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Theorem lmff

Description: If F converges, there is some upper integer set on which F is a total function. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Dec-2013)

Ref Expression
Hypotheses lmff.1 ⊢ Z = ℤ ≥ M
lmff.3 ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
lmff.4 ⊢ φ → M ∈ ℤ
lmff.5 ⊢ φ → F ∈ dom ⁡ ⇝t ⁡ J
Assertion lmff ⊢ φ → ∃ j ∈ Z F ↾ ℤ ≥ j : ℤ ≥ j ⟶ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lmff.1 ⊢ Z = ℤ ≥ M
2 lmff.3 ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
3 lmff.4 ⊢ φ → M ∈ ℤ
4 lmff.5 ⊢ φ → F ∈ dom ⁡ ⇝t ⁡ J
5 eldm2g ⊢ F ∈ dom ⁡ ⇝t ⁡ J → F ∈ dom ⁡ ⇝t ⁡ J ↔ ∃ y F y ∈ ⇝t ⁡ J
6 5 ibi ⊢ F ∈ dom ⁡ ⇝t ⁡ J → ∃ y F y ∈ ⇝t ⁡ J
7 4 6 syl ⊢ φ → ∃ y F y ∈ ⇝t ⁡ J
8 df-br ⊢ F ⇝t ⁡ J y ↔ F y ∈ ⇝t ⁡ J
9 8 exbii ⊢ ∃ y F ⇝t ⁡ J y ↔ ∃ y F y ∈ ⇝t ⁡ J
10 7 9 sylibr ⊢ φ → ∃ y F ⇝t ⁡ J y
11 lmcl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ F ⇝t ⁡ J y → y ∈ X
12 2 11 sylan ⊢ φ ∧ F ⇝t ⁡ J y → y ∈ X
13 eleq2 ⊢ j = X → y ∈ j ↔ y ∈ X
14 feq3 ⊢ j = X → F ↾ x : x ⟶ j ↔ F ↾ x : x ⟶ X
15 14 rexbidv ⊢ j = X → ∃ x ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ x : x ⟶ j ↔ ∃ x ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ x : x ⟶ X
16 13 15 imbi12d ⊢ j = X → y ∈ j → ∃ x ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ x : x ⟶ j ↔ y ∈ X → ∃ x ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ x : x ⟶ X
17 2 lmbr ⊢ φ → F ⇝t ⁡ J y ↔ F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ y ∈ X ∧ ∀ j ∈ J y ∈ j → ∃ x ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ x : x ⟶ j
18 17 biimpa ⊢ φ ∧ F ⇝t ⁡ J y → F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ ∧ y ∈ X ∧ ∀ j ∈ J y ∈ j → ∃ x ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ x : x ⟶ j
19 18 simp3d ⊢ φ ∧ F ⇝t ⁡ J y → ∀ j ∈ J y ∈ j → ∃ x ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ x : x ⟶ j
20 toponmax ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X ∈ J
21 2 20 syl ⊢ φ → X ∈ J
22 21 adantr ⊢ φ ∧ F ⇝t ⁡ J y → X ∈ J
23 16 19 22 rspcdva ⊢ φ ∧ F ⇝t ⁡ J y → y ∈ X → ∃ x ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ x : x ⟶ X
24 12 23 mpd ⊢ φ ∧ F ⇝t ⁡ J y → ∃ x ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ x : x ⟶ X
25 10 24 exlimddv ⊢ φ → ∃ x ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ x : x ⟶ X
26 uzf ⊢ ℤ ≥ : ℤ ⟶ 𝒫 ℤ
27 ffn ⊢ ℤ ≥ : ℤ ⟶ 𝒫 ℤ → ℤ ≥ Fn ℤ
28 reseq2 ⊢ x = ℤ ≥ j → F ↾ x = F ↾ ℤ ≥ j
29 id ⊢ x = ℤ ≥ j → x = ℤ ≥ j
30 28 29 feq12d ⊢ x = ℤ ≥ j → F ↾ x : x ⟶ X ↔ F ↾ ℤ ≥ j : ℤ ≥ j ⟶ X
31 30 rexrn ⊢ ℤ ≥ Fn ℤ → ∃ x ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ x : x ⟶ X ↔ ∃ j ∈ ℤ F ↾ ℤ ≥ j : ℤ ≥ j ⟶ X
32 26 27 31 mp2b ⊢ ∃ x ∈ ran ⁡ ℤ ≥ F ↾ x : x ⟶ X ↔ ∃ j ∈ ℤ F ↾ ℤ ≥ j : ℤ ≥ j ⟶ X
33 25 32 sylib ⊢ φ → ∃ j ∈ ℤ F ↾ ℤ ≥ j : ℤ ≥ j ⟶ X
34 1 rexuz3 ⊢ M ∈ ℤ → ∃ j ∈ Z ∀ x ∈ ℤ ≥ j x ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ x ∈ X ↔ ∃ j ∈ ℤ ∀ x ∈ ℤ ≥ j x ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ x ∈ X
35 3 34 syl ⊢ φ → ∃ j ∈ Z ∀ x ∈ ℤ ≥ j x ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ x ∈ X ↔ ∃ j ∈ ℤ ∀ x ∈ ℤ ≥ j x ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ x ∈ X
36 18 simp1d ⊢ φ ∧ F ⇝t ⁡ J y → F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ
37 10 36 exlimddv ⊢ φ → F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ
38 pmfun ⊢ F ∈ X ↑ 𝑝𝑚 ℂ → Fun ⁡ F
39 37 38 syl ⊢ φ → Fun ⁡ F
40 ffvresb ⊢ Fun ⁡ F → F ↾ ℤ ≥ j : ℤ ≥ j ⟶ X ↔ ∀ x ∈ ℤ ≥ j x ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ x ∈ X
41 39 40 syl ⊢ φ → F ↾ ℤ ≥ j : ℤ ≥ j ⟶ X ↔ ∀ x ∈ ℤ ≥ j x ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ x ∈ X
42 41 rexbidv ⊢ φ → ∃ j ∈ Z F ↾ ℤ ≥ j : ℤ ≥ j ⟶ X ↔ ∃ j ∈ Z ∀ x ∈ ℤ ≥ j x ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ x ∈ X
43 41 rexbidv ⊢ φ → ∃ j ∈ ℤ F ↾ ℤ ≥ j : ℤ ≥ j ⟶ X ↔ ∃ j ∈ ℤ ∀ x ∈ ℤ ≥ j x ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ x ∈ X
44 35 42 43 3bitr4d ⊢ φ → ∃ j ∈ Z F ↾ ℤ ≥ j : ℤ ≥ j ⟶ X ↔ ∃ j ∈ ℤ F ↾ ℤ ≥ j : ℤ ≥ j ⟶ X
45 33 44 mpbird ⊢ φ → ∃ j ∈ Z F ↾ ℤ ≥ j : ℤ ≥ j ⟶ X