Metamath Proof Explorer


Theorem rlimcn3

Description: Image of a limit under a continuous map, two-arg version. Originally a subproof of rlimcn2 . (Contributed by SN, 27-Sep-2024)

Ref Expression
Hypotheses rlimcn3.1a ⊢ φ ∧ z ∈ A → B ∈ X
rlimcn3.1b ⊢ φ ∧ z ∈ A → C ∈ Y
rlimcn3.1c ⊢ φ ∧ z ∈ A → B F C ∈ ℂ
rlimcn3.2 ⊢ φ → R F S ∈ ℂ
rlimcn3.3a ⊢ φ → z ∈ A ⟼ B ⇝ℝ R
rlimcn3.3b ⊢ φ → z ∈ A ⟼ C ⇝ℝ S
rlimcn3.4 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ r ∈ ℝ + ∃ s ∈ ℝ + ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x
Assertion rlimcn3 ⊢ φ → z ∈ A ⟼ B F C ⇝ℝ R F S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rlimcn3.1a ⊢ φ ∧ z ∈ A → B ∈ X
2 rlimcn3.1b ⊢ φ ∧ z ∈ A → C ∈ Y
3 rlimcn3.1c ⊢ φ ∧ z ∈ A → B F C ∈ ℂ
4 rlimcn3.2 ⊢ φ → R F S ∈ ℂ
5 rlimcn3.3a ⊢ φ → z ∈ A ⟼ B ⇝ℝ R
6 rlimcn3.3b ⊢ φ → z ∈ A ⟼ C ⇝ℝ S
7 rlimcn3.4 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ r ∈ ℝ + ∃ s ∈ ℝ + ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x
8 1 ralrimiva ⊢ φ → ∀ z ∈ A B ∈ X
9 8 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + → ∀ z ∈ A B ∈ X
10 simprl ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + → r ∈ ℝ +
11 5 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + → z ∈ A ⟼ B ⇝ℝ R
12 9 10 11 rlimi ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + → ∃ a ∈ ℝ ∀ z ∈ A a ≤ z → B − R < r
13 2 ralrimiva ⊢ φ → ∀ z ∈ A C ∈ Y
14 13 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + → ∀ z ∈ A C ∈ Y
15 simprr ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + → s ∈ ℝ +
16 6 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + → z ∈ A ⟼ C ⇝ℝ S
17 14 15 16 rlimi ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + → ∃ b ∈ ℝ ∀ z ∈ A b ≤ z → C − S < s
18 reeanv ⊢ ∃ a ∈ ℝ ∃ b ∈ ℝ ∀ z ∈ A a ≤ z → B − R < r ∧ ∀ z ∈ A b ≤ z → C − S < s ↔ ∃ a ∈ ℝ ∀ z ∈ A a ≤ z → B − R < r ∧ ∃ b ∈ ℝ ∀ z ∈ A b ≤ z → C − S < s
19 r19.26 ⊢ ∀ z ∈ A a ≤ z → B − R < r ∧ b ≤ z → C − S < s ↔ ∀ z ∈ A a ≤ z → B − R < r ∧ ∀ z ∈ A b ≤ z → C − S < s
20 anim12 ⊢ a ≤ z → B − R < r ∧ b ≤ z → C − S < s → a ≤ z ∧ b ≤ z → B − R < r ∧ C − S < s
21 simplrl ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ z ∈ A → a ∈ ℝ
22 simplrr ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ z ∈ A → b ∈ ℝ
23 eqid ⊢ z ∈ A ⟼ B = z ∈ A ⟼ B
24 23 1 dmmptd ⊢ φ → dom ⁡ z ∈ A ⟼ B = A
25 rlimss ⊢ z ∈ A ⟼ B ⇝ℝ R → dom ⁡ z ∈ A ⟼ B ⊆ ℝ
26 5 25 syl ⊢ φ → dom ⁡ z ∈ A ⟼ B ⊆ ℝ
27 24 26 eqsstrrd ⊢ φ → A ⊆ ℝ
28 27 ad2antrr ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ → A ⊆ ℝ
29 28 sselda ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ z ∈ A → z ∈ ℝ
30 maxle ⊢ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → if a ≤ b b a ≤ z ↔ a ≤ z ∧ b ≤ z
31 21 22 29 30 syl3anc ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ z ∈ A → if a ≤ b b a ≤ z ↔ a ≤ z ∧ b ≤ z
32 31 imbi1d ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ z ∈ A → if a ≤ b b a ≤ z → B − R < r ∧ C − S < s ↔ a ≤ z ∧ b ≤ z → B − R < r ∧ C − S < s
33 20 32 imbitrrid ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ z ∈ A → a ≤ z → B − R < r ∧ b ≤ z → C − S < s → if a ≤ b b a ≤ z → B − R < r ∧ C − S < s
34 33 ralimdva ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ → ∀ z ∈ A a ≤ z → B − R < r ∧ b ≤ z → C − S < s → ∀ z ∈ A if a ≤ b b a ≤ z → B − R < r ∧ C − S < s
35 ifcl ⊢ b ∈ ℝ ∧ a ∈ ℝ → if a ≤ b b a ∈ ℝ
36 35 ancoms ⊢ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ → if a ≤ b b a ∈ ℝ
37 36 ad2antlr ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → if a ≤ b b a ∈ ℝ
38 1 adantlr ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ z ∈ A → B ∈ X
39 2 adantlr ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ z ∈ A → C ∈ Y
40 38 39 jca ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ z ∈ A → B ∈ X ∧ C ∈ Y
41 fvoveq1 ⊢ u = B → u − R = B − R
42 41 breq1d ⊢ u = B → u − R < r ↔ B − R < r
43 42 anbi1d ⊢ u = B → u − R < r ∧ v − S < s ↔ B − R < r ∧ v − S < s
44 oveq1 ⊢ u = B → u F v = B F v
45 44 fvoveq1d ⊢ u = B → u F v − R F S = B F v − R F S
