Metamath Proof Explorer


Theorem rlimcnp2

Description: Relate a limit of a real-valued sequence at infinity to the continuity of the function S ( y ) = R ( 1 / y ) at zero. (Contributed by Mario Carneiro, 1-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses rlimcnp2.a φ A 0 +∞
rlimcnp2.0 φ 0 A
rlimcnp2.b φ B
rlimcnp2.c φ C
rlimcnp2.r φ y B S
rlimcnp2.d φ y + y B 1 y A
rlimcnp2.s y = 1 x S = R
rlimcnp2.j J = TopOpen fld
rlimcnp2.k K = J 𝑡 A
Assertion rlimcnp2 φ y B S C x A if x = 0 C R K CnP J 0

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rlimcnp2.a φ A 0 +∞
2 rlimcnp2.0 φ 0 A
3 rlimcnp2.b φ B
4 rlimcnp2.c φ C
5 rlimcnp2.r φ y B S
6 rlimcnp2.d φ y + y B 1 y A
7 rlimcnp2.s y = 1 x S = R
8 rlimcnp2.j J = TopOpen fld
9 rlimcnp2.k K = J 𝑡 A
10 inss1 B 1 +∞ B
11 resmpt B 1 +∞ B y B S B 1 +∞ = y B 1 +∞ S
12 10 11 mp1i φ y B S B 1 +∞ = y B 1 +∞ S
13 0xr 0 *
14 0lt1 0 < 1
15 df-ioo . = x * , y * z * | x < z z < y
16 df-ico . = x * , y * z * | x z z < y
17 xrltletr 0 * 1 * w * 0 < 1 1 w 0 < w
18 15 16 17 ixxss1 0 * 0 < 1 1 +∞ 0 +∞
19 13 14 18 mp2an 1 +∞ 0 +∞
20 ioorp 0 +∞ = +
21 19 20 sseqtri 1 +∞ +
22 sslin 1 +∞ + B 1 +∞ B +
23 21 22 ax-mp B 1 +∞ B +
24 resmpt B 1 +∞ B + y B + S B 1 +∞ = y B 1 +∞ S
25 23 24 mp1i φ y B + S B 1 +∞ = y B 1 +∞ S
26 12 25 eqtr4d φ y B S B 1 +∞ = y B + S B 1 +∞
27 resres y B S B 1 +∞ = y B S B 1 +∞
28 resres y B + S B 1 +∞ = y B + S B 1 +∞
29 26 27 28 3eqtr4g φ y B S B 1 +∞ = y B + S B 1 +∞
30 5 fmpttd φ y B S : B
31 30 ffnd φ y B S Fn B
32 fnresdm y B S Fn B y B S B = y B S
33 31 32 syl φ y B S B = y B S
34 33 reseq1d φ y B S B 1 +∞ = y B S 1 +∞
35 elinel1 y B + y B
36 35 5 sylan2 φ y B + S
37 36 fmpttd φ y B + S : B +
38 frel y B + S : B + Rel y B + S
39 37 38 syl φ Rel y B + S
40 eqid y B + S = y B + S
41 40 36 dmmptd φ dom y B + S = B +
42 inss1 B + B
43 41 42 eqsstrdi φ dom y B + S B
44 relssres Rel y B + S dom y B + S B y B + S B = y B + S
45 39 43 44 syl2anc φ y B + S B = y B + S
46 45 reseq1d φ y B + S B 1 +∞ = y B + S 1 +∞
47 29 34 46 3eqtr3d φ y B S 1 +∞ = y B + S 1 +∞
48 47 breq1d φ y B S 1 +∞ C y B + S 1 +∞ C
49 1red φ 1
50 30 3 49 rlimresb φ y B S C y B S 1 +∞ C
51 42 3 sstrid φ B +
52 37 51 49 rlimresb φ y B + S C y B + S 1 +∞ C
53 48 50 52 3bitr4d φ y B S C y B + S C
54 inss2 B + +
55 54 a1i φ B + +
56 55 sselda φ y B + y +
57 56 rpreccld φ y B + 1 y +
58 57 rpne0d φ y B + 1 y 0
59 58 neneqd φ y B + ¬ 1 y = 0
60 59 iffalsed φ y B + if 1 y = 0 C 1 y / x R = 1 y / x R
61 oveq2 x = 1 y 1 x = 1 1 y
62 rpcnne0 y + y y 0
63 recrec y y 0 1 1 y = y
64 56 62 63 3syl φ y B + 1 1 y = y
65 61 64 sylan9eqr φ y B + x = 1 y 1 x = y
66 65 eqcomd φ y B + x = 1 y y = 1 x
67 66 7 syl φ y B + x = 1 y S = R
68 67 eqcomd φ y B + x = 1 y R = S
69 57 68 csbied φ y B + 1 y / x R = S
