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Theorem lhop1

Description: L'Hôpital's Rule for limits from the right. If F and G are differentiable real functions on ( A , B ) , and F and G both approach 0 at A , and G ( x ) and G ' ( x ) are not zero on ( A , B ) , and the limit of F ' ( x ) / G ' ( x ) at A is C , then the limit F ( x ) / G ( x ) at A also exists and equals C . (Contributed by Mario Carneiro, 29-Dec-2016)

Ref Expression
Hypotheses lhop1.a ⊢ φ → A ∈ ℝ
lhop1.b ⊢ φ → B ∈ ℝ *
lhop1.l ⊢ φ → A < B
lhop1.f ⊢ φ → F : A B ⟶ ℝ
lhop1.g ⊢ φ → G : A B ⟶ ℝ
lhop1.if ⊢ φ → dom ⁡ F ℝ ′ = A B
lhop1.ig ⊢ φ → dom ⁡ G ℝ ′ = A B
lhop1.f0 ⊢ φ → 0 ∈ F lim ℂ A
lhop1.g0 ⊢ φ → 0 ∈ G lim ℂ A
lhop1.gn0 ⊢ φ → ¬ 0 ∈ ran ⁡ G
lhop1.gd0 ⊢ φ → ¬ 0 ∈ ran ⁡ G ℝ ′
lhop1.c ⊢ φ → C ∈ z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z lim ℂ A
Assertion lhop1 ⊢ φ → C ∈ z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z lim ℂ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lhop1.a ⊢ φ → A ∈ ℝ
2 lhop1.b ⊢ φ → B ∈ ℝ *
3 lhop1.l ⊢ φ → A < B
4 lhop1.f ⊢ φ → F : A B ⟶ ℝ
5 lhop1.g ⊢ φ → G : A B ⟶ ℝ
6 lhop1.if ⊢ φ → dom ⁡ F ℝ ′ = A B
7 lhop1.ig ⊢ φ → dom ⁡ G ℝ ′ = A B
8 lhop1.f0 ⊢ φ → 0 ∈ F lim ℂ A
9 lhop1.g0 ⊢ φ → 0 ∈ G lim ℂ A
10 lhop1.gn0 ⊢ φ → ¬ 0 ∈ ran ⁡ G
11 lhop1.gd0 ⊢ φ → ¬ 0 ∈ ran ⁡ G ℝ ′
12 lhop1.c ⊢ φ → C ∈ z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z lim ℂ A
13 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → x ∈ ℝ +
14 13 rphalfcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → x 2 ∈ ℝ +
15 breq2 ⊢ e = x 2 → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < e ↔ z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2
16 15 imbi2d ⊢ e = x 2 → y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < e ↔ y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2
17 16 rexralbidv ⊢ e = x 2 → ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < e ↔ ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2
18 17 rspcv ⊢ x 2 ∈ ℝ + → ∀ e ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < e → ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2
19 14 18 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∀ e ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < e → ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2
20 rabid ⊢ v ∈ v ∈ A B | v − A < d ↔ v ∈ A B ∧ v − A < d
21 eliooord ⊢ v ∈ A B → A < v ∧ v < B
22 21 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → A < v ∧ v < B
23 22 simprd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v < B
24 23 biantrurd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v < d + A ↔ v < B ∧ v < d + A
25 ioossre ⊢ A B ⊆ ℝ
26 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v ∈ A B
27 25 26 sselid ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v ∈ ℝ
28 1 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → A ∈ ℝ
29 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → d ∈ ℝ +
30 29 rpred ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → d ∈ ℝ
31 30 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → d ∈ ℝ
32 27 28 31 ltsubaddd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v − A < d ↔ v < d + A
33 27 rexrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v ∈ ℝ *
34 2 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → B ∈ ℝ *
35 1 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → A ∈ ℝ
36 30 35 readdcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → d + A ∈ ℝ
37 36 rexrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → d + A ∈ ℝ *
38 37 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → d + A ∈ ℝ *
39 xrltmin ⊢ v ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * ∧ d + A ∈ ℝ * → v < if B ≤ d + A B d + A ↔ v < B ∧ v < d + A