46 45 breq1d ⊢ u = B → u F v − R F S < x ↔ B F v − R F S < x
47 43 46 imbi12d ⊢ u = B → u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x ↔ B − R < r ∧ v − S < s → B F v − R F S < x
48 fvoveq1 ⊢ v = C → v − S = C − S
49 48 breq1d ⊢ v = C → v − S < s ↔ C − S < s
50 49 anbi2d ⊢ v = C → B − R < r ∧ v − S < s ↔ B − R < r ∧ C − S < s
51 oveq2 ⊢ v = C → B F v = B F C
52 51 fvoveq1d ⊢ v = C → B F v − R F S = B F C − R F S
53 52 breq1d ⊢ v = C → B F v − R F S < x ↔ B F C − R F S < x
54 50 53 imbi12d ⊢ v = C → B − R < r ∧ v − S < s → B F v − R F S < x ↔ B − R < r ∧ C − S < s → B F C − R F S < x
55 47 54 rspc2va ⊢ B ∈ X ∧ C ∈ Y ∧ ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → B − R < r ∧ C − S < s → B F C − R F S < x
56 40 55 sylan ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ z ∈ A ∧ ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → B − R < r ∧ C − S < s → B F C − R F S < x
57 56 imim2d ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ z ∈ A ∧ ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → if a ≤ b b a ≤ z → B − R < r ∧ C − S < s → if a ≤ b b a ≤ z → B F C − R F S < x
58 57 an32s ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x ∧ z ∈ A → if a ≤ b b a ≤ z → B − R < r ∧ C − S < s → if a ≤ b b a ≤ z → B F C − R F S < x
59 58 ralimdva ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → ∀ z ∈ A if a ≤ b b a ≤ z → B − R < r ∧ C − S < s → ∀ z ∈ A if a ≤ b b a ≤ z → B F C − R F S < x
60 59 adantlr ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → ∀ z ∈ A if a ≤ b b a ≤ z → B − R < r ∧ C − S < s → ∀ z ∈ A if a ≤ b b a ≤ z → B F C − R F S < x
61 breq1 ⊢ c = if a ≤ b b a → c ≤ z ↔ if a ≤ b b a ≤ z
62 61 rspceaimv ⊢ if a ≤ b b a ∈ ℝ ∧ ∀ z ∈ A if a ≤ b b a ≤ z → B F C − R F S < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
63 37 60 62 syl6an ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → ∀ z ∈ A if a ≤ b b a ≤ z → B − R < r ∧ C − S < s → ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
64 63 ex ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ → ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → ∀ z ∈ A if a ≤ b b a ≤ z → B − R < r ∧ C − S < s → ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
65 64 com23 ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ → ∀ z ∈ A if a ≤ b b a ≤ z → B − R < r ∧ C − S < s → ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
66 34 65 syld ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ → ∀ z ∈ A a ≤ z → B − R < r ∧ b ≤ z → C − S < s → ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
67 19 66 biimtrrid ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + ∧ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ → ∀ z ∈ A a ≤ z → B − R < r ∧ ∀ z ∈ A b ≤ z → C − S < s → ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
68 67 rexlimdvva ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + → ∃ a ∈ ℝ ∃ b ∈ ℝ ∀ z ∈ A a ≤ z → B − R < r ∧ ∀ z ∈ A b ≤ z → C − S < s → ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
69 18 68 biimtrrid ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + → ∃ a ∈ ℝ ∀ z ∈ A a ≤ z → B − R < r ∧ ∃ b ∈ ℝ ∀ z ∈ A b ≤ z → C − S < s → ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
70 12 17 69 mp2and ⊢ φ ∧ r ∈ ℝ + ∧ s ∈ ℝ + → ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
71 70 rexlimdvva ⊢ φ → ∃ r ∈ ℝ + ∃ s ∈ ℝ + ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
72 71 imp ⊢ φ ∧ ∃ r ∈ ℝ + ∃ s ∈ ℝ + ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y u − R < r ∧ v − S < s → u F v − R F S < x → ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
73 7 72 syldan ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
74 73 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ + ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
75 3 ralrimiva ⊢ φ → ∀ z ∈ A B F C ∈ ℂ
76 75 27 4 rlim2 ⊢ φ → z ∈ A ⟼ B F C ⇝ℝ R F S ↔ ∀ x ∈ ℝ + ∃ c ∈ ℝ ∀ z ∈ A c ≤ z → B F C − R F S < x
77 74 76 mpbird ⊢ φ → z ∈ A ⟼ B F C ⇝ℝ R F S