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Theorem ulmdvlem1

Description: Lemma for ulmdv . (Contributed by Mario Carneiro, 3-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses ulmdv.z Z = M
ulmdv.s φ S
ulmdv.m φ M
ulmdv.f φ F : Z X
ulmdv.g φ G : X
ulmdv.l φ z X k Z F k z G z
ulmdv.u φ k Z S D F k u X H
ulmdvlem1.c φ ψ C X
ulmdvlem1.r φ ψ R +
ulmdvlem1.u φ ψ U +
ulmdvlem1.v φ ψ W +
ulmdvlem1.l φ ψ U < W
ulmdvlem1.b φ ψ C ball abs S × S U X
ulmdvlem1.a φ ψ Y C < U
ulmdvlem1.n φ ψ N Z
ulmdvlem1.1 φ ψ m N x X F N S x F m S x < R 2 2
ulmdvlem1.2 φ ψ F N S C H C < R 2
ulmdvlem1.y φ ψ Y X
ulmdvlem1.3 φ ψ Y C
ulmdvlem1.4 φ ψ Y C < W F N Y F N C Y C F N S C < R 2 2
Assertion ulmdvlem1 φ ψ G Y G C Y C H C < R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ulmdv.z Z = M
2 ulmdv.s φ S
3 ulmdv.m φ M
4 ulmdv.f φ F : Z X
5 ulmdv.g φ G : X
6 ulmdv.l φ z X k Z F k z G z
7 ulmdv.u φ k Z S D F k u X H
8 ulmdvlem1.c φ ψ C X
9 ulmdvlem1.r φ ψ R +
10 ulmdvlem1.u φ ψ U +
11 ulmdvlem1.v φ ψ W +
12 ulmdvlem1.l φ ψ U < W
13 ulmdvlem1.b φ ψ C ball abs S × S U X
14 ulmdvlem1.a φ ψ Y C < U
15 ulmdvlem1.n φ ψ N Z
16 ulmdvlem1.1 φ ψ m N x X F N S x F m S x < R 2 2
17 ulmdvlem1.2 φ ψ F N S C H C < R 2
18 ulmdvlem1.y φ ψ Y X
19 ulmdvlem1.3 φ ψ Y C
20 ulmdvlem1.4 φ ψ Y C < W F N Y F N C Y C F N S C < R 2 2
21 5 adantr φ ψ G : X
22 21 18 ffvelrnd φ ψ G Y
23 21 8 ffvelrnd φ ψ G C
24 22 23 subcld φ ψ G Y G C
25 fveq2 k = N F k = F N
26 25 oveq2d k = N S D F k = S D F N
27 eqid k Z S D F k = k Z S D F k
28 ovex S D F N V
29 26 27 28 fvmpt N Z k Z S D F k N = S D F N
30 15 29 syl φ ψ k Z S D F k N = S D F N
31 ovex S D F k V
32 31 rgenw k Z S D F k V
33 27 fnmpt k Z S D F k V k Z S D F k Fn Z
34 32 33 mp1i φ k Z S D F k Fn Z
35 ulmf2 k Z S D F k Fn Z k Z S D F k u X H k Z S D F k : Z X
36 34 7 35 syl2anc φ k Z S D F k : Z X
37 36 adantr φ ψ k Z S D F k : Z X
38 37 15 ffvelrnd φ ψ k Z S D F k N X
39 30 38 eqeltrrd φ ψ S D F N X
40 elmapi S D F N X F N S : X
41 39 40 syl φ ψ F N S : X
42 41 fdmd φ ψ dom F N S = X
43 dvbsss dom F N S S
44 42 43 eqsstrrdi φ ψ X S
45 recnprss S S
46 2 45 syl φ S
47 46 adantr φ ψ S
48 44 47 sstrd φ ψ X
49 48 18 sseldd φ ψ Y
50 48 8 sseldd φ ψ C
51 49 50 subcld φ ψ Y C
52 49 50 19 subne0d φ ψ Y C 0
53 24 51 52 divcld φ ψ G Y G C Y C
54 ulmcl k Z S D F k u X H H : X
55 7 54 syl φ H : X
56 55 adantr φ ψ H : X
57 56 8 ffvelrnd φ ψ H C
58 41 8 ffvelrnd φ ψ F N S C
59 9 rpred φ ψ R
60 53 58 subcld φ ψ G Y G C Y C F N S C
61 60 abscld φ ψ G Y G C Y C F N S C
