Metamath Proof Explorer


Theorem txlm

Description: Two sequences converge iff the sequence of their ordered pairs converges. Proposition 14-2.6 of Gleason p. 230. (Contributed by NM, 16-Jul-2007) (Revised by Mario Carneiro, 5-May-2014)

Ref Expression
Hypotheses txlm.z Z = M
txlm.m φ M
txlm.j φ J TopOn X
txlm.k φ K TopOn Y
txlm.f φ F : Z X
txlm.g φ G : Z Y
txlm.h H = n Z F n G n
Assertion txlm φ F t J R G t K S H t J × t K R S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 txlm.z Z = M
2 txlm.m φ M
3 txlm.j φ J TopOn X
4 txlm.k φ K TopOn Y
5 txlm.f φ F : Z X
6 txlm.g φ G : Z Y
7 txlm.h H = n Z F n G n
8 r19.27v u J R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v u J R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v
9 r19.28v R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v
10 9 ralimi u J R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v
11 8 10 syl u J R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v
12 simprl φ w J × t K R S w w J × t K
13 topontop J TopOn X J Top
14 3 13 syl φ J Top
15 topontop K TopOn Y K Top
16 4 15 syl φ K Top
17 eqid ran u J , v K u × v = ran u J , v K u × v
18 17 txval J Top K Top J × t K = topGen ran u J , v K u × v
19 14 16 18 syl2anc φ J × t K = topGen ran u J , v K u × v
20 19 adantr φ w J × t K R S w J × t K = topGen ran u J , v K u × v
21 12 20 eleqtrd φ w J × t K R S w w topGen ran u J , v K u × v
22 simprr φ w J × t K R S w R S w
23 tg2 w topGen ran u J , v K u × v R S w t ran u J , v K u × v R S t t w
24 21 22 23 syl2anc φ w J × t K R S w t ran u J , v K u × v R S t t w
25 vex u V
26 vex v V
27 25 26 xpex u × v V
28 27 rgen2w u J v K u × v V
29 eqid u J , v K u × v = u J , v K u × v
30 eleq2 t = u × v R S t R S u × v
31 sseq1 t = u × v t w u × v w
32 30 31 anbi12d t = u × v R S t t w R S u × v u × v w
33 29 32 rexrnmpo u J v K u × v V t ran u J , v K u × v R S t t w u J v K R S u × v u × v w
34 28 33 ax-mp t ran u J , v K u × v R S t t w u J v K R S u × v u × v w
35 24 34 sylib φ w J × t K R S w u J v K R S u × v u × v w
36 35 ex φ w J × t K R S w u J v K R S u × v u × v w
37 r19.29 u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v u J v K R S u × v u × v w u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v v K R S u × v u × v w
38 r19.29 v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v v K R S u × v u × v w v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v R S u × v u × v w
39 simprl φ u J v K R S u × v u × v w R S u × v
40 opelxp R S u × v R u S v
41 39 40 sylib φ u J v K R S u × v u × v w R u S v
42 pm2.27 R u R u j Z k j F k u j Z k j F k u
43 pm2.27 S v S v j Z k j G k v j Z k j G k v
44 42 43 im2anan9 R u S v R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v j Z k j F k u j Z k j G k v
45 41 44 syl φ u J v K R S u × v u × v w R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v j Z k j F k u j Z k j G k v
46 1 rexanuz2 j Z k j F k u G k v j Z k j F k u j Z k j G k v
47 1 uztrn2 j Z k j k Z
48 opelxpi F k u G k v F k G k u × v
49 fveq2 n = k F n = F k
50 fveq2 n = k G n = G k
51 49 50 opeq12d n = k F n G n = F k G k
52 opex F k G k V
53 51 7 52 fvmpt k Z H k = F k G k
54 53 eleq1d k Z H k u × v F k G k u × v
55 48 54 syl5ibr k Z F k u G k v H k u × v
