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Theorem caun0

Description: A metric with a Cauchy sequence cannot be empty. (Contributed by NM, 19-Dec-2006) (Revised by Mario Carneiro, 24-Dec-2013)

Ref Expression
Assertion caun0 ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( Cau ‘ 𝐷 ) ) → 𝑋 ≠ ∅ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 1rp 1 ∈ ℝ+
2 1 ne0ii + ≠ ∅
3 iscau2 ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) → ( 𝐹 ∈ ( Cau ‘ 𝐷 ) ↔ ( 𝐹 ∈ ( 𝑋pm ℂ ) ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) ) ) )
4 3 simplbda ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( Cau ‘ 𝐷 ) ) → ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) )
5 r19.2z ( ( ℝ+ ≠ ∅ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) ) → ∃ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) )
6 2 4 5 sylancr ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( Cau ‘ 𝐷 ) ) → ∃ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) )
7 uzid ( 𝑗 ∈ ℤ → 𝑗 ∈ ( ℤ𝑗 ) )
8 ne0i ( 𝑗 ∈ ( ℤ𝑗 ) → ( ℤ𝑗 ) ≠ ∅ )
9 r19.2z ( ( ( ℤ𝑗 ) ≠ ∅ ∧ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) ) → ∃ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) )
10 9 ex ( ( ℤ𝑗 ) ≠ ∅ → ( ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) → ∃ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) ) )
11 7 8 10 3syl ( 𝑗 ∈ ℤ → ( ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) → ∃ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) ) )
12 ne0i ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋𝑋 ≠ ∅ )
13 12 3ad2ant2 ( ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) → 𝑋 ≠ ∅ )
14 13 rexlimivw ( ∃ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) → 𝑋 ≠ ∅ )
15 11 14 syl6 ( 𝑗 ∈ ℤ → ( ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) → 𝑋 ≠ ∅ ) )
16 15 rexlimiv ( ∃ 𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) → 𝑋 ≠ ∅ )
17 16 rexlimivw ( ∃ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑋 ∧ ( ( 𝐹𝑘 ) 𝐷 ( 𝐹𝑗 ) ) < 𝑥 ) → 𝑋 ≠ ∅ )
18 6 17 syl ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( Cau ‘ 𝐷 ) ) → 𝑋 ≠ ∅ )