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Theorem ulmres

Description: A sequence of functions converges iff the tail of the sequence converges (for any finite cutoff). (Contributed by Mario Carneiro, 24-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses ulmres.z ⊢ Z = ℤ ≥ M
ulmres.w ⊢ W = ℤ ≥ N
ulmres.m ⊢ φ → N ∈ Z
ulmres.f ⊢ φ → F : Z ⟶ ℂ S
Assertion ulmres ⊢ φ → F ⇝u ⁡ S G ↔ F ↾ W ⇝u ⁡ S G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ulmres.z ⊢ Z = ℤ ≥ M
2 ulmres.w ⊢ W = ℤ ≥ N
3 ulmres.m ⊢ φ → N ∈ Z
4 ulmres.f ⊢ φ → F : Z ⟶ ℂ S
5 ulmscl ⊢ F ⇝u ⁡ S G → S ∈ V
6 ulmcl ⊢ F ⇝u ⁡ S G → G : S ⟶ ℂ
7 5 6 jca ⊢ F ⇝u ⁡ S G → S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ
8 7 a1i ⊢ φ → F ⇝u ⁡ S G → S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ
9 ulmscl ⊢ F ↾ W ⇝u ⁡ S G → S ∈ V
10 ulmcl ⊢ F ↾ W ⇝u ⁡ S G → G : S ⟶ ℂ
11 9 10 jca ⊢ F ↾ W ⇝u ⁡ S G → S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ
12 11 a1i ⊢ φ → F ↾ W ⇝u ⁡ S G → S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ
13 3 1 eleqtrdi ⊢ φ → N ∈ ℤ ≥ M
14 13 adantr ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → N ∈ ℤ ≥ M
15 eluzel2 ⊢ N ∈ ℤ ≥ M → M ∈ ℤ
16 14 15 syl ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → M ∈ ℤ
17 1 rexuz3 ⊢ M ∈ ℤ → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r ↔ ∃ j ∈ ℤ ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r
18 16 17 syl ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r ↔ ∃ j ∈ ℤ ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r
19 eluzelz ⊢ N ∈ ℤ ≥ M → N ∈ ℤ
20 14 19 syl ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → N ∈ ℤ
21 2 rexuz3 ⊢ N ∈ ℤ → ∃ j ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r ↔ ∃ j ∈ ℤ ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r
22 20 21 syl ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → ∃ j ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r ↔ ∃ j ∈ ℤ ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r
23 18 22 bitr4d ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r ↔ ∃ j ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r
24 23 ralbidv ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → ∀ r ∈ ℝ + ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r ↔ ∀ r ∈ ℝ + ∃ j ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r
25 4 adantr ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → F : Z ⟶ ℂ S
26 eqidd ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ ∧ k ∈ Z ∧ z ∈ S → F ⁡ k ⁡ z = F ⁡ k ⁡ z
27 eqidd ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ ∧ z ∈ S → G ⁡ z = G ⁡ z
28 simprr ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → G : S ⟶ ℂ
29 simprl ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → S ∈ V
30 1 16 25 26 27 28 29 ulm2 ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → F ⇝u ⁡ S G ↔ ∀ r ∈ ℝ + ∃ j ∈ Z ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r
31 uzss ⊢ N ∈ ℤ ≥ M → ℤ ≥ N ⊆ ℤ ≥ M
32 14 31 syl ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → ℤ ≥ N ⊆ ℤ ≥ M
33 32 2 1 3sstr4g ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → W ⊆ Z
34 25 33 fssresd ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → F ↾ W : W ⟶ ℂ S
35 fvres ⊢ k ∈ W → F ↾ W ⁡ k = F ⁡ k
36 35 ad2antrl ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ ∧ k ∈ W ∧ z ∈ S → F ↾ W ⁡ k = F ⁡ k
37 36 fveq1d ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ ∧ k ∈ W ∧ z ∈ S → F ↾ W ⁡ k ⁡ z = F ⁡ k ⁡ z
38 2 20 34 37 27 28 29 ulm2 ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → F ↾ W ⇝u ⁡ S G ↔ ∀ r ∈ ℝ + ∃ j ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ j ∀ z ∈ S F ⁡ k ⁡ z − G ⁡ z < r
39 24 30 38 3bitr4d ⊢ φ ∧ S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → F ⇝u ⁡ S G ↔ F ↾ W ⇝u ⁡ S G
40 39 ex ⊢ φ → S ∈ V ∧ G : S ⟶ ℂ → F ⇝u ⁡ S G ↔ F ↾ W ⇝u ⁡ S G
41 8 12 40 pm5.21ndd ⊢ φ → F ⇝u ⁡ S G ↔ F ↾ W ⇝u ⁡ S G