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Theorem lmbr

Description: Express the binary relation "sequence F converges to point P " in a topological space. Definition 1.4-1 of Kreyszig p. 25. The condition F C_ ( CC X. X ) allows to use objects more general than sequences when convenient; see the comment in df-lm . (Contributed by Mario Carneiro, 14-Nov-2013)

Ref Expression
Hypothesis lmbr.2 ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
Assertion lmbr ⊢ φ → F ⇝t ⁡ J P ↔ F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ P ∈ X ∧ ∀ u ∈ J P ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lmbr.2 ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
2 lmfval ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → ⇝t ⁡ J = f x | f ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ x ∈ X ∧ ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u
3 1 2 syl ⊢ φ → ⇝t ⁡ J = f x | f ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ x ∈ X ∧ ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u
4 3 breqd ⊢ φ → F ⇝t ⁡ J P ↔ F f x | f ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ x ∈ X ∧ ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u P
5 reseq1 ⊢ f = F → f ↾ y = F ↾ y
6 5 feq1d ⊢ f = F → f ↾ y : y ⟶ u ↔ F ↾ y : y ⟶ u
7 6 rexbidv ⊢ f = F → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u ↔ ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u
8 7 imbi2d ⊢ f = F → x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u ↔ x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u
9 8 ralbidv ⊢ f = F → ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u ↔ ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u
10 eleq1 ⊢ x = P → x ∈ u ↔ P ∈ u
11 10 imbi1d ⊢ x = P → x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u ↔ P ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u
12 11 ralbidv ⊢ x = P → ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u ↔ ∀ u ∈ J P ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u
13 9 12 sylan9bb ⊢ f = F ∧ x = P → ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u ↔ ∀ u ∈ J P ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u
14 df-3an ⊢ f ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ x ∈ X ∧ ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u ↔ f ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ x ∈ X ∧ ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u
15 14 opabbii ⊢ f x | f ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ x ∈ X ∧ ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u = f x | f ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ x ∈ X ∧ ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u
16 13 15 brab2a ⊢ F f x | f ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ x ∈ X ∧ ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u P ↔ F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ P ∈ X ∧ ∀ u ∈ J P ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u
17 df-3an ⊢ F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ P ∈ X ∧ ∀ u ∈ J P ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u ↔ F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ P ∈ X ∧ ∀ u ∈ J P ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u
18 16 17 bitr4i ⊢ F f x | f ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ x ∈ X ∧ ∀ u ∈ J x ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ f ↾ y : y ⟶ u P ↔ F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ P ∈ X ∧ ∀ u ∈ J P ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u
19 4 18 bitrdi ⊢ φ → F ⇝t ⁡ J P ↔ F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ P ∈ X ∧ ∀ u ∈ J P ∈ u → ∃ y ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ y : y ⟶ u