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Theorem rlimo1

Description: Any function with a finite limit is eventually bounded. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Sep-2014)

Ref Expression
Assertion rlimo1 ⊢ F ⇝ℝ A → F ∈ 𝑂⁡1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rlimf ⊢ F ⇝ℝ A → F : dom ⁡ F ⟶ ℂ
2 1 ffvelcdmda ⊢ F ⇝ℝ A ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z ∈ ℂ
3 2 ralrimiva ⊢ F ⇝ℝ A → ∀ z ∈ dom ⁡ F F ⁡ z ∈ ℂ
4 1rp ⊢ 1 ∈ ℝ +
5 4 a1i ⊢ F ⇝ℝ A → 1 ∈ ℝ +
6 1 feqmptd ⊢ F ⇝ℝ A → F = z ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ z
7 id ⊢ F ⇝ℝ A → F ⇝ℝ A
8 6 7 eqbrtrrd ⊢ F ⇝ℝ A → z ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ z ⇝ℝ A
9 3 5 8 rlimi ⊢ F ⇝ℝ A → ∃ y ∈ ℝ ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z − A < 1
10 rlimcl ⊢ F ⇝ℝ A → A ∈ ℂ
11 10 adantr ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ → A ∈ ℂ
12 11 abscld ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ → A ∈ ℝ
13 peano2re ⊢ A ∈ ℝ → A + 1 ∈ ℝ
14 12 13 syl ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ → A + 1 ∈ ℝ
15 2 adantlr ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z ∈ ℂ
16 11 adantr ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → A ∈ ℂ
17 15 16 abs2difd ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z − A ≤ F ⁡ z − A
18 15 abscld ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z ∈ ℝ
19 12 adantr ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → A ∈ ℝ
20 18 19 resubcld ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z − A ∈ ℝ
21 15 16 subcld ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z − A ∈ ℂ
22 21 abscld ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z − A ∈ ℝ
23 1red ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → 1 ∈ ℝ
24 lelttr ⊢ F ⁡ z − A ∈ ℝ ∧ F ⁡ z − A ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ → F ⁡ z − A ≤ F ⁡ z − A ∧ F ⁡ z − A < 1 → F ⁡ z − A < 1
25 20 22 23 24 syl3anc ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z − A ≤ F ⁡ z − A ∧ F ⁡ z − A < 1 → F ⁡ z − A < 1
26 17 25 mpand ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z − A < 1 → F ⁡ z − A < 1
27 18 19 23 ltsubadd2d ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z − A < 1 ↔ F ⁡ z < A + 1
28 26 27 sylibd ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z − A < 1 → F ⁡ z < A + 1
29 14 adantr ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → A + 1 ∈ ℝ
30 ltle ⊢ F ⁡ z ∈ ℝ ∧ A + 1 ∈ ℝ → F ⁡ z < A + 1 → F ⁡ z ≤ A + 1
31 18 29 30 syl2anc ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z < A + 1 → F ⁡ z ≤ A + 1
32 28 31 syld ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → F ⁡ z − A < 1 → F ⁡ z ≤ A + 1
33 32 imim2d ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ ∧ z ∈ dom ⁡ F → y ≤ z → F ⁡ z − A < 1 → y ≤ z → F ⁡ z ≤ A + 1
34 33 ralimdva ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ → ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z − A < 1 → ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z ≤ A + 1
35 breq2 ⊢ w = A + 1 → F ⁡ z ≤ w ↔ F ⁡ z ≤ A + 1
36 35 imbi2d ⊢ w = A + 1 → y ≤ z → F ⁡ z ≤ w ↔ y ≤ z → F ⁡ z ≤ A + 1
37 36 ralbidv ⊢ w = A + 1 → ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z ≤ w ↔ ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z ≤ A + 1
38 37 rspcev ⊢ A + 1 ∈ ℝ ∧ ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z ≤ A + 1 → ∃ w ∈ ℝ ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z ≤ w
39 14 34 38 syl6an ⊢ F ⇝ℝ A ∧ y ∈ ℝ → ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z − A < 1 → ∃ w ∈ ℝ ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z ≤ w
40 39 reximdva ⊢ F ⇝ℝ A → ∃ y ∈ ℝ ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z − A < 1 → ∃ y ∈ ℝ ∃ w ∈ ℝ ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z ≤ w
41 9 40 mpd ⊢ F ⇝ℝ A → ∃ y ∈ ℝ ∃ w ∈ ℝ ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z ≤ w
42 rlimss ⊢ F ⇝ℝ A → dom ⁡ F ⊆ ℝ
43 elo12 ⊢ F : dom ⁡ F ⟶ ℂ ∧ dom ⁡ F ⊆ ℝ → F ∈ 𝑂⁡1 ↔ ∃ y ∈ ℝ ∃ w ∈ ℝ ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z ≤ w
44 1 42 43 syl2anc ⊢ F ⇝ℝ A → F ∈ 𝑂⁡1 ↔ ∃ y ∈ ℝ ∃ w ∈ ℝ ∀ z ∈ dom ⁡ F y ≤ z → F ⁡ z ≤ w
45 41 44 mpbird ⊢ F ⇝ℝ A → F ∈ 𝑂⁡1