Database
REAL AND COMPLEX NUMBERS
Elementary limits and convergence
Limits
isercolllem2
Next ⟩
isercolllem3
Metamath Proof Explorer
Ascii
Unicode
Theorem
isercolllem2
Description:
Lemma for
isercoll
.
(Contributed by
Mario Carneiro
, 6-Apr-2015)
Ref
Expression
Hypotheses
isercoll.z
⊢
Z
=
ℤ
≥
M
isercoll.m
⊢
φ
→
M
∈
ℤ
isercoll.g
⊢
φ
→
G
:
ℕ
⟶
Z
isercoll.i
⊢
φ
∧
k
∈
ℕ
→
G
k
<
G
k
+
1
Assertion
isercolllem2
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
1
…
G
G
-1
M
…
N
=
G
-1
M
…
N
Proof
Step
Hyp
Ref
Expression
1
isercoll.z
⊢
Z
=
ℤ
≥
M
2
isercoll.m
⊢
φ
→
M
∈
ℤ
3
isercoll.g
⊢
φ
→
G
:
ℕ
⟶
Z
4
isercoll.i
⊢
φ
∧
k
∈
ℕ
→
G
k
<
G
k
+
1
5
elfznn
⊢
x
∈
1
…
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
→
x
∈
ℕ
6
5
a1i
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
x
∈
1
…
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
→
x
∈
ℕ
7
cnvimass
⊢
G
-1
M
…
N
⊆
dom
G
8
3
adantr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
:
ℕ
⟶
Z
9
7
8
fssdm
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
-1
M
…
N
⊆
ℕ
10
9
sseld
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
x
∈
G
-1
M
…
N
→
x
∈
ℕ
11
id
⊢
x
∈
ℕ
→
x
∈
ℕ
12
nnuz
⊢
ℕ
=
ℤ
≥
1
13
11
12
eleqtrdi
⊢
x
∈
ℕ
→
x
∈
ℤ
≥
1
14
ltso
⊢
<
Or
ℝ
15
14
a1i
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
<
Or
ℝ
16
fzfid
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
M
…
N
∈
Fin
17
ffun
⊢
G
:
ℕ
⟶
Z
→
Fun
G
18
funimacnv
⊢
Fun
G
→
G
G
-1
M
…
N
=
M
…
N
∩
ran
G
19
8
17
18
3syl
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
G
-1
M
…
N
=
M
…
N
∩
ran
G
20
inss1
⊢
M
…
N
∩
ran
G
⊆
M
…
N
21
19
20
eqsstrdi
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
G
-1
M
…
N
⊆
M
…
N
22
16
21
ssfid
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
G
-1
M
…
N
∈
Fin
23
ssid
⊢
ℕ
⊆
ℕ
24
1
2
3
4
isercolllem1
⊢
φ
∧
ℕ
⊆
ℕ
→
G
↾
ℕ
Isom
<
,
<
ℕ
G
ℕ
25
23
24
mpan2
⊢
φ
→
G
↾
ℕ
Isom
<
,
<
ℕ
G
ℕ
26
ffn
⊢
G
:
ℕ
⟶
Z
→
G
Fn
ℕ
27
fnresdm
⊢
G
Fn
ℕ
→
G
↾
ℕ
=
G
28
isoeq1
⊢
G
↾
ℕ
=
G
→
G
↾
ℕ
Isom
<
,
<
ℕ
G
ℕ
↔
G
Isom
<
,
<
ℕ
G
ℕ
29
3
26
27
28
4syl
⊢
φ
→
G
↾
ℕ
Isom
<
,
<
ℕ
G
ℕ
↔
G
Isom
<
,
<
ℕ
G
ℕ
30
25
29
mpbid
⊢
φ
→
G
Isom
<
,
<
ℕ
G
ℕ
31
isof1o
⊢
G
Isom
<
,
<
ℕ
G
ℕ
→
G
:
ℕ
⟶
1-1 onto
G
ℕ
32
f1ocnv
⊢
G
:
ℕ
⟶
1-1 onto
G
ℕ
→
G
-1
:
G
ℕ
⟶
1-1 onto
ℕ
33
f1ofun
⊢
G
-1
:
G
ℕ
⟶
1-1 onto
ℕ
→
Fun
G
-1
34
30
31
32
33
4syl
⊢
φ
→
Fun
G
-1
35
df-f1
⊢
G
:
ℕ
⟶
1-1
Z
↔
G
:
ℕ
⟶
Z
∧
Fun
G
-1
36
3
34
35
sylanbrc
⊢
φ
→
G
:
ℕ
⟶
1-1
Z
37
36
adantr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
:
ℕ
⟶
1-1
Z
38
nnex
⊢
ℕ
∈
V
39
ssexg
⊢
G
-1
M
…
N
⊆
ℕ
∧
ℕ
∈
V
→
G
-1
M
…
N
∈
V
40
9
38
39
sylancl
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
-1
M
…
N
∈
V
41
f1imaeng
⊢
G
:
ℕ
⟶
1-1
Z
∧
G
-1
M
…
N
⊆
ℕ
∧
G
-1
M
…
N
∈
V
→
G
G
-1
M
…
N
≈
G
-1
M
…
N
42
37
9
40
41
syl3anc
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
G
-1
M
…
N
≈
G
-1
M
…
N
43
42
ensymd
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
-1
M
…
N
≈
G
G
-1
M
…
N
44
enfii
⊢
G
G
-1
M
…
N
∈
Fin
∧
G
-1
M
…
N
≈
G
G
-1
M
…
N
→
G
-1
M
…
N
∈
Fin
45
22
43
44
syl2anc
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
-1
M
…
N
∈
Fin
46
1nn
⊢
1
∈
ℕ
47
46
a1i
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
1
∈
ℕ
48
ffvelcdm
⊢
G
:
ℕ
⟶
Z
∧
1
∈
ℕ
→
G
1
∈
Z
49
3
46
48
sylancl
⊢
φ
→
G
1
∈
Z
50
49
1
eleqtrdi
⊢
φ
→
G
1
∈
ℤ
≥
M
51
50
adantr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
1
∈
ℤ
≥
M
52
simpr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
N
∈
ℤ
≥
G
1
53
elfzuzb
⊢
G
1
∈
M
…
N
↔
G
1
∈
ℤ
≥
M
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
54
51
52
53
sylanbrc
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
1
∈
M
…
N
55
8
ffnd
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
Fn
ℕ
56
elpreima
⊢
G
Fn
ℕ
→
1
∈
G
-1
M
…
N
↔
1
∈
ℕ
∧
G
1
∈
M
…
N
57
55
56
syl
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
1
∈
G
-1
M
…
N
↔
1
∈
ℕ
∧
G
1
∈
M
…
N
58
47
54
57
mpbir2and
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
