Metamath Proof Explorer


Theorem elbigolo1

Description: A function (into the positive reals) is of order G(x) iff the quotient of the function and G(x) (also a function into the positive reals) is an eventually upper bounded function. (Contributed by AV, 20-May-2020) (Proof shortened by II, 16-Feb-2023)

Ref Expression
Assertion elbigolo1 ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → F ∈ O ⁡ G ↔ F / f G ∈ ≤𝑂⁡1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 id ⊢ F : A ⟶ ℝ + → F : A ⟶ ℝ +
2 rpssre ⊢ ℝ + ⊆ ℝ
3 2 a1i ⊢ F : A ⟶ ℝ + → ℝ + ⊆ ℝ
4 1 3 fssd ⊢ F : A ⟶ ℝ + → F : A ⟶ ℝ
5 4 3ad2ant3 ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → F : A ⟶ ℝ
6 5 adantr ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ → F : A ⟶ ℝ
7 6 ffvelcdmda ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ y ∈ A → F ⁡ y ∈ ℝ
8 simplrr ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ y ∈ A → m ∈ ℝ
9 simpl2 ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ → G : A ⟶ ℝ +
10 9 ffvelcdmda ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ y ∈ A → G ⁡ y ∈ ℝ +
11 10 rpregt0d ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ y ∈ A → G ⁡ y ∈ ℝ ∧ 0 < G ⁡ y
12 7 8 11 3jca ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ y ∈ A → F ⁡ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ G ⁡ y ∈ ℝ ∧ 0 < G ⁡ y
13 ledivmul2 ⊢ F ⁡ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ G ⁡ y ∈ ℝ ∧ 0 < G ⁡ y → F ⁡ y G ⁡ y ≤ m ↔ F ⁡ y ≤ m ⁢ G ⁡ y
14 13 bicomd ⊢ F ⁡ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ G ⁡ y ∈ ℝ ∧ 0 < G ⁡ y → F ⁡ y ≤ m ⁢ G ⁡ y ↔ F ⁡ y G ⁡ y ≤ m
15 12 14 syl ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ y ∈ A → F ⁡ y ≤ m ⁢ G ⁡ y ↔ F ⁡ y G ⁡ y ≤ m
16 id ⊢ G : A ⟶ ℝ + → G : A ⟶ ℝ +
17 2 a1i ⊢ G : A ⟶ ℝ + → ℝ + ⊆ ℝ
18 16 17 fssd ⊢ G : A ⟶ ℝ + → G : A ⟶ ℝ
19 18 3ad2ant2 ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → G : A ⟶ ℝ
20 reex ⊢ ℝ ∈ V
21 20 ssex ⊢ A ⊆ ℝ → A ∈ V
22 21 3ad2ant1 ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → A ∈ V
23 5 19 22 3jca ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → F : A ⟶ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ ∧ A ∈ V
24 23 adantr ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ → F : A ⟶ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ ∧ A ∈ V
25 24 adantr ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ y ∈ A → F : A ⟶ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ ∧ A ∈ V
26 ffun ⊢ G : A ⟶ ℝ + → Fun ⁡ G
27 26 adantl ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + → Fun ⁡ G
28 21 anim1ci ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + → G : A ⟶ ℝ + ∧ A ∈ V
29 fex ⊢ G : A ⟶ ℝ + ∧ A ∈ V → G ∈ V
30 28 29 syl ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + → G ∈ V
31 0red ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + → 0 ∈ ℝ
32 frn ⊢ G : A ⟶ ℝ + → ran ⁡ G ⊆ ℝ +
33 0nrp ⊢ ¬ 0 ∈ ℝ +
34 id ⊢ ran ⁡ G ⊆ ℝ + → ran ⁡ G ⊆ ℝ +
35 34 ssneld ⊢ ran ⁡ G ⊆ ℝ + → ¬ 0 ∈ ℝ + → ¬ 0 ∈ ran ⁡ G
36 33 35 mpi ⊢ ran ⁡ G ⊆ ℝ + → ¬ 0 ∈ ran ⁡ G