62 4 adantr φ ψ F : Z X
63 62 15 ffvelrnd φ ψ F N X
64 elmapi F N X F N : X
65 63 64 syl φ ψ F N : X
66 65 18 ffvelrnd φ ψ F N Y
67 65 8 ffvelrnd φ ψ F N C
68 66 67 subcld φ ψ F N Y F N C
69 68 51 52 divcld φ ψ F N Y F N C Y C
70 53 69 subcld φ ψ G Y G C Y C F N Y F N C Y C
71 70 abscld φ ψ G Y G C Y C F N Y F N C Y C
72 69 58 subcld φ ψ F N Y F N C Y C F N S C
73 72 abscld φ ψ F N Y F N C Y C F N S C
74 71 73 readdcld φ ψ G Y G C Y C F N Y F N C Y C + F N Y F N C Y C F N S C
75 59 rehalfcld φ ψ R 2
76 53 58 69 abs3difd φ ψ G Y G C Y C F N S C G Y G C Y C F N Y F N C Y C + F N Y F N C Y C F N S C
77 75 rehalfcld φ ψ R 2 2
78 22 66 23 67 sub4d φ ψ G Y - F N Y - G C F N C = G Y - G C - F N Y F N C
79 78 oveq1d φ ψ G Y - F N Y - G C F N C Y C = G Y - G C - F N Y F N C Y C
80 24 68 51 52 divsubdird φ ψ G Y - G C - F N Y F N C Y C = G Y G C Y C F N Y F N C Y C
81 79 80 eqtrd φ ψ G Y - F N Y - G C F N C Y C = G Y G C Y C F N Y F N C Y C
82 81 fveq2d φ ψ G Y - F N Y - G C F N C Y C = G Y G C Y C F N Y F N C Y C
83 22 66 subcld φ ψ G Y F N Y
84 23 67 subcld φ ψ G C F N C
85 83 84 subcld φ ψ G Y - F N Y - G C F N C
86 85 51 52 absdivd φ ψ G Y - F N Y - G C F N C Y C = G Y - F N Y - G C F N C Y C
87 82 86 eqtr3d φ ψ G Y G C Y C F N Y F N C Y C = G Y - F N Y - G C F N C Y C
88 eqid N = N
89 15 1 eleqtrdi φ ψ N M
90 eluzelz N M N
91 89 90 syl φ ψ N
92 3 adantr φ ψ M
93 fveq2 z = Y F k z = F k Y
94 93 mpteq2dv z = Y k Z F k z = k Z F k Y
95 fveq2 z = Y G z = G Y
96 94 95 breq12d z = Y k Z F k z G z k Z F k Y G Y
97 6 ralrimiva φ z X k Z F k z G z
98 97 adantr φ ψ z X k Z F k z G z
99 96 98 18 rspcdva φ ψ k Z F k Y G Y
100 1 fvexi Z V
101 100 mptex k Z F k Y F N Y V
102 101 a1i φ ψ k Z F k Y F N Y V
103 fveq2 k = n F k = F n
104 103 fveq1d k = n F k Y = F n Y
105 eqid k Z F k Y = k Z F k Y
106 fvex F n Y V
107 104 105 106 fvmpt n Z k Z F k Y n = F n Y
108 107 adantl φ ψ n Z k Z F k Y n = F n Y
109 62 ffvelrnda φ ψ n Z F n X
110 elmapi F n X F n : X
111 109 110 syl φ ψ n Z F n : X
112 18 adantr φ ψ n Z Y X
113 111 112 ffvelrnd φ ψ n Z F n Y
114 108 113 eqeltrd φ ψ n Z k Z F k Y n
115 104 oveq1d k = n F k Y F N Y = F n Y F N Y
116 eqid k Z F k Y F N Y = k Z F k Y F N Y
117 ovex F n Y F N Y V
118 115 116 117 fvmpt n Z k Z F k Y F N Y n = F n Y F N Y
119 118 adantl φ ψ n Z k Z F k Y F N Y n = F n Y F N Y
120 108 oveq1d φ ψ n Z k Z F k Y n F N Y = F n Y F N Y
121 119 120 eqtr4d φ ψ n Z k Z F k Y F N Y n = k Z F k Y n F N Y
