Metamath Proof Explorer


Theorem rlimcn1

Description: Image of a limit under a continuous map. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Sep-2014)

Ref Expression
Hypotheses rlimcn1.1 ⊢ φ → G : A ⟶ X
rlimcn1.2 ⊢ φ → C ∈ X
rlimcn1.3 ⊢ φ → G ⇝ℝ C
rlimcn1.4 ⊢ φ → F : X ⟶ ℂ
rlimcn1.5 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ y ∈ ℝ + ∀ z ∈ X z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x
Assertion rlimcn1 ⊢ φ → F ∘ G ⇝ℝ F ⁡ C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rlimcn1.1 ⊢ φ → G : A ⟶ X
2 rlimcn1.2 ⊢ φ → C ∈ X
3 rlimcn1.3 ⊢ φ → G ⇝ℝ C
4 rlimcn1.4 ⊢ φ → F : X ⟶ ℂ
5 rlimcn1.5 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ y ∈ ℝ + ∀ z ∈ X z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x
6 1 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ w ∈ A → G ⁡ w ∈ X
7 1 feqmptd ⊢ φ → G = w ∈ A ⟼ G ⁡ w
8 4 feqmptd ⊢ φ → F = v ∈ X ⟼ F ⁡ v
9 fveq2 ⊢ v = G ⁡ w → F ⁡ v = F ⁡ G ⁡ w
10 6 7 8 9 fmptco ⊢ φ → F ∘ G = w ∈ A ⟼ F ⁡ G ⁡ w
11 fvexd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → G ⁡ w ∈ V
12 11 ralrimiva ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → ∀ w ∈ A G ⁡ w ∈ V
13 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → y ∈ ℝ +
14 7 3 eqbrtrrd ⊢ φ → w ∈ A ⟼ G ⁡ w ⇝ℝ C
15 14 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → w ∈ A ⟼ G ⁡ w ⇝ℝ C
16 12 13 15 rlimi ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → ∃ c ∈ ℝ ∀ w ∈ A c ≤ w → G ⁡ w − C < y
17 fvoveq1 ⊢ z = G ⁡ w → z − C = G ⁡ w − C
18 17 breq1d ⊢ z = G ⁡ w → z − C < y ↔ G ⁡ w − C < y
19 18 imbrov2fvoveq ⊢ z = G ⁡ w → z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x ↔ G ⁡ w − C < y → F ⁡ G ⁡ w − F ⁡ C < x
20 simplrr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ ∀ z ∈ X z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x ∧ w ∈ A → ∀ z ∈ X z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x
21 6 ad4ant14 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ ∀ z ∈ X z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x ∧ w ∈ A → G ⁡ w ∈ X
22 19 20 21 rspcdva ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ ∀ z ∈ X z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x ∧ w ∈ A → G ⁡ w − C < y → F ⁡ G ⁡ w − F ⁡ C < x
23 22 imim2d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ ∀ z ∈ X z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x ∧ w ∈ A → c ≤ w → G ⁡ w − C < y → c ≤ w → F ⁡ G ⁡ w − F ⁡ C < x
24 23 ralimdva ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ ∀ z ∈ X z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x → ∀ w ∈ A c ≤ w → G ⁡ w − C < y → ∀ w ∈ A c ≤ w → F ⁡ G ⁡ w − F ⁡ C < x
25 24 reximdv ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ ∀ z ∈ X z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ w ∈ A c ≤ w → G ⁡ w − C < y → ∃ c ∈ ℝ ∀ w ∈ A c ≤ w → F ⁡ G ⁡ w − F ⁡ C < x
26 25 expr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → ∀ z ∈ X z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ w ∈ A c ≤ w → G ⁡ w − C < y → ∃ c ∈ ℝ ∀ w ∈ A c ≤ w → F ⁡ G ⁡ w − F ⁡ C < x
27 16 26 mpid ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → ∀ z ∈ X z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ w ∈ A c ≤ w → F ⁡ G ⁡ w − F ⁡ C < x
28 27 rexlimdva ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ y ∈ ℝ + ∀ z ∈ X z − C < y → F ⁡ z − F ⁡ C < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ w ∈ A c ≤ w → F ⁡ G ⁡ w − F ⁡ C < x
29 5 28 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ c ∈ ℝ ∀ w ∈ A c ≤ w → F ⁡ G ⁡ w − F ⁡ C < x
30 29 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ + ∃ c ∈ ℝ ∀ w ∈ A c ≤ w → F ⁡ G ⁡ w − F ⁡ C < x
31 4 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ G ⁡ w ∈ X → F ⁡ G ⁡ w ∈ ℂ
32 6 31 syldan ⊢ φ ∧ w ∈ A → F ⁡ G ⁡ w ∈ ℂ
33 32 ralrimiva ⊢ φ → ∀ w ∈ A F ⁡ G ⁡ w ∈ ℂ
34 1 fdmd ⊢ φ → dom ⁡ G = A
35 rlimss ⊢ G ⇝ℝ C → dom ⁡ G ⊆ ℝ
36 3 35 syl ⊢ φ → dom ⁡ G ⊆ ℝ
37 34 36 eqsstrrd ⊢ φ → A ⊆ ℝ
38 4 2 ffvelcdmd ⊢ φ → F ⁡ C ∈ ℂ
39 33 37 38 rlim2 ⊢ φ → w ∈ A ⟼ F ⁡ G ⁡ w ⇝ℝ F ⁡ C ↔ ∀ x ∈ ℝ + ∃ c ∈ ℝ ∀ w ∈ A c ≤ w → F ⁡ G ⁡ w − F ⁡ C < x
40 30 39 mpbird ⊢ φ → w ∈ A ⟼ F ⁡ G ⁡ w ⇝ℝ F ⁡ C
41 10 40 eqbrtrd ⊢ φ → F ∘ G ⇝ℝ F ⁡ C