37 df-nel ⊢ 0 ∉ ran ⁡ G ↔ ¬ 0 ∈ ran ⁡ G
38 36 37 sylibr ⊢ ran ⁡ G ⊆ ℝ + → 0 ∉ ran ⁡ G
39 32 38 syl ⊢ G : A ⟶ ℝ + → 0 ∉ ran ⁡ G
40 39 adantl ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + → 0 ∉ ran ⁡ G
41 suppdm ⊢ Fun ⁡ G ∧ G ∈ V ∧ 0 ∈ ℝ ∧ 0 ∉ ran ⁡ G → G supp 0 = dom ⁡ G
42 27 30 31 40 41 syl31anc ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + → G supp 0 = dom ⁡ G
43 fdm ⊢ G : A ⟶ ℝ + → dom ⁡ G = A
44 43 adantl ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + → dom ⁡ G = A
45 42 44 eqtrd ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + → G supp 0 = A
46 45 3adant3 ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → G supp 0 = A
47 46 eqcomd ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → A = G supp 0
48 47 adantr ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ → A = G supp 0
49 48 eleq2d ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ → y ∈ A ↔ y ∈ supp 0 ⁡ G
50 49 biimpa ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ y ∈ A → y ∈ supp 0 ⁡ G
51 refdivmptfv ⊢ F : A ⟶ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ ∧ A ∈ V ∧ y ∈ supp 0 ⁡ G → F / f G ⁡ y = F ⁡ y G ⁡ y
52 25 50 51 syl2anc ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ y ∈ A → F / f G ⁡ y = F ⁡ y G ⁡ y
53 52 breq1d ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ y ∈ A → F / f G ⁡ y ≤ m ↔ F ⁡ y G ⁡ y ≤ m
54 15 53 bitr4d ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ y ∈ A → F ⁡ y ≤ m ⁢ G ⁡ y ↔ F / f G ⁡ y ≤ m
55 54 imbi2d ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ ∧ y ∈ A → x ≤ y → F ⁡ y ≤ m ⁢ G ⁡ y ↔ x ≤ y → F / f G ⁡ y ≤ m
56 55 ralbidva ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + ∧ x ∈ ℝ ∧ m ∈ ℝ → ∀ y ∈ A x ≤ y → F ⁡ y ≤ m ⁢ G ⁡ y ↔ ∀ y ∈ A x ≤ y → F / f G ⁡ y ≤ m
57 56 2rexbidva ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → ∃ x ∈ ℝ ∃ m ∈ ℝ ∀ y ∈ A x ≤ y → F ⁡ y ≤ m ⁢ G ⁡ y ↔ ∃ x ∈ ℝ ∃ m ∈ ℝ ∀ y ∈ A x ≤ y → F / f G ⁡ y ≤ m
58 simp1 ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → A ⊆ ℝ
59 ssidd ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → A ⊆ A
60 elbigo2 ⊢ G : A ⟶ ℝ ∧ A ⊆ ℝ ∧ F : A ⟶ ℝ ∧ A ⊆ A → F ∈ O ⁡ G ↔ ∃ x ∈ ℝ ∃ m ∈ ℝ ∀ y ∈ A x ≤ y → F ⁡ y ≤ m ⁢ G ⁡ y
61 19 58 5 59 60 syl22anc ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → F ∈ O ⁡ G ↔ ∃ x ∈ ℝ ∃ m ∈ ℝ ∀ y ∈ A x ≤ y → F ⁡ y ≤ m ⁢ G ⁡ y
62 refdivmptf ⊢ F : A ⟶ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ ∧ A ∈ V → F / f G : G supp 0 ⟶ ℝ
63 23 62 syl ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → F / f G : G supp 0 ⟶ ℝ
64 47 feq2d ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → F / f G : A ⟶ ℝ ↔ F / f G : G supp 0 ⟶ ℝ
65 63 64 mpbird ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → F / f G : A ⟶ ℝ
66 ello12 ⊢ F / f G : A ⟶ ℝ ∧ A ⊆ ℝ → F / f G ∈ ≤𝑂⁡1 ↔ ∃ x ∈ ℝ ∃ m ∈ ℝ ∀ y ∈ A x ≤ y → F / f G ⁡ y ≤ m
67 65 58 66 syl2anc ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → F / f G ∈ ≤𝑂⁡1 ↔ ∃ x ∈ ℝ ∃ m ∈ ℝ ∀ y ∈ A x ≤ y → F / f G ⁡ y ≤ m
68 57 61 67 3bitr4d ⊢ A ⊆ ℝ ∧ G : A ⟶ ℝ + ∧ F : A ⟶ ℝ + → F ∈ O ⁡ G ↔ F / f G ∈ ≤𝑂⁡1