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Theorem lmclim2

Description: A sequence in a metric space converges to a point iff the distance between the point and the elements of the sequence converges to 0. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009) (Proof shortened by Mario Carneiro, 5-Jun-2014)

Ref Expression
Hypotheses lmclim2.2 φ D Met X
lmclim2.3 φ F : X
lmclim2.4 J = MetOpen D
lmclim2.5 G = x F x D Y
lmclim2.6 φ Y X
Assertion lmclim2 φ F t J Y G 0

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lmclim2.2 φ D Met X
2 lmclim2.3 φ F : X
3 lmclim2.4 J = MetOpen D
4 lmclim2.5 G = x F x D Y
5 lmclim2.6 φ Y X
6 metxmet D Met X D ∞Met X
7 1 6 syl φ D ∞Met X
8 nnuz = 1
9 1zzd φ 1
10 eqidd φ k F k = F k
11 3 7 8 9 10 2 lmmbrf φ F t J Y Y X x + j k j F k D Y < x
12 nnex V
13 12 mptex x F x D Y V
14 4 13 eqeltri G V
15 14 a1i φ G V
16 fveq2 x = k F x = F k
17 16 oveq1d x = k F x D Y = F k D Y
18 ovex F k D Y V
19 17 4 18 fvmpt k G k = F k D Y
20 19 adantl φ k G k = F k D Y
21 1 adantr φ k D Met X
22 2 ffvelrnda φ k F k X
23 5 adantr φ k Y X
24 metcl D Met X F k X Y X F k D Y
25 21 22 23 24 syl3anc φ k F k D Y
26 25 recnd φ k F k D Y
27 8 9 15 20 26 clim0c φ G 0 x + j k j F k D Y < x
28 eluznn j k j k
29 metge0 D Met X F k X Y X 0 F k D Y
30 21 22 23 29 syl3anc φ k 0 F k D Y
31 25 30 absidd φ k F k D Y = F k D Y
32 31 breq1d φ k F k D Y < x F k D Y < x
33 28 32 sylan2 φ j k j F k D Y < x F k D Y < x
34 33 anassrs φ j k j F k D Y < x F k D Y < x
35 34 ralbidva φ j k j F k D Y < x k j F k D Y < x
36 35 rexbidva φ j k j F k D Y < x j k j F k D Y < x
37 36 ralbidv φ x + j k j F k D Y < x x + j k j F k D Y < x
38 5 biantrurd φ x + j k j F k D Y < x Y X x + j k j F k D Y < x
39 27 37 38 3bitrrd φ Y X x + j k j F k D Y < x G 0
40 11 39 bitrd φ F t J Y G 0