40 33 34 38 39 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v < if B ≤ d + A B d + A ↔ v < B ∧ v < d + A
41 24 32 40 3bitr4rd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v < if B ≤ d + A B d + A ↔ v − A < d
42 28 rexrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → A ∈ ℝ *
43 34 38 ifcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → if B ≤ d + A B d + A ∈ ℝ *
44 22 simpld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → A < v
45 elioo5 ⊢ A ∈ ℝ * ∧ if B ≤ d + A B d + A ∈ ℝ * ∧ v ∈ ℝ * → v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ↔ A < v ∧ v < if B ≤ d + A B d + A
46 45 baibd ⊢ A ∈ ℝ * ∧ if B ≤ d + A B d + A ∈ ℝ * ∧ v ∈ ℝ * ∧ A < v → v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ↔ v < if B ≤ d + A B d + A
47 42 43 33 44 46 syl31anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ↔ v < if B ≤ d + A B d + A
48 28 27 44 ltled ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → A ≤ v
49 28 27 48 abssubge0d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v − A = v − A
50 49 breq1d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v − A < d ↔ v − A < d
51 41 47 50 3bitr4d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ↔ v − A < d
52 51 rabbi2dva ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → A B ∩ A if B ≤ d + A B d + A = v ∈ A B | v − A < d
53 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → B ∈ ℝ *
54 xrmin1 ⊢ B ∈ ℝ * ∧ d + A ∈ ℝ * → if B ≤ d + A B d + A ≤ B
55 53 37 54 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → if B ≤ d + A B d + A ≤ B
56 iooss2 ⊢ B ∈ ℝ * ∧ if B ≤ d + A B d + A ≤ B → A if B ≤ d + A B d + A ⊆ A B
57 53 55 56 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → A if B ≤ d + A B d + A ⊆ A B
58 sseqin2 ⊢ A if B ≤ d + A B d + A ⊆ A B ↔ A B ∩ A if B ≤ d + A B d + A = A if B ≤ d + A B d + A
59 57 58 sylib ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → A B ∩ A if B ≤ d + A B d + A = A if B ≤ d + A B d + A
60 52 59 eqtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → v ∈ A B | v − A < d = A if B ≤ d + A B d + A
61 60 eleq2d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → v ∈ v ∈ A B | v − A < d ↔ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A
62 20 61 bitr3id ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → v ∈ A B ∧ v − A < d ↔ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A
63 lbioo ⊢ ¬ A ∈ A B
64 eleq1 ⊢ y = A → y ∈ A B ↔ A ∈ A B
65 63 64 mtbiri ⊢ y = A → ¬ y ∈ A B
66 65 necon2ai ⊢ y ∈ A B → y ≠ A
67 66 biantrurd ⊢ y ∈ A B → y − A < d ↔ y ≠ A ∧ y − A < d
68 67 bicomd ⊢ y ∈ A B → y ≠ A ∧ y − A < d ↔ y − A < d
69 fveq2 ⊢ z = y → F ℝ ′ ⁡ z = F ℝ ′ ⁡ y
70 fveq2 ⊢ z = y → G ℝ ′ ⁡ z = G ℝ ′ ⁡ y
71 69 70 oveq12d ⊢ z = y → F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z = F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y
72 eqid ⊢ z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z = z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z
73 ovex ⊢ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ∈ V
74 71 72 73 fvmpt3i ⊢ y ∈ A B → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y = F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y
75 74 fvoveq1d ⊢ y ∈ A B → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C = F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C
76 75 breq1d ⊢ y ∈ A B → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 ↔ F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2
77 68 76 imbi12d ⊢ y ∈ A B → y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 ↔ y − A < d → F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2
78 77 ralbiia ⊢ ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 ↔ ∀ y ∈ A B y − A < d → F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2
