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Theorem fnlimabslt

Description: A sequence of function values, approximates the corresponding limit function value, all but finitely many times. (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021)

Ref Expression
Hypotheses fnlimabslt.p ⊢ Ⅎ m φ
fnlimabslt.f ⊢ Ⅎ _ m F
fnlimabslt.n ⊢ Ⅎ _ x F
fnlimabslt.m ⊢ φ → M ∈ ℤ
fnlimabslt.z ⊢ Z = ℤ ≥ M
fnlimabslt.b ⊢ φ ∧ m ∈ Z → F ⁡ m : dom ⁡ F ⁡ m ⟶ ℝ
fnlimabslt.d ⊢ D = x ∈ ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m | m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x ∈ dom ⁡ ⇝
fnlimabslt.g ⊢ G = x ∈ D ⟼ ⇝ ⁡ m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x
fnlimabslt.x ⊢ φ → X ∈ D
fnlimabslt.y ⊢ φ → Y ∈ ℝ +
Assertion fnlimabslt ⊢ φ → ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X ∈ ℝ ∧ F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fnlimabslt.p ⊢ Ⅎ m φ
2 fnlimabslt.f ⊢ Ⅎ _ m F
3 fnlimabslt.n ⊢ Ⅎ _ x F
4 fnlimabslt.m ⊢ φ → M ∈ ℤ
5 fnlimabslt.z ⊢ Z = ℤ ≥ M
6 fnlimabslt.b ⊢ φ ∧ m ∈ Z → F ⁡ m : dom ⁡ F ⁡ m ⟶ ℝ
7 fnlimabslt.d ⊢ D = x ∈ ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m | m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x ∈ dom ⁡ ⇝
8 fnlimabslt.g ⊢ G = x ∈ D ⟼ ⇝ ⁡ m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x
9 fnlimabslt.x ⊢ φ → X ∈ D
10 fnlimabslt.y ⊢ φ → Y ∈ ℝ +
11 eqid ⊢ ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m = ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m
12 nfcv ⊢ Ⅎ _ x Z
13 nfcv ⊢ Ⅎ _ x ℤ ≥ n
14 nfcv ⊢ Ⅎ _ x m
15 3 14 nffv ⊢ Ⅎ _ x F ⁡ m
16 15 nfdm ⊢ Ⅎ _ x dom ⁡ F ⁡ m
17 13 16 nfiin ⊢ Ⅎ _ x ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m
18 12 17 nfiun ⊢ Ⅎ _ x ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m
19 nfcv ⊢ Ⅎ _ y ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m
20 nfv ⊢ Ⅎ y m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x ∈ dom ⁡ ⇝
21 nfcv ⊢ Ⅎ _ x y
22 15 21 nffv ⊢ Ⅎ _ x F ⁡ m ⁡ y
23 12 22 nfmpt ⊢ Ⅎ _ x m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ y
24 nfcv ⊢ Ⅎ _ x dom ⁡ ⇝
25 23 24 nfel ⊢ Ⅎ x m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ y ∈ dom ⁡ ⇝
26 fveq2 ⊢ x = y → F ⁡ m ⁡ x = F ⁡ m ⁡ y
27 26 mpteq2dv ⊢ x = y → m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x = m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ y
28 27 eleq1d ⊢ x = y → m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x ∈ dom ⁡ ⇝ ↔ m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ y ∈ dom ⁡ ⇝
29 18 19 20 25 28 cbvrabw ⊢ x ∈ ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m | m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x ∈ dom ⁡ ⇝ = y ∈ ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m | m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ y ∈ dom ⁡ ⇝
30 ssrab2 ⊢ y ∈ ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m | m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ y ∈ dom ⁡ ⇝ ⊆ ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m
31 29 30 eqsstri ⊢ x ∈ ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m | m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x ∈ dom ⁡ ⇝ ⊆ ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m
32 7 31 eqsstri ⊢ D ⊆ ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m
33 32 9 sselid ⊢ φ → X ∈ ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m
34 1 5 6 11 33 allbutfifvre ⊢ φ → ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X ∈ ℝ
35 nfv ⊢ Ⅎ j φ
36 nfcv ⊢ Ⅎ _ j m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ X
37 3 7 8 9 fnlimcnv ⊢ φ → m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ X ⇝ G ⁡ X
38 nfcv ⊢ Ⅎ _ l F ⁡ m ⁡ X
39 nfcv ⊢ Ⅎ _ m l
40 2 39 nffv ⊢ Ⅎ _ m F ⁡ l
41 nfcv ⊢ Ⅎ _ m X
42 40 41 nffv ⊢ Ⅎ _ m F ⁡ l ⁡ X
43 fveq2 ⊢ m = l → F ⁡ m = F ⁡ l
44 43 fveq1d ⊢ m = l → F ⁡ m ⁡ X = F ⁡ l ⁡ X
45 38 42 44 cbvmpt ⊢ m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ X = l ∈ Z ⟼ F ⁡ l ⁡ X