122 1 92 99 66 102 114 121 climsubc1 φ ψ k Z F k Y F N Y G Y F N Y
123 100 mptex k Z F k Y - F N Y - F k C F N C V
124 123 a1i φ ψ k Z F k Y - F N Y - F k C F N C V
125 fveq2 z = C F k z = F k C
126 125 mpteq2dv z = C k Z F k z = k Z F k C
127 fveq2 z = C G z = G C
128 126 127 breq12d z = C k Z F k z G z k Z F k C G C
129 128 98 8 rspcdva φ ψ k Z F k C G C
130 100 mptex k Z F k C F N C V
131 130 a1i φ ψ k Z F k C F N C V
132 103 fveq1d k = n F k C = F n C
133 eqid k Z F k C = k Z F k C
134 fvex F n C V
135 132 133 134 fvmpt n Z k Z F k C n = F n C
136 135 adantl φ ψ n Z k Z F k C n = F n C
137 8 adantr φ ψ n Z C X
138 111 137 ffvelrnd φ ψ n Z F n C
139 136 138 eqeltrd φ ψ n Z k Z F k C n
140 132 oveq1d k = n F k C F N C = F n C F N C
141 eqid k Z F k C F N C = k Z F k C F N C
142 ovex F n C F N C V
143 140 141 142 fvmpt n Z k Z F k C F N C n = F n C F N C
144 143 adantl φ ψ n Z k Z F k C F N C n = F n C F N C
145 136 oveq1d φ ψ n Z k Z F k C n F N C = F n C F N C
146 144 145 eqtr4d φ ψ n Z k Z F k C F N C n = k Z F k C n F N C
147 1 92 129 67 131 139 146 climsubc1 φ ψ k Z F k C F N C G C F N C
148 66 adantr φ ψ n Z F N Y
149 113 148 subcld φ ψ n Z F n Y F N Y
150 119 149 eqeltrd φ ψ n Z k Z F k Y F N Y n
151 67 adantr φ ψ n Z F N C
152 138 151 subcld φ ψ n Z F n C F N C
153 144 152 eqeltrd φ ψ n Z k Z F k C F N C n
154 115 140 oveq12d k = n F k Y - F N Y - F k C F N C = F n Y - F N Y - F n C F N C
155 eqid k Z F k Y - F N Y - F k C F N C = k Z F k Y - F N Y - F k C F N C
156 ovex F n Y - F N Y - F n C F N C V
157 154 155 156 fvmpt n Z k Z F k Y - F N Y - F k C F N C n = F n Y - F N Y - F n C F N C
158 157 adantl φ ψ n Z k Z F k Y - F N Y - F k C F N C n = F n Y - F N Y - F n C F N C
159 119 144 oveq12d φ ψ n Z k Z F k Y F N Y n k Z F k C F N C n = F n Y - F N Y - F n C F N C
160 158 159 eqtr4d φ ψ n Z k Z F k Y - F N Y - F k C F N C n = k Z F k Y F N Y n k Z F k C F N C n
161 1 92 122 124 147 150 153 160 climsub φ ψ k Z F k Y - F N Y - F k C F N C G Y - F N Y - G C F N C
162 100 mptex k Z F k Y - F N Y - F k C F N C V
163 162 a1i φ ψ k Z F k Y - F N Y - F k C F N C V
164 149 152 subcld φ ψ n Z F n Y - F N Y - F n C F N C
165 158 164 eqeltrd φ ψ n Z k Z F k Y - F N Y - F k C F N C n
166 154 fveq2d k = n F k Y - F N Y - F k C F N C = F n Y - F N Y - F n C F N C
167 eqid k Z F k Y - F N Y - F k C F N C = k Z F k Y - F N Y - F k C F N C
168 fvex F n Y - F N Y - F n C F N C V
169 166 167 168 fvmpt n Z k Z F k Y - F N Y - F k C F N C n = F n Y - F N Y - F n C F N C