79 fvoveq1 ⊢ v = y → v − A = y − A
80 79 breq1d ⊢ v = y → v − A < d ↔ y − A < d
81 80 ralrab ⊢ ∀ y ∈ v ∈ A B | v − A < d F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 ↔ ∀ y ∈ A B y − A < d → F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2
82 78 81 bitr4i ⊢ ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 ↔ ∀ y ∈ v ∈ A B | v − A < d F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2
83 60 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A → v ∈ A B | v − A < d = A if B ≤ d + A B d + A
84 83 raleqdv ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A → ∀ y ∈ v ∈ A B | v − A < d F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 ↔ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2
85 1 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → A ∈ ℝ
86 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → B ∈ ℝ *
87 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → A < B
88 4 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → F : A B ⟶ ℝ
89 5 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → G : A B ⟶ ℝ
90 6 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → dom ⁡ F ℝ ′ = A B
91 7 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → dom ⁡ G ℝ ′ = A B
92 8 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → 0 ∈ F lim ℂ A
93 9 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → 0 ∈ G lim ℂ A
94 10 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → ¬ 0 ∈ ran ⁡ G
95 11 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → ¬ 0 ∈ ran ⁡ G ℝ ′
96 12 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → C ∈ z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z lim ℂ A
97 14 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → x 2 ∈ ℝ +
98 85 rexrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → A ∈ ℝ *
99 simprll ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → d ∈ ℝ +
100 99 rpred ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → d ∈ ℝ
101 100 85 readdcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → d + A ∈ ℝ
102 iocssre ⊢ A ∈ ℝ * ∧ d + A ∈ ℝ → A d + A ⊆ ℝ
103 98 101 102 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → A d + A ⊆ ℝ
104 86 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 ∧ B ≤ d + A → B ∈ ℝ *
105 100 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 ∧ ¬ B ≤ d + A → d ∈ ℝ
106 85 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 ∧ ¬ B ≤ d + A → A ∈ ℝ
107 105 106 readdcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 ∧ ¬ B ≤ d + A → d + A ∈ ℝ
108 107 rexrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 ∧ ¬ B ≤ d + A → d + A ∈ ℝ *
109 104 108 ifclda ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → if B ≤ d + A B d + A ∈ ℝ *
110 85 99 ltaddrp2d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → A < d + A
111 101 rexrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → d + A ∈ ℝ *
112 xrltmin ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * ∧ d + A ∈ ℝ * → A < if B ≤ d + A B d + A ↔ A < B ∧ A < d + A
113 98 86 111 112 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → A < if B ≤ d + A B d + A ↔ A < B ∧ A < d + A
114 87 110 113 mpbir2and ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → A < if B ≤ d + A B d + A
115 xrmin2 ⊢ B ∈ ℝ * ∧ d + A ∈ ℝ * → if B ≤ d + A B d + A ≤ d + A
116 86 111 115 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → if B ≤ d + A B d + A ≤ d + A
117 elioc1 ⊢ A ∈ ℝ * ∧ d + A ∈ ℝ * → if B ≤ d + A B d + A ∈ A d + A ↔ if B ≤ d + A B d + A ∈ ℝ * ∧ A < if B ≤ d + A B d + A ∧ if B ≤ d + A B d + A ≤ d + A
118 98 111 117 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → if B ≤ d + A B d + A ∈ A d + A ↔ if B ≤ d + A B d + A ∈ ℝ * ∧ A < if B ≤ d + A B d + A ∧ if B ≤ d + A B d + A ≤ d + A