56 55 adantl φ u J v K R S u × v u × v w k Z F k u G k v H k u × v
57 simplrr φ u J v K R S u × v u × v w k Z u × v w
58 57 sseld φ u J v K R S u × v u × v w k Z H k u × v H k w
59 56 58 syld φ u J v K R S u × v u × v w k Z F k u G k v H k w
60 47 59 sylan2 φ u J v K R S u × v u × v w j Z k j F k u G k v H k w
61 60 anassrs φ u J v K R S u × v u × v w j Z k j F k u G k v H k w
62 61 ralimdva φ u J v K R S u × v u × v w j Z k j F k u G k v k j H k w
63 62 reximdva φ u J v K R S u × v u × v w j Z k j F k u G k v j Z k j H k w
64 46 63 syl5bir φ u J v K R S u × v u × v w j Z k j F k u j Z k j G k v j Z k j H k w
65 45 64 syld φ u J v K R S u × v u × v w R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v j Z k j H k w
66 65 ex φ u J v K R S u × v u × v w R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v j Z k j H k w
67 66 impcomd φ u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v R S u × v u × v w j Z k j H k w
68 67 rexlimdva φ u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v R S u × v u × v w j Z k j H k w
69 38 68 syl5 φ u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v v K R S u × v u × v w j Z k j H k w
70 69 rexlimdva φ u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v v K R S u × v u × v w j Z k j H k w
71 37 70 syl5 φ u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v u J v K R S u × v u × v w j Z k j H k w
72 71 expcomd φ u J v K R S u × v u × v w u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v j Z k j H k w
73 36 72 syld φ w J × t K R S w u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v j Z k j H k w
74 73 expdimp φ w J × t K R S w u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v j Z k j H k w
75 74 com23 φ w J × t K u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v R S w j Z k j H k w
76 75 ralrimdva φ u J v K R u j Z k j F k u S v j Z k j G k v w J × t K R S w j Z k j H k w
77 11 76 syl5 φ u J R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v w J × t K R S w j Z k j H k w
78 77 adantr φ R X S Y u J R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v w J × t K R S w j Z k j H k w
79 14 adantr φ S Y u J J Top
80 16 adantr φ S Y u J K Top
81 simprr φ S Y u J u J
82 toponmax K TopOn Y Y K
83 4 82 syl φ Y K
84 83 adantr φ S Y u J Y K
85 txopn J Top K Top u J Y K u × Y J × t K
86 79 80 81 84 85 syl22anc φ S Y u J u × Y J × t K
87 eleq2 w = u × Y R S w R S u × Y
88 eleq2 w = u × Y H k w H k u × Y
89 88 rexralbidv w = u × Y j Z k j H k w j Z k j H k u × Y
90 87 89 imbi12d w = u × Y R S w j Z k j H k w R S u × Y j Z k j H k u × Y
91 90 rspcv u × Y J × t K w J × t K R S w j Z k j H k w R S u × Y j Z k j H k u × Y
92 86 91 syl φ S Y u J w J × t K R S w j Z k j H k w R S u × Y j Z k j H k u × Y
93 simprl φ S Y u J S Y
94 opelxpi R u S Y R S u × Y
95 93 94 sylan2 R u φ S Y u J R S u × Y
96 95 expcom φ S Y u J R u R S u × Y
97 53 eleq1d k Z H k u × Y F k G k u × Y
98 opelxp1 F k G k u × Y F k u
99 97 98 syl6bi k Z H k u × Y F k u
100 47 99 syl j Z k j H k u × Y F k u
101 100 ralimdva j Z k j H k u × Y k j F k u
102 101 reximia j Z k j H k u × Y j Z k j F k u
103 102 a1i φ S Y u J j Z k j H k u × Y j Z k j F k u
104 96 103 imim12d φ S Y u J R S u × Y j Z k j H k u × Y R u j Z k j F k u