170 169 adantl φ ψ n Z k Z F k Y - F N Y - F k C F N C n = F n Y - F N Y - F n C F N C
171 158 fveq2d φ ψ n Z k Z F k Y - F N Y - F k C F N C n = F n Y - F N Y - F n C F N C
172 170 171 eqtr4d φ ψ n Z k Z F k Y - F N Y - F k C F N C n = k Z F k Y - F N Y - F k C F N C n
173 1 161 163 92 165 172 climabs φ ψ k Z F k Y - F N Y - F k C F N C G Y - F N Y - G C F N C
174 51 abscld φ ψ Y C
175 77 174 remulcld φ ψ R 2 2 Y C
176 175 recnd φ ψ R 2 2 Y C
177 1 eqimss2i M Z
178 177 100 climconst2 R 2 2 Y C M Z × R 2 2 Y C R 2 2 Y C
179 176 92 178 syl2anc φ ψ Z × R 2 2 Y C R 2 2 Y C
180 1 uztrn2 N Z n N n Z
181 15 180 sylan φ ψ n N n Z
182 181 169 syl φ ψ n N k Z F k Y - F N Y - F k C F N C n = F n Y - F N Y - F n C F N C
183 164 abscld φ ψ n Z F n Y - F N Y - F n C F N C
184 181 183 syldan φ ψ n N F n Y - F N Y - F n C F N C
185 182 184 eqeltrd φ ψ n N k Z F k Y - F N Y - F k C F N C n
186 ovex R 2 2 Y C V
187 186 fvconst2 n Z Z × R 2 2 Y C n = R 2 2 Y C
188 181 187 syl φ ψ n N Z × R 2 2 Y C n = R 2 2 Y C
189 175 adantr φ ψ n N R 2 2 Y C
190 188 189 eqeltrd φ ψ n N Z × R 2 2 Y C n
191 181 111 syldan φ ψ n N F n : X
192 191 ffnd φ ψ n N F n Fn X
193 65 adantr φ ψ n N F N : X
194 193 ffnd φ ψ n N F N Fn X
195 ulmscl k Z S D F k u X H X V
196 7 195 syl φ X V
197 196 ad2antrr φ ψ n N X V
198 18 adantr φ ψ n N Y X
199 fnfvof F n Fn X F N Fn X X V Y X F n f F N Y = F n Y F N Y
200 192 194 197 198 199 syl22anc φ ψ n N F n f F N Y = F n Y F N Y
201 8 adantr φ ψ n N C X
202 fnfvof F n Fn X F N Fn X X V C X F n f F N C = F n C F N C
203 192 194 197 201 202 syl22anc φ ψ n N F n f F N C = F n C F N C
204 200 203 oveq12d φ ψ n N F n f F N Y F n f F N C = F n Y - F N Y - F n C F N C
205 204 fveq2d φ ψ n N F n f F N Y F n f F N C = F n Y - F N Y - F n C F N C
206 44 18 sseldd φ ψ Y S
207 44 8 sseldd φ ψ C S
208 206 207 ovresd φ ψ Y abs S × S C = Y abs C
209 eqid abs = abs
210 209 cnmetdval Y C Y abs C = Y C
211 49 50 210 syl2anc φ ψ Y abs C = Y C
212 208 211 eqtrd φ ψ Y abs S × S C = Y C
213 212 14 eqbrtrd φ ψ Y abs S × S C < U
214 cnxmet abs ∞Met
215 xmetres2 abs ∞Met S abs S × S ∞Met S
216 214 47 215 sylancr φ ψ abs S × S ∞Met S
217 10 rpxrd φ ψ U *
218 elbl3 abs S × S ∞Met S U * C S Y S Y C ball abs S × S U Y abs S × S C < U
219 216 217 207 206 218 syl22anc φ ψ Y C ball abs S × S U Y abs S × S C < U
220 213 219 mpbird φ ψ Y C ball abs S × S U
221 220 adantr φ ψ n N Y C ball abs S × S U
222 blcntr abs S × S ∞Met S C S U + C C ball abs S × S U
223 216 207 10 222 syl3anc φ ψ C C ball abs S × S U