46 fveq2 ⊢ l = j → F ⁡ l = F ⁡ j
47 46 fveq1d ⊢ l = j → F ⁡ l ⁡ X = F ⁡ j ⁡ X
48 simpr ⊢ φ ∧ j ∈ Z → j ∈ Z
49 fvexd ⊢ φ ∧ j ∈ Z → F ⁡ j ⁡ X ∈ V
50 45 47 48 49 fvmptd3 ⊢ φ ∧ j ∈ Z → m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ X ⁡ j = F ⁡ j ⁡ X
51 35 36 5 4 37 50 10 climd ⊢ φ → ∃ n ∈ Z ∀ j ∈ ℤ ≥ n F ⁡ j ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ j ⁡ X − G ⁡ X < Y
52 nfv ⊢ Ⅎ j F ⁡ m ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y
53 nfcv ⊢ Ⅎ _ m j
54 2 53 nffv ⊢ Ⅎ _ m F ⁡ j
55 54 41 nffv ⊢ Ⅎ _ m F ⁡ j ⁡ X
56 nfcv ⊢ Ⅎ _ m ℂ
57 55 56 nfel ⊢ Ⅎ m F ⁡ j ⁡ X ∈ ℂ
58 nfcv ⊢ Ⅎ _ m abs
59 nfcv ⊢ Ⅎ _ m −
60 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ m m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x
61 nfcv ⊢ Ⅎ _ m dom ⁡ ⇝
62 60 61 nfel ⊢ Ⅎ m m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x ∈ dom ⁡ ⇝
63 nfcv ⊢ Ⅎ _ m Z
64 nfii1 ⊢ Ⅎ _ m ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m
65 63 64 nfiun ⊢ Ⅎ _ m ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m
66 62 65 nfrabw ⊢ Ⅎ _ m x ∈ ⋃ n ∈ Z ⋂ m ∈ ℤ ≥ n dom ⁡ F ⁡ m | m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x ∈ dom ⁡ ⇝
67 7 66 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ m D
68 nfcv ⊢ Ⅎ _ m ⇝
69 68 60 nffv ⊢ Ⅎ _ m ⇝ ⁡ m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x
70 67 69 nfmpt ⊢ Ⅎ _ m x ∈ D ⟼ ⇝ ⁡ m ∈ Z ⟼ F ⁡ m ⁡ x
71 8 70 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ m G
72 71 41 nffv ⊢ Ⅎ _ m G ⁡ X
73 55 59 72 nfov ⊢ Ⅎ _ m F ⁡ j ⁡ X − G ⁡ X
74 58 73 nffv ⊢ Ⅎ _ m F ⁡ j ⁡ X − G ⁡ X
75 nfcv ⊢ Ⅎ _ m <
76 nfcv ⊢ Ⅎ _ m Y
77 74 75 76 nfbr ⊢ Ⅎ m F ⁡ j ⁡ X − G ⁡ X < Y
78 57 77 nfan ⊢ Ⅎ m F ⁡ j ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ j ⁡ X − G ⁡ X < Y
79 fveq2 ⊢ m = j → F ⁡ m = F ⁡ j
80 79 fveq1d ⊢ m = j → F ⁡ m ⁡ X = F ⁡ j ⁡ X
81 80 eleq1d ⊢ m = j → F ⁡ m ⁡ X ∈ ℂ ↔ F ⁡ j ⁡ X ∈ ℂ
82 80 fvoveq1d ⊢ m = j → F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X = F ⁡ j ⁡ X − G ⁡ X
83 82 breq1d ⊢ m = j → F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y ↔ F ⁡ j ⁡ X − G ⁡ X < Y
84 81 83 anbi12d ⊢ m = j → F ⁡ m ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y ↔ F ⁡ j ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ j ⁡ X − G ⁡ X < Y
85 52 78 84 cbvralw ⊢ ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y ↔ ∀ j ∈ ℤ ≥ n F ⁡ j ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ j ⁡ X − G ⁡ X < Y
86 85 rexbii ⊢ ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y ↔ ∃ n ∈ Z ∀ j ∈ ℤ ≥ n F ⁡ j ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ j ⁡ X − G ⁡ X < Y
87 51 86 sylibr ⊢ φ → ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y
88 nfv ⊢ Ⅎ m n ∈ Z
89 1 88 nfan ⊢ Ⅎ m φ ∧ n ∈ Z
90 simpr ⊢ F ⁡ m ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y → F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y
91 90 a1i ⊢ φ ∧ n ∈ Z ∧ m ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ m ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y → F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y
92 89 91 ralimdaa ⊢ φ ∧ n ∈ Z → ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y → ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y
93 92 reximdva ⊢ φ → ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X ∈ ℂ ∧ F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y → ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y
94 87 93 mpd ⊢ φ → ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y
95 34 94 jca ⊢ φ → ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X ∈ ℝ ∧ ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y
96 5 rexanuz2 ⊢ ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X ∈ ℝ ∧ F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y ↔ ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X ∈ ℝ ∧ ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y
97 95 96 sylibr ⊢ φ → ∃ n ∈ Z ∀ m ∈ ℤ ≥ n F ⁡ m ⁡ X ∈ ℝ ∧ F ⁡ m ⁡ X − G ⁡ X < Y