1
∈
G
-1
M
…
N
59
58
ne0d
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
-1
M
…
N
≠
∅
60
nnssre
⊢
ℕ
⊆
ℝ
61
9
60
sstrdi
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
-1
M
…
N
⊆
ℝ
62
fisupcl
⊢
<
Or
ℝ
∧
G
-1
M
…
N
∈
Fin
∧
G
-1
M
…
N
≠
∅
∧
G
-1
M
…
N
⊆
ℝ
→
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
G
-1
M
…
N
63
15
45
59
61
62
syl13anc
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
G
-1
M
…
N
64
9
63
sseldd
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
ℕ
65
64
nnzd
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
ℤ
66
elfz5
⊢
x
∈
ℤ
≥
1
∧
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
ℤ
→
x
∈
1
…
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
↔
x
≤
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
67
13
65
66
syl2anr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
x
∈
1
…
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
↔
x
≤
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
68
elpreima
⊢
G
Fn
ℕ
→
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
G
-1
M
…
N
↔
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
ℕ
∧
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
M
…
N
69
55
68
syl
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
G
-1
M
…
N
↔
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
ℕ
∧
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
M
…
N
70
63
69
mpbid
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
ℕ
∧
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
M
…
N
71
elfzle2
⊢
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
M
…
N
→
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
≤
N
72
70
71
simpl2im
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
≤
N
73
72
adantr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
≤
N
74
uzssz
⊢
ℤ
≥
M
⊆
ℤ
75
1
74
eqsstri
⊢
Z
⊆
ℤ
76
zssre
⊢
ℤ
⊆
ℝ
77
75
76
sstri
⊢
Z
⊆
ℝ
78
8
ffvelcdmda
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
x
∈
Z
79
77
78
sselid
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
x
∈
ℝ
80
8
64
ffvelcdmd
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
Z
81
80
adantr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
Z
82
77
81
sselid
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
ℝ
83
eluzelz
⊢
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
N
∈
ℤ
84
83
ad2antlr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
N
∈
ℤ
85
76
84
sselid
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
N
∈
ℝ
86
letr
⊢
G
x
∈
ℝ
∧
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
ℝ
∧
N
∈
ℝ
→
G
x
≤
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∧
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
≤
N
→
G
x
≤
N
87
79
82
85
86
syl3anc
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
x
≤
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∧
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
≤
N
→
G
x
≤
N
88
73
87
mpan2d
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
x
≤
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
→
G
x
≤
N
89
30
ad2antrr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
Isom
<
,
<
ℕ
G
ℕ
90
60
a1i
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
ℕ
⊆
ℝ
91
ressxr
⊢
ℝ
⊆
ℝ
*
92
90
91
sstrdi
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
ℕ
⊆
ℝ
*
93
imassrn
⊢
G
ℕ
⊆
ran
G
94
3
ad2antrr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
:
ℕ
⟶
Z
95
94
frnd
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
ran
G
⊆
Z
96
93
95
sstrid
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
ℕ
⊆
Z
97
96
77
sstrdi
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
ℕ
⊆
ℝ
98
97
91
sstrdi
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
ℕ
⊆
ℝ
*
99
simpr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
x
∈
ℕ
100
64
adantr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
ℕ
101
leisorel
⊢
G
Isom
<
,
<
ℕ
G
ℕ
∧
ℕ
⊆
ℝ
*
∧
G
ℕ
⊆
ℝ
*
∧
x
∈
ℕ
∧