119 109 114 116 118 mpbir3and ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → if B ≤ d + A B d + A ∈ A d + A
120 103 119 sseldd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → if B ≤ d + A B d + A ∈ ℝ
121 86 111 54 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → if B ≤ d + A B d + A ≤ B
122 simprlr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → v ∈ A if B ≤ d + A B d + A
123 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2
124 eqid ⊢ A + r 2 = A + r 2
125 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 120 121 122 123 124 lhop1lem ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → F ⁡ v G ⁡ v − C < 2 ⁢ x 2
126 13 rpcnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → x ∈ ℂ
127 2cnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → 2 ∈ ℂ
128 2ne0 ⊢ 2 ≠ 0
129 128 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → 2 ≠ 0
130 126 127 129 divcan2d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → 2 ⁢ x 2 = x
131 130 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → 2 ⁢ x 2 = x
132 125 131 breqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A ∧ ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → F ⁡ v G ⁡ v − C < x
133 132 expr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A → ∀ y ∈ A if B ≤ d + A B d + A F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → F ⁡ v G ⁡ v − C < x
134 84 133 sylbid ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A → ∀ y ∈ v ∈ A B | v − A < d F ℝ ′ ⁡ y G ℝ ′ ⁡ y − C < x 2 → F ⁡ v G ⁡ v − C < x
135 82 134 biimtrid ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A if B ≤ d + A B d + A → ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → F ⁡ v G ⁡ v − C < x
136 135 expr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → v ∈ A if B ≤ d + A B d + A → ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → F ⁡ v G ⁡ v − C < x
137 62 136 sylbid ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → v ∈ A B ∧ v − A < d → ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → F ⁡ v G ⁡ v − C < x
138 137 expdimp ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v − A < d → ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → F ⁡ v G ⁡ v − C < x
139 fveq2 ⊢ z = v → F ⁡ z = F ⁡ v
140 fveq2 ⊢ z = v → G ⁡ z = G ⁡ v
141 139 140 oveq12d ⊢ z = v → F ⁡ z G ⁡ z = F ⁡ v G ⁡ v
142 eqid ⊢ z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z = z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z
143 ovex ⊢ F ⁡ z G ⁡ z ∈ V
144 141 142 143 fvmpt3i ⊢ v ∈ A B → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v = F ⁡ v G ⁡ v
145 144 fvoveq1d ⊢ v ∈ A B → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C = F ⁡ v G ⁡ v − C
146 145 breq1d ⊢ v ∈ A B → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C < x ↔ F ⁡ v G ⁡ v − C < x
147 146 imbi2d ⊢ v ∈ A B → ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C < x ↔ ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → F ⁡ v G ⁡ v − C < x
148 147 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C < x ↔ ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → F ⁡ v G ⁡ v − C < x
149 138 148 sylibrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v − A < d → ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C < x
150 149 adantld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → v ≠ A ∧ v − A < d → ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C < x
151 150 com23 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + ∧ v ∈ A B → ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → v ≠ A ∧ v − A < d → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C < x
152 151 ralrimdva ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ d ∈ ℝ + → ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → ∀ v ∈ A B v ≠ A ∧ v − A < d → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C < x
