∀ x ∈ A j ≤ x → C − D < y
68 58 63 67 3imtr4d ⊢ φ → n ∈ Z ⟼ B ⇝ D → x ∈ A ⟼ C ⇝ℝ D
69 5 68 mpd ⊢ φ → x ∈ A ⟼ C ⇝ℝ D