224 223 adantr φ ψ n N C C ball abs S × S U
225 221 224 jca φ ψ n N Y C ball abs S × S U C C ball abs S × S U
226 2 ad2antrr φ ψ n N S
227 eqid abs S × S = abs S × S
228 44 adantr φ ψ n N X S
229 fvexd φ ψ n N y X F n y V
230 fvexd φ ψ n N y X F N y V
231 191 feqmptd φ ψ n N F n = y X F n y
232 193 feqmptd φ ψ n N F N = y X F N y
233 197 229 230 231 232 offval2 φ ψ n N F n f F N = y X F n y F N y
234 191 ffvelrnda φ ψ n N y X F n y
235 193 ffvelrnda φ ψ n N y X F N y
236 234 235 subcld φ ψ n N y X F n y F N y
237 233 236 fmpt3d φ ψ n N F n f F N : X
238 207 adantr φ ψ n N C S
239 217 adantr φ ψ n N U *
240 eqid C ball abs S × S U = C ball abs S × S U
241 13 adantr φ ψ n N C ball abs S × S U X
242 233 oveq2d φ ψ n N S D F n f F N = dy X F n y F N y dS y
243 fvexd φ ψ n N y X F n S y V
244 231 oveq2d φ ψ n N S D F n = dy X F n y dS y
245 103 oveq2d k = n S D F k = S D F n
246 ovex S D F n V
247 245 27 246 fvmpt n Z k Z S D F k n = S D F n
248 181 247 syl φ ψ n N k Z S D F k n = S D F n
249 36 ad2antrr φ ψ n N k Z S D F k : Z X
250 249 181 ffvelrnd φ ψ n N k Z S D F k n X
251 248 250 eqeltrrd φ ψ n N S D F n X
252 elmapi S D F n X F n S : X
253 251 252 syl φ ψ n N F n S : X
254 253 feqmptd φ ψ n N S D F n = y X F n S y
255 244 254 eqtr3d φ ψ n N dy X F n y dS y = y X F n S y
256 fvexd φ ψ n N y X F N S y V
257 232 oveq2d φ ψ n N S D F N = dy X F N y dS y
258 41 adantr φ ψ n N F N S : X
259 258 feqmptd φ ψ n N S D F N = y X F N S y
260 257 259 eqtr3d φ ψ n N dy X F N y dS y = y X F N S y
261 226 234 243 255 235 256 260 dvmptsub φ ψ n N dy X F n y F N y dS y = y X F n S y F N S y
262 242 261 eqtrd φ ψ n N S D F n f F N = y X F n S y F N S y
263 262 dmeqd φ ψ n N dom F n f F N S = dom y X F n S y F N S y
264 ovex F n S y F N S y V
265 eqid y X F n S y F N S y = y X F n S y F N S y
266 264 265 dmmpti dom y X F n S y F N S y = X
267 263 266 eqtrdi φ ψ n N dom F n f F N S = X
268 241 267 sseqtrrd φ ψ n N C ball abs S × S U dom F n f F N S
269 77 adantr φ ψ n N R 2 2
270 241 sselda φ ψ n N y C ball abs S × S U y X
271 262 fveq1d φ ψ n N F n f F N S y = y X F n S y F N S y y
272 265 fvmpt2 y X F n S y F N S y V y X F n S y F N S y y = F n S y F N S y
273 264 272 mpan2 y X y X F n S y F N S y y = F n S y F N S y
274 271 273 sylan9eq φ ψ n N y X F n f F N S y = F n S y F N S y
275 274 fveq2d φ ψ n N y X F n f F N S y = F n S y F N S y
276 264 a1i φ ψ n N y X F n S y F N S y V
277 226 236 276 261 dvmptcl φ ψ n N y X F n S y F N S y
278 277 abscld φ ψ n N y X F n S y F N S y