153 152 reximdva ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < x 2 → ∃ d ∈ ℝ + ∀ v ∈ A B v ≠ A ∧ v − A < d → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C < x
154 19 153 syld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∀ e ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < e → ∃ d ∈ ℝ + ∀ v ∈ A B v ≠ A ∧ v − A < d → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C < x
155 154 ralrimdva ⊢ φ → ∀ e ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < e → ∀ x ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ v ∈ A B v ≠ A ∧ v − A < d → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C < x
156 155 anim2d ⊢ φ → C ∈ ℂ ∧ ∀ e ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < e → C ∈ ℂ ∧ ∀ x ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ v ∈ A B v ≠ A ∧ v − A < d → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C < x
157 dvf ⊢ F ℝ ′ : dom ⁡ F ℝ ′ ⟶ ℂ
158 6 feq2d ⊢ φ → F ℝ ′ : dom ⁡ F ℝ ′ ⟶ ℂ ↔ F ℝ ′ : A B ⟶ ℂ
159 157 158 mpbii ⊢ φ → F ℝ ′ : A B ⟶ ℂ
160 159 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ z ∈ A B → F ℝ ′ ⁡ z ∈ ℂ
161 dvf ⊢ G ℝ ′ : dom ⁡ G ℝ ′ ⟶ ℂ
162 7 feq2d ⊢ φ → G ℝ ′ : dom ⁡ G ℝ ′ ⟶ ℂ ↔ G ℝ ′ : A B ⟶ ℂ
163 161 162 mpbii ⊢ φ → G ℝ ′ : A B ⟶ ℂ
164 163 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ z ∈ A B → G ℝ ′ ⁡ z ∈ ℂ
165 11 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ A B → ¬ 0 ∈ ran ⁡ G ℝ ′
166 163 ffnd ⊢ φ → G ℝ ′ Fn A B
167 fnfvelrn ⊢ G ℝ ′ Fn A B ∧ z ∈ A B → G ℝ ′ ⁡ z ∈ ran ⁡ G ℝ ′
168 166 167 sylan ⊢ φ ∧ z ∈ A B → G ℝ ′ ⁡ z ∈ ran ⁡ G ℝ ′
169 eleq1 ⊢ G ℝ ′ ⁡ z = 0 → G ℝ ′ ⁡ z ∈ ran ⁡ G ℝ ′ ↔ 0 ∈ ran ⁡ G ℝ ′
170 168 169 syl5ibcom ⊢ φ ∧ z ∈ A B → G ℝ ′ ⁡ z = 0 → 0 ∈ ran ⁡ G ℝ ′
171 170 necon3bd ⊢ φ ∧ z ∈ A B → ¬ 0 ∈ ran ⁡ G ℝ ′ → G ℝ ′ ⁡ z ≠ 0
172 165 171 mpd ⊢ φ ∧ z ∈ A B → G ℝ ′ ⁡ z ≠ 0
173 160 164 172 divcld ⊢ φ ∧ z ∈ A B → F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ∈ ℂ
174 173 fmpttd ⊢ φ → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z : A B ⟶ ℂ
175 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
176 25 175 sstri ⊢ A B ⊆ ℂ
177 176 a1i ⊢ φ → A B ⊆ ℂ
178 1 recnd ⊢ φ → A ∈ ℂ
179 174 177 178 ellimc3 ⊢ φ → C ∈ z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z lim ℂ A ↔ C ∈ ℂ ∧ ∀ e ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ A B y ≠ A ∧ y − A < d → z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z ⁡ y − C < e
180 4 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ z ∈ A B → F ⁡ z ∈ ℝ
181 180 recnd ⊢ φ ∧ z ∈ A B → F ⁡ z ∈ ℂ
182 5 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ z ∈ A B → G ⁡ z ∈ ℝ
183 182 recnd ⊢ φ ∧ z ∈ A B → G ⁡ z ∈ ℂ
184 10 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ A B → ¬ 0 ∈ ran ⁡ G
185 5 ffnd ⊢ φ → G Fn A B
186 fnfvelrn ⊢ G Fn A B ∧ z ∈ A B → G ⁡ z ∈ ran ⁡ G
187 185 186 sylan ⊢ φ ∧ z ∈ A B → G ⁡ z ∈ ran ⁡ G
188 eleq1 ⊢ G ⁡ z = 0 → G ⁡ z ∈ ran ⁡ G ↔ 0 ∈ ran ⁡ G
189 187 188 syl5ibcom ⊢ φ ∧ z ∈ A B → G ⁡ z = 0 → 0 ∈ ran ⁡ G
190 189 necon3bd ⊢ φ ∧ z ∈ A B → ¬ 0 ∈ ran ⁡ G → G ⁡ z ≠ 0
191 184 190 mpd ⊢ φ ∧ z ∈ A B → G ⁡ z ≠ 0
192 181 183 191 divcld ⊢ φ ∧ z ∈ A B → F ⁡ z G ⁡ z ∈ ℂ
193 192 fmpttd ⊢ φ → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z : A B ⟶ ℂ
194 193 177 178 ellimc3 ⊢ φ → C ∈ z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z lim ℂ A ↔ C ∈ ℂ ∧ ∀ x ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ v ∈ A B v ≠ A ∧ v − A < d → z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z ⁡ v − C < x
195 156 179 194 3imtr4d ⊢ φ → C ∈ z ∈ A B ⟼ F ℝ ′ ⁡ z G ℝ ′ ⁡ z lim ℂ A → C ∈ z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z lim ℂ A
196 12 195 mpd ⊢ φ → C ∈ z ∈ A B ⟼ F ⁡ z G ⁡ z lim ℂ A