70 60 69 eqtrd φ y B + if 1 y = 0 C 1 y / x R = S
71 70 mpteq2dva φ y B + if 1 y = 0 C 1 y / x R = y B + S
72 71 breq1d φ y B + if 1 y = 0 C 1 y / x R C y B + S C
73 4 ad2antrr φ w A w = 0 C
74 1 sselda φ w A w 0 +∞
75 0re 0
76 pnfxr +∞ *
77 elico2 0 +∞ * w 0 +∞ w 0 w w < +∞
78 75 76 77 mp2an w 0 +∞ w 0 w w < +∞
79 74 78 sylib φ w A w 0 w w < +∞
80 79 simp1d φ w A w
81 80 adantr φ w A ¬ w = 0 w
82 79 simp2d φ w A 0 w
83 leloe 0 w 0 w 0 < w 0 = w
84 75 80 83 sylancr φ w A 0 w 0 < w 0 = w
85 82 84 mpbid φ w A 0 < w 0 = w
86 85 ord φ w A ¬ 0 < w 0 = w
87 eqcom 0 = w w = 0
88 86 87 syl6ib φ w A ¬ 0 < w w = 0
89 88 con1d φ w A ¬ w = 0 0 < w
90 89 imp φ w A ¬ w = 0 0 < w
91 81 90 elrpd φ w A ¬ w = 0 w +
92 rpcnne0 w + w w 0
93 recrec w w 0 1 1 w = w
94 92 93 syl w + 1 1 w = w
95 91 94 syl φ w A ¬ w = 0 1 1 w = w
96 95 csbeq1d φ w A ¬ w = 0 1 1 w / x R = w / x R
97 oveq2 y = 1 w 1 y = 1 1 w
98 97 csbeq1d y = 1 w 1 y / x R = 1 1 w / x R
99 98 eleq1d y = 1 w 1 y / x R 1 1 w / x R
100 69 36 eqeltrd φ y B + 1 y / x R
101 100 ralrimiva φ y B + 1 y / x R
102 101 ad2antrr φ w A ¬ w = 0 y B + 1 y / x R
103 simplr φ w A ¬ w = 0 w A
104 simpll φ w A ¬ w = 0 φ
105 eleq1 y = 1 w y B 1 w B
106 97 eleq1d y = 1 w 1 y A 1 1 w A
107 105 106 bibi12d y = 1 w y B 1 y A 1 w B 1 1 w A
108 6 ralrimiva φ y + y B 1 y A
109 108 adantr φ w + y + y B 1 y A
110 rpreccl w + 1 w +
111 110 adantl φ w + 1 w +
112 107 109 111 rspcdva φ w + 1 w B 1 1 w A
113 94 adantl φ w + 1 1 w = w
114 113 eleq1d φ w + 1 1 w A w A
115 112 114 bitr2d φ w + w A 1 w B
116 104 91 115 syl2anc φ w A ¬ w = 0 w A 1 w B
117 103 116 mpbid φ w A ¬ w = 0 1 w B
118 91 rpreccld φ w A ¬ w = 0 1 w +
119 117 118 elind φ w A ¬ w = 0 1 w B +
120 99 102 119 rspcdva φ w A ¬ w = 0 1 1 w / x R
121 96 120 eqeltrrd φ w A ¬ w = 0 w / x R
122 73 121 ifclda φ w A if w = 0 C w / x R
123 111 biantrud φ w + 1 w B 1 w B 1 w +
124 115 123 bitrd φ w + w A 1 w B 1 w +
125 elin 1 w B + 1 w B 1 w +
126 124 125 syl6bbr φ w + w A 1 w B +
127 iftrue w = 0 if w = 0 C w / x R = C
128 eqeq1 w = 1 y w = 0 1 y = 0
129 csbeq1 w = 1 y w / x R = 1 y / x R
130 128 129 ifbieq2d w = 1 y if w = 0 C w / x R = if 1 y = 0 C 1 y / x R
131 1 2 55 122 126 127 130 8 9 rlimcnp φ y B + if 1 y = 0 C 1 y / x R C w A if w = 0 C w / x R K CnP J 0
132 nfcv _ w if x = 0 C R
133 nfv x w = 0
134 nfcv _ x C
135 nfcsb1v _ x w / x R
136 133 134 135 nfif _ x if w = 0 C w / x R
137 eqeq1 x = w x = 0 w = 0
138 csbeq1a x = w R = w / x R
139 137 138 ifbieq2d x = w if x = 0 C R = if w = 0 C w / x R
140 132 136 139 cbvmpt x A if x = 0 C R = w A if w = 0 C w / x R
141 140 eleq1i x A if x = 0 C R K CnP J 0 w A if w = 0 C w / x R K CnP J 0
142 131 141 syl6bbr φ y B + if 1 y = 0 C 1 y / x R C x A if x = 0 C R K CnP J 0
143 53 72 142 3bitr2d φ y B S C x A if x = 0 C R K CnP J 0