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Theorem o1co

Description: Sufficient condition for transforming the index set of an eventually bounded function. (Contributed by Mario Carneiro, 12-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses o1co.1 ⊢ φ → F : A ⟶ ℂ
o1co.2 ⊢ φ → F ∈ 𝑂⁡1
o1co.3 ⊢ φ → G : B ⟶ A
o1co.4 ⊢ φ → B ⊆ ℝ
o1co.5 ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ → ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → m ≤ G ⁡ y
Assertion o1co ⊢ φ → F ∘ G ∈ 𝑂⁡1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 o1co.1 ⊢ φ → F : A ⟶ ℂ
2 o1co.2 ⊢ φ → F ∈ 𝑂⁡1
3 o1co.3 ⊢ φ → G : B ⟶ A
4 o1co.4 ⊢ φ → B ⊆ ℝ
5 o1co.5 ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ → ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → m ≤ G ⁡ y
6 1 fdmd ⊢ φ → dom ⁡ F = A
7 o1dm ⊢ F ∈ 𝑂⁡1 → dom ⁡ F ⊆ ℝ
8 2 7 syl ⊢ φ → dom ⁡ F ⊆ ℝ
9 6 8 eqsstrrd ⊢ φ → A ⊆ ℝ
10 elo12 ⊢ F : A ⟶ ℂ ∧ A ⊆ ℝ → F ∈ 𝑂⁡1 ↔ ∃ m ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n
11 1 9 10 syl2anc ⊢ φ → F ∈ 𝑂⁡1 ↔ ∃ m ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n
12 2 11 mpbid ⊢ φ → ∃ m ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n
13 reeanv ⊢ ∃ x ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → m ≤ G ⁡ y ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n ↔ ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → m ≤ G ⁡ y ∧ ∃ n ∈ ℝ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n
14 3 ad3antrrr ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ → G : B ⟶ A
15 14 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ ∧ y ∈ B → G ⁡ y ∈ A
16 breq2 ⊢ z = G ⁡ y → m ≤ z ↔ m ≤ G ⁡ y
17 2fveq3 ⊢ z = G ⁡ y → F ⁡ z = F ⁡ G ⁡ y
18 17 breq1d ⊢ z = G ⁡ y → F ⁡ z ≤ n ↔ F ⁡ G ⁡ y ≤ n
19 16 18 imbi12d ⊢ z = G ⁡ y → m ≤ z → F ⁡ z ≤ n ↔ m ≤ G ⁡ y → F ⁡ G ⁡ y ≤ n
20 19 rspcva ⊢ G ⁡ y ∈ A ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n → m ≤ G ⁡ y → F ⁡ G ⁡ y ≤ n
21 15 20 sylan ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ ∧ y ∈ B ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n → m ≤ G ⁡ y → F ⁡ G ⁡ y ≤ n
22 21 an32s ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n ∧ y ∈ B → m ≤ G ⁡ y → F ⁡ G ⁡ y ≤ n
23 14 adantr ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n → G : B ⟶ A
24 fvco3 ⊢ G : B ⟶ A ∧ y ∈ B → F ∘ G ⁡ y = F ⁡ G ⁡ y
25 23 24 sylan ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n ∧ y ∈ B → F ∘ G ⁡ y = F ⁡ G ⁡ y
26 25 fveq2d ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n ∧ y ∈ B → F ∘ G ⁡ y = F ⁡ G ⁡ y
27 26 breq1d ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n ∧ y ∈ B → F ∘ G ⁡ y ≤ n ↔ F ⁡ G ⁡ y ≤ n
28 22 27 sylibrd ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n ∧ y ∈ B → m ≤ G ⁡ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
29 28 imim2d ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n ∧ y ∈ B → x ≤ y → m ≤ G ⁡ y → x ≤ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
30 29 ralimdva ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n → ∀ y ∈ B x ≤ y → m ≤ G ⁡ y → ∀ y ∈ B x ≤ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
31 30 expimpd ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ → ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n ∧ ∀ y ∈ B x ≤ y → m ≤ G ⁡ y → ∀ y ∈ B x ≤ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
32 31 ancomsd ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℝ → ∀ y ∈ B x ≤ y → m ≤ G ⁡ y ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n → ∀ y ∈ B x ≤ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
33 32 reximdva ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ → ∃ n ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → m ≤ G ⁡ y ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n → ∃ n ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
34 33 reximdva ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ → ∃ x ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → m ≤ G ⁡ y ∧ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n → ∃ x ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
35 13 34 biimtrrid ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ → ∃ x ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → m ≤ G ⁡ y ∧ ∃ n ∈ ℝ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n → ∃ x ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
36 5 35 mpand ⊢ φ ∧ m ∈ ℝ → ∃ n ∈ ℝ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n → ∃ x ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
37 36 rexlimdva ⊢ φ → ∃ m ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ z ∈ A m ≤ z → F ⁡ z ≤ n → ∃ x ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
38 12 37 mpd ⊢ φ → ∃ x ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
39 fco ⊢ F : A ⟶ ℂ ∧ G : B ⟶ A → F ∘ G : B ⟶ ℂ
40 1 3 39 syl2anc ⊢ φ → F ∘ G : B ⟶ ℂ
41 elo12 ⊢ F ∘ G : B ⟶ ℂ ∧ B ⊆ ℝ → F ∘ G ∈ 𝑂⁡1 ↔ ∃ x ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
42 40 4 41 syl2anc ⊢ φ → F ∘ G ∈ 𝑂⁡1 ↔ ∃ x ∈ ℝ ∃ n ∈ ℝ ∀ y ∈ B x ≤ y → F ∘ G ⁡ y ≤ n
43 38 42 mpbird ⊢ φ → F ∘ G ∈ 𝑂⁡1