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
ℕ
→
x
≤
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
↔
G
x
≤
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
102
89
92
98
99
100
101
syl122anc
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
x
≤
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
↔
G
x
≤
G
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
103
78
1
eleqtrdi
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
x
∈
ℤ
≥
M
104
elfz5
⊢
G
x
∈
ℤ
≥
M
∧
N
∈
ℤ
→
G
x
∈
M
…
N
↔
G
x
≤
N
105
103
84
104
syl2anc
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
G
x
∈
M
…
N
↔
G
x
≤
N
106
88
102
105
3imtr4d
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
x
≤
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
→
G
x
∈
M
…
N
107
elpreima
⊢
G
Fn
ℕ
→
x
∈
G
-1
M
…
N
↔
x
∈
ℕ
∧
G
x
∈
M
…
N
108
107
baibd
⊢
G
Fn
ℕ
∧
x
∈
ℕ
→
x
∈
G
-1
M
…
N
↔
G
x
∈
M
…
N
109
55
108
sylan
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
x
∈
G
-1
M
…
N
↔
G
x
∈
M
…
N
110
106
109
sylibrd
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
x
≤
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
→
x
∈
G
-1
M
…
N
111
fimaxre2
⊢
G
-1
M
…
N
⊆
ℝ
∧
G
-1
M
…
N
∈
Fin
→
∃
x
∈
ℝ
∀
y
∈
G
-1
M
…
N
y
≤
x
112
61
45
111
syl2anc
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
∃
x
∈
ℝ
∀
y
∈
G
-1
M
…
N
y
≤
x
113
suprub
⊢
G
-1
M
…
N
⊆
ℝ
∧
G
-1
M
…
N
≠
∅
∧
∃
x
∈
ℝ
∀
y
∈
G
-1
M
…
N
y
≤
x
∧
x
∈
G
-1
M
…
N
→
x
≤
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
114
113
ex
⊢
G
-1
M
…
N
⊆
ℝ
∧
G
-1
M
…
N
≠
∅
∧
∃
x
∈
ℝ
∀
y
∈
G
-1
M
…
N
y
≤
x
→
x
∈
G
-1
M
…
N
→
x
≤
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
115
61
59
112
114
syl3anc
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
x
∈
G
-1
M
…
N
→
x
≤
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
116
115
adantr
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
x
∈
G
-1
M
…
N
→
x
≤
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
117
110
116
impbid
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
x
≤
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
↔
x
∈
G
-1
M
…
N
118
67
117
bitrd
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
∧
x
∈
ℕ
→
x
∈
1
…
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
↔
x
∈
G
-1
M
…
N
119
118
ex
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
x
∈
ℕ
→
x
∈
1
…
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
↔
x
∈
G
-1
M
…
N
120
6
10
119
pm5.21ndd
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
x
∈
1
…
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
↔
x
∈
G
-1
M
…
N
121
120
eqrdv
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
1
…
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
=
G
-1
M
…
N
122
121
fveq2d
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
1
…
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
=
G
-1
M
…
N
123
64
nnnn0d
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
ℕ
0
124
hashfz1
⊢
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
∈
ℕ
0
→
1
…
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
=
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
125
123
124
syl
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
1
…
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
=
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
126
hashen
⊢
G
-1
M
…
N
∈
Fin
∧
G
G
-1
M
…
N
∈
Fin
→
G
-1
M
…
N
=
G
G
-1
M
…
N
↔
G
-1
M
…
N
≈
G
G
-1
M
…
N
127
45
22
126
syl2anc
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
-1
M
…
N
=
G
G
-1
M
…
N
↔
G
-1
M
…
N
≈
G
G
-1
M
…
N
128
43
127
mpbird
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
G
-1
M
…
N
=
G
G
-1
M
…
N
129
122
125
128
3eqtr3d
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
=
G
G
-1
M
…
N
130
129
oveq2d
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
1
…
sup
G
-1
M
…
N
ℝ
<
=
1
…
G
G
-1
M
…
N
131
130
121
eqtr3d
⊢
φ
∧
N
∈
ℤ
≥
G
1
→
1
…
G
G
-1
M
…
N
=
G
-1
M
…
N