279 77 ad2antrr φ ψ n N y X R 2 2
280 253 ffvelrnda φ ψ n N y X F n S y
281 258 ffvelrnda φ ψ n N y X F N S y
282 280 281 abssubd φ ψ n N y X F n S y F N S y = F N S y F n S y
283 fveq2 m = n F m = F n
284 283 oveq2d m = n S D F m = S D F n
285 284 fveq1d m = n F m S x = F n S x
286 285 oveq2d m = n F N S x F m S x = F N S x F n S x
287 286 fveq2d m = n F N S x F m S x = F N S x F n S x
288 287 breq1d m = n F N S x F m S x < R 2 2 F N S x F n S x < R 2 2
289 288 ralbidv m = n x X F N S x F m S x < R 2 2 x X F N S x F n S x < R 2 2
290 289 rspccva m N x X F N S x F m S x < R 2 2 n N x X F N S x F n S x < R 2 2
291 16 290 sylan φ ψ n N x X F N S x F n S x < R 2 2
292 fveq2 x = y F N S x = F N S y
293 fveq2 x = y F n S x = F n S y
294 292 293 oveq12d x = y F N S x F n S x = F N S y F n S y
295 294 fveq2d x = y F N S x F n S x = F N S y F n S y
296 295 breq1d x = y F N S x F n S x < R 2 2 F N S y F n S y < R 2 2
297 296 rspccva x X F N S x F n S x < R 2 2 y X F N S y F n S y < R 2 2
298 291 297 sylan φ ψ n N y X F N S y F n S y < R 2 2
299 282 298 eqbrtrd φ ψ n N y X F n S y F N S y < R 2 2
300 278 279 299 ltled φ ψ n N y X F n S y F N S y R 2 2
301 275 300 eqbrtrd φ ψ n N y X F n f F N S y R 2 2
302 270 301 syldan φ ψ n N y C ball abs S × S U F n f F N S y R 2 2
303 226 227 228 237 238 239 240 268 269 302 dvlip2 φ ψ n N Y C ball abs S × S U C C ball abs S × S U F n f F N Y F n f F N C R 2 2 Y C
304 225 303 mpdan φ ψ n N F n f F N Y F n f F N C R 2 2 Y C
305 205 304 eqbrtrrd φ ψ n N F n Y - F N Y - F n C F N C R 2 2 Y C
306 305 182 188 3brtr4d φ ψ n N k Z F k Y - F N Y - F k C F N C n Z × R 2 2 Y C n
307 88 91 173 179 185 190 306 climle φ ψ G Y - F N Y - G C F N C R 2 2 Y C
308 85 abscld φ ψ G Y - F N Y - G C F N C
309 51 52 absrpcld φ ψ Y C +
310 308 77 309 ledivmul2d φ ψ G Y - F N Y - G C F N C Y C R 2 2 G Y - F N Y - G C F N C R 2 2 Y C
311 307 310 mpbird φ ψ G Y - F N Y - G C F N C Y C R 2 2
312 87 311 eqbrtrd φ ψ G Y G C Y C F N Y F N C Y C R 2 2
313 10 rpred φ ψ U
314 11 rpred φ ψ W
315 174 313 314 14 12 lttrd φ ψ Y C < W
316 315 20 mpd φ ψ F N Y F N C Y C F N S C < R 2 2
317 71 73 77 77 312 316 leltaddd φ ψ G Y G C Y C F N Y F N C Y C + F N Y F N C Y C F N S C < R 2 2 + R 2 2
318 75 recnd φ ψ R 2
319 318 2halvesd φ ψ R 2 2 + R 2 2 = R 2
320 317 319 breqtrd φ ψ G Y G C Y C F N Y F N C Y C + F N Y F N C Y C F N S C < R 2
321 61 74 75 76 320 lelttrd φ ψ G Y G C Y C F N S C < R 2
322 53 57 58 59 321 17 abs3lemd φ ψ G Y G C Y C H C < R