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Theorem iscauf

Description: Express the property " F is a Cauchy sequence of metric D " presupposing F is a function. (Contributed by NM, 24-Jul-2007) (Revised by Mario Carneiro, 23-Dec-2013)

Ref Expression
Hypotheses iscau3.2 ⊒ 𝑍 = ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑀 )
iscau3.3 ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) )
iscau3.4 ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ β„€ )
iscau4.5 ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍 ) β†’ ( 𝐹 β€˜ π‘˜ ) = 𝐴 )
iscau4.6 ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ) β†’ ( 𝐹 β€˜ 𝑗 ) = 𝐡 )
iscauf.7 ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐹 : 𝑍 ⟢ 𝑋 )
Assertion iscauf ( πœ‘ β†’ ( 𝐹 ∈ ( Cau β€˜ 𝐷 ) ↔ βˆ€ π‘₯ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑗 ∈ 𝑍 βˆ€ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ( 𝐡 𝐷 𝐴 ) < π‘₯ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 iscau3.2 ⊒ 𝑍 = ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑀 )
2 iscau3.3 ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) )
3 iscau3.4 ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ β„€ )
4 iscau4.5 ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ 𝑍 ) β†’ ( 𝐹 β€˜ π‘˜ ) = 𝐴 )
5 iscau4.6 ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ) β†’ ( 𝐹 β€˜ 𝑗 ) = 𝐡 )
6 iscauf.7 ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐹 : 𝑍 ⟢ 𝑋 )
7 elfvdm ⊒ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ 𝑋 ∈ dom ∞Met )
8 2 7 syl ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑋 ∈ dom ∞Met )
9 cnex ⊒ β„‚ ∈ V
10 8 9 jctir ⊒ ( πœ‘ β†’ ( 𝑋 ∈ dom ∞Met ∧ β„‚ ∈ V ) )
11 uzssz ⊒ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑀 ) βŠ† β„€
12 zsscn ⊒ β„€ βŠ† β„‚
13 11 12 sstri ⊒ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑀 ) βŠ† β„‚
14 1 13 eqsstri ⊒ 𝑍 βŠ† β„‚
15 6 14 jctir ⊒ ( πœ‘ β†’ ( 𝐹 : 𝑍 ⟢ 𝑋 ∧ 𝑍 βŠ† β„‚ ) )
16 elpm2r ⊒ ( ( ( 𝑋 ∈ dom ∞Met ∧ β„‚ ∈ V ) ∧ ( 𝐹 : 𝑍 ⟢ 𝑋 ∧ 𝑍 βŠ† β„‚ ) ) β†’ 𝐹 ∈ ( 𝑋 ↑pm β„‚ ) )
17 10 15 16 syl2anc ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ ( 𝑋 ↑pm β„‚ ) )
18 17 biantrurd ⊒ ( πœ‘ β†’ ( βˆ€ π‘₯ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑗 ∈ 𝑍 βˆ€ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) ↔ ( 𝐹 ∈ ( 𝑋 ↑pm β„‚ ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑗 ∈ 𝑍 βˆ€ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) ) ) )
19 2 adantr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) )
20 5 adantrr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ ( 𝐹 β€˜ 𝑗 ) = 𝐡 )
21 6 adantr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ 𝐹 : 𝑍 ⟢ 𝑋 )
22 simprl ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ 𝑗 ∈ 𝑍 )
23 21 22 ffvelrnd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ ( 𝐹 β€˜ 𝑗 ) ∈ 𝑋 )
24 20 23 eqeltrrd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ 𝐡 ∈ 𝑋 )
25 1 uztrn2 ⊒ ( ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) β†’ π‘˜ ∈ 𝑍 )
26 25 4 sylan2 ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ ( 𝐹 β€˜ π‘˜ ) = 𝐴 )
27 ffvelrn ⊒ ( ( 𝐹 : 𝑍 ⟢ 𝑋 ∧ π‘˜ ∈ 𝑍 ) β†’ ( 𝐹 β€˜ π‘˜ ) ∈ 𝑋 )
28 6 25 27 syl2an ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ ( 𝐹 β€˜ π‘˜ ) ∈ 𝑋 )
29 26 28 eqeltrrd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ 𝐴 ∈ 𝑋 )
30 xmetsym ⊒ ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) ∧ 𝐡 ∈ 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ) β†’ ( 𝐡 𝐷 𝐴 ) = ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) )
31 19 24 29 30 syl3anc ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ ( 𝐡 𝐷 𝐴 ) = ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) )
32 31 breq1d ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ ( ( 𝐡 𝐷 𝐴 ) < π‘₯ ↔ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) )
33 fdm ⊒ ( 𝐹 : 𝑍 ⟢ 𝑋 β†’ dom 𝐹 = 𝑍 )
34 33 eleq2d ⊒ ( 𝐹 : 𝑍 ⟢ 𝑋 β†’ ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ↔ π‘˜ ∈ 𝑍 ) )
35 34 biimpar ⊒ ( ( 𝐹 : 𝑍 ⟢ 𝑋 ∧ π‘˜ ∈ 𝑍 ) β†’ π‘˜ ∈ dom 𝐹 )
36 6 25 35 syl2an ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ π‘˜ ∈ dom 𝐹 )
37 36 29 jca ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ) )
38 37 biantrurd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ ( ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ↔ ( ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) ) )
39 df-3an ⊒ ( ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) ↔ ( ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ) ∧ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) )
40 38 39 bitr4di ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ ( ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ↔ ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) ) )
41 32 40 bitrd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( 𝑗 ∈ 𝑍 ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) ) β†’ ( ( 𝐡 𝐷 𝐴 ) < π‘₯ ↔ ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) ) )
42 41 anassrs ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ) ∧ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ) β†’ ( ( 𝐡 𝐷 𝐴 ) < π‘₯ ↔ ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) ) )
43 42 ralbidva ⊒ ( ( πœ‘ ∧ 𝑗 ∈ 𝑍 ) β†’ ( βˆ€ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ( 𝐡 𝐷 𝐴 ) < π‘₯ ↔ βˆ€ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) ) )
44 43 rexbidva ⊒ ( πœ‘ β†’ ( βˆƒ 𝑗 ∈ 𝑍 βˆ€ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ( 𝐡 𝐷 𝐴 ) < π‘₯ ↔ βˆƒ 𝑗 ∈ 𝑍 βˆ€ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) ) )
45 44 ralbidv ⊒ ( πœ‘ β†’ ( βˆ€ π‘₯ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑗 ∈ 𝑍 βˆ€ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ( 𝐡 𝐷 𝐴 ) < π‘₯ ↔ βˆ€ π‘₯ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑗 ∈ 𝑍 βˆ€ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) ) )
46 1 2 3 4 5 iscau4 ⊒ ( πœ‘ β†’ ( 𝐹 ∈ ( Cau β€˜ 𝐷 ) ↔ ( 𝐹 ∈ ( 𝑋 ↑pm β„‚ ) ∧ βˆ€ π‘₯ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑗 ∈ 𝑍 βˆ€ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ( π‘˜ ∈ dom 𝐹 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ ( 𝐴 𝐷 𝐡 ) < π‘₯ ) ) ) )
47 18 45 46 3bitr4rd ⊒ ( πœ‘ β†’ ( 𝐹 ∈ ( Cau β€˜ 𝐷 ) ↔ βˆ€ π‘₯ ∈ ℝ+ βˆƒ 𝑗 ∈ 𝑍 βˆ€ π‘˜ ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 𝑗 ) ( 𝐡 𝐷 𝐴 ) < π‘₯ ) )