105 92 104 syld φ S Y u J w J × t K R S w j Z k j H k w R u j Z k j F k u
106 105 anassrs φ S Y u J w J × t K R S w j Z k j H k w R u j Z k j F k u
107 106 ralrimdva φ S Y w J × t K R S w j Z k j H k w u J R u j Z k j F k u
108 107 adantrl φ R X S Y w J × t K R S w j Z k j H k w u J R u j Z k j F k u
109 14 adantr φ R X v K J Top
110 16 adantr φ R X v K K Top
111 toponmax J TopOn X X J
112 3 111 syl φ X J
113 112 adantr φ R X v K X J
114 simprr φ R X v K v K
115 txopn J Top K Top X J v K X × v J × t K
116 109 110 113 114 115 syl22anc φ R X v K X × v J × t K
117 eleq2 w = X × v R S w R S X × v
118 eleq2 w = X × v H k w H k X × v
119 118 rexralbidv w = X × v j Z k j H k w j Z k j H k X × v
120 117 119 imbi12d w = X × v R S w j Z k j H k w R S X × v j Z k j H k X × v
121 120 rspcv X × v J × t K w J × t K R S w j Z k j H k w R S X × v j Z k j H k X × v
122 116 121 syl φ R X v K w J × t K R S w j Z k j H k w R S X × v j Z k j H k X × v
123 opelxpi R X S v R S X × v
124 123 ex R X S v R S X × v
125 124 ad2antrl φ R X v K S v R S X × v
126 53 eleq1d k Z H k X × v F k G k X × v
127 opelxp2 F k G k X × v G k v
128 126 127 syl6bi k Z H k X × v G k v
129 47 128 syl j Z k j H k X × v G k v
130 129 ralimdva j Z k j H k X × v k j G k v
131 130 reximia j Z k j H k X × v j Z k j G k v
132 131 a1i φ R X v K j Z k j H k X × v j Z k j G k v
133 125 132 imim12d φ R X v K R S X × v j Z k j H k X × v S v j Z k j G k v
134 122 133 syld φ R X v K w J × t K R S w j Z k j H k w S v j Z k j G k v
135 134 anassrs φ R X v K w J × t K R S w j Z k j H k w S v j Z k j G k v
136 135 ralrimdva φ R X w J × t K R S w j Z k j H k w v K S v j Z k j G k v
137 136 adantrr φ R X S Y w J × t K R S w j Z k j H k w v K S v j Z k j G k v
138 108 137 jcad φ R X S Y w J × t K R S w j Z k j H k w u J R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v
139 78 138 impbid φ R X S Y u J R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v w J × t K R S w j Z k j H k w
140 139 pm5.32da φ R X S Y u J R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v R X S Y w J × t K R S w j Z k j H k w
141 opelxp R S X × Y R X S Y
142 141 anbi1i R S X × Y w J × t K R S w j Z k j H k w R X S Y w J × t K R S w j Z k j H k w
143 140 142 bitr4di φ R X S Y u J R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v R S X × Y w J × t K R S w j Z k j H k w
144 eqidd φ k Z F k = F k
145 3 1 2 5 144 lmbrf φ F t J R R X u J R u j Z k j F k u
146 eqidd φ k Z G k = G k
147 4 1 2 6 146 lmbrf φ G t K S S Y v K S v j Z k j G k v
148 145 147 anbi12d φ F t J R G t K S R X u J R u j Z k j F k u S Y v K S v j Z k j G k v
149 an4 R X u J R u j Z k j F k u S Y v K S v j Z k j G k v R X S Y u J R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v
150 148 149 bitrdi φ F t J R G t K S R X S Y u J R u j Z k j F k u v K S v j Z k j G k v
151 txtopon J TopOn X K TopOn Y J × t K TopOn X × Y
152 3 4 151 syl2anc φ J × t K TopOn X × Y
153 5 ffvelrnda φ n Z F n X
154 6 ffvelrnda φ n Z G n Y
155 153 154 opelxpd φ n Z F n G n X × Y
156 155 7 fmptd φ H : Z X × Y
157 eqidd φ k Z H k = H k
158 152 1 2 156 157 lmbrf φ H t J × t K R S R S X × Y w J × t K R S w j Z k j H k w
159 143 150 158 3bitr4d φ F t J R G t K S H t J × t K R S