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Theorem limsupubuz

Description: For a real-valued function on a set of upper integers, if the superior limit is not +oo , then the function is bounded above. (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021)

Ref Expression
Hypotheses limsupubuz.j _ j F
limsupubuz.z Z = M
limsupubuz.f φ F : Z
limsupubuz.n φ lim sup F +∞
Assertion limsupubuz φ x j Z F j x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 limsupubuz.j _ j F
2 limsupubuz.z Z = M
3 limsupubuz.f φ F : Z
4 limsupubuz.n φ lim sup F +∞
5 nfv l φ
6 nfcv _ l F
7 uzssre M
8 2 7 eqsstri Z
9 8 a1i φ Z
10 3 frexr φ F : Z *
11 5 6 9 10 4 limsupub φ y k l Z k l F l y
12 11 adantr φ M y k l Z k l F l y
13 nfv l M
14 5 13 nfan l φ M
15 nfv l y
16 14 15 nfan l φ M y
17 nfv l k
18 16 17 nfan l φ M y k
19 nfra1 l l Z k l F l y
20 18 19 nfan l φ M y k l Z k l F l y
21 nfmpt1 _ l l M if k M M k F l
22 21 nfrn _ l ran l M if k M M k F l
23 nfcv _ l
24 nfcv _ l <
25 22 23 24 nfsup _ l sup ran l M if k M M k F l <
26 nfcv _ l
27 nfcv _ l y
28 25 26 27 nfbr l sup ran l M if k M M k F l < y
29 28 27 25 nfif _ l if sup ran l M if k M M k F l < y y sup ran l M if k M M k F l <
30 breq2 l = i k l k i
31 fveq2 l = i F l = F i
32 31 breq1d l = i F l y F i y
33 30 32 imbi12d l = i k l F l y k i F i y
34 33 cbvralvw l Z k l F l y i Z k i F i y
35 34 biimpi l Z k l F l y i Z k i F i y
36 35 adantl φ M y k l Z k l F l y i Z k i F i y
37 simp-4r φ M y k i Z k i F i y M
38 36 37 syldan φ M y k l Z k l F l y M
39 3 ad4antr φ M y k i Z k i F i y F : Z
40 36 39 syldan φ M y k l Z k l F l y F : Z
41 simpllr φ M y k i Z k i F i y y
42 36 41 syldan φ M y k l Z k l F l y y
43 simplr φ M y k i Z k i F i y k
44 36 43 syldan φ M y k l Z k l F l y k
45 34 biimpri i Z k i F i y l Z k l F l y
46 36 45 syl φ M y k l Z k l F l y l Z k l F l y
47 eqid if k M M k = if k M M k
48 eqid sup ran l M if k M M k F l < = sup ran l M if k M M k F l <
49 eqid if sup ran l M if k M M k F l < y y sup ran l M if k M M k F l < = if sup ran l M if k M M k F l < y y sup ran l M if k M M k F l <
50 20 29 38 2 40 42 44 46 47 48 49 limsupubuzlem φ M y k l Z k l F l y x l Z F l x
51 50 rexlimdva2 φ M y k l Z k l F l y x l Z F l x
52 51 rexlimdva φ M y k l Z k l F l y x l Z F l x
53 12 52 mpd φ M x l Z F l x
54 2 a1i ¬ M Z = M
55 uz0 ¬ M M =
56 54 55 eqtrd ¬ M Z =
57 0red Z = 0
58 rzal Z = l Z F l 0
59 brralrspcev 0 l Z F l 0 x l Z F l x
60 57 58 59 syl2anc Z = x l Z F l x
61 56 60 syl ¬ M x l Z F l x
62 61 adantl φ ¬ M x l Z F l x
63 53 62 pm2.61dan φ x l Z F l x
64 nfcv _ j l
65 1 64 nffv _ j F l
66 nfcv _ j
67 nfcv _ j x
68 65 66 67 nfbr j F l x
69 nfv l F j x
70 fveq2 l = j F l = F j
71 70 breq1d l = j F l x F j x
72 68 69 71 cbvralw l Z F l x j Z F j x
73 72 rexbii x l Z F l x x j Z F j x
74 63 73 sylib φ x j Z F j x