Metamath Proof Explorer


Theorem lmres

Description: A function converges iff its restriction to an upper integers set converges. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Dec-2013)

Ref Expression
Hypotheses lmres.2 ( 𝜑𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) )
lmres.4 ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝑋pm ℂ ) )
lmres.5 ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
Assertion lmres ( 𝜑 → ( 𝐹 ( ⇝𝑡𝐽 ) 𝑃 ↔ ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ( ⇝𝑡𝐽 ) 𝑃 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lmres.2 ( 𝜑𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) )
2 lmres.4 ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝑋pm ℂ ) )
3 lmres.5 ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
4 toponmax ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) → 𝑋𝐽 )
5 1 4 syl ( 𝜑𝑋𝐽 )
6 cnex ℂ ∈ V
7 ssid 𝑋𝑋
8 uzssz ( ℤ𝑀 ) ⊆ ℤ
9 zsscn ℤ ⊆ ℂ
10 8 9 sstri ( ℤ𝑀 ) ⊆ ℂ
11 pmss12g ( ( ( 𝑋𝑋 ∧ ( ℤ𝑀 ) ⊆ ℂ ) ∧ ( 𝑋𝐽 ∧ ℂ ∈ V ) ) → ( 𝑋pm ( ℤ𝑀 ) ) ⊆ ( 𝑋pm ℂ ) )
12 7 10 11 mpanl12 ( ( 𝑋𝐽 ∧ ℂ ∈ V ) → ( 𝑋pm ( ℤ𝑀 ) ) ⊆ ( 𝑋pm ℂ ) )
13 5 6 12 sylancl ( 𝜑 → ( 𝑋pm ( ℤ𝑀 ) ) ⊆ ( 𝑋pm ℂ ) )
14 fvex ( ℤ𝑀 ) ∈ V
15 pmresg ( ( ( ℤ𝑀 ) ∈ V ∧ 𝐹 ∈ ( 𝑋pm ℂ ) ) → ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∈ ( 𝑋pm ( ℤ𝑀 ) ) )
16 14 2 15 sylancr ( 𝜑 → ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∈ ( 𝑋pm ( ℤ𝑀 ) ) )
17 13 16 sseldd ( 𝜑 → ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∈ ( 𝑋pm ℂ ) )
18 17 2 2thd ( 𝜑 → ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∈ ( 𝑋pm ℂ ) ↔ 𝐹 ∈ ( 𝑋pm ℂ ) ) )
19 eqid ( ℤ𝑀 ) = ( ℤ𝑀 )
20 19 uztrn2 ( ( 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∧ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ) → 𝑘 ∈ ( ℤ𝑀 ) )
21 dmres dom ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) = ( ( ℤ𝑀 ) ∩ dom 𝐹 )
22 21 elin2 ( 𝑘 ∈ dom ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ↔ ( 𝑘 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∧ 𝑘 ∈ dom 𝐹 ) )
23 22 baib ( 𝑘 ∈ ( ℤ𝑀 ) → ( 𝑘 ∈ dom ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ↔ 𝑘 ∈ dom 𝐹 ) )
24 fvres ( 𝑘 ∈ ( ℤ𝑀 ) → ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ‘ 𝑘 ) = ( 𝐹𝑘 ) )
25 24 eleq1d ( 𝑘 ∈ ( ℤ𝑀 ) → ( ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ‘ 𝑘 ) ∈ 𝑢 ↔ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑢 ) )
26 23 25 anbi12d ( 𝑘 ∈ ( ℤ𝑀 ) → ( ( 𝑘 ∈ dom ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∧ ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ‘ 𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ↔ ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) )
27 20 26 syl ( ( 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∧ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ) → ( ( 𝑘 ∈ dom ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∧ ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ‘ 𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ↔ ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) )
28 27 ralbidva ( 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) → ( ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∧ ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ‘ 𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ↔ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) )
29 28 rexbiia ( ∃ 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∧ ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ‘ 𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ↔ ∃ 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑢 ) )
30 29 imbi2i ( ( 𝑃𝑢 → ∃ 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∧ ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ‘ 𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) ↔ ( 𝑃𝑢 → ∃ 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) )
31 30 ralbii ( ∀ 𝑢𝐽 ( 𝑃𝑢 → ∃ 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∧ ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ‘ 𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) ↔ ∀ 𝑢𝐽 ( 𝑃𝑢 → ∃ 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) )
32 31 a1i ( 𝜑 → ( ∀ 𝑢𝐽 ( 𝑃𝑢 → ∃ 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∧ ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ‘ 𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) ↔ ∀ 𝑢𝐽 ( 𝑃𝑢 → ∃ 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) ) )
33 18 32 3anbi13d ( 𝜑 → ( ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∈ ( 𝑋pm ℂ ) ∧ 𝑃𝑋 ∧ ∀ 𝑢𝐽 ( 𝑃𝑢 → ∃ 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∧ ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ‘ 𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) ) ↔ ( 𝐹 ∈ ( 𝑋pm ℂ ) ∧ 𝑃𝑋 ∧ ∀ 𝑢𝐽 ( 𝑃𝑢 → ∃ 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) ) ) )
34 1 19 3 lmbr2 ( 𝜑 → ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ( ⇝𝑡𝐽 ) 𝑃 ↔ ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∈ ( 𝑋pm ℂ ) ∧ 𝑃𝑋 ∧ ∀ 𝑢𝐽 ( 𝑃𝑢 → ∃ 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ∧ ( ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ‘ 𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) ) ) )
35 1 19 3 lmbr2 ( 𝜑 → ( 𝐹 ( ⇝𝑡𝐽 ) 𝑃 ↔ ( 𝐹 ∈ ( 𝑋pm ℂ ) ∧ 𝑃𝑋 ∧ ∀ 𝑢𝐽 ( 𝑃𝑢 → ∃ 𝑗 ∈ ( ℤ𝑀 ) ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝑘 ∈ dom 𝐹 ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝑢 ) ) ) ) )
36 33 34 35 3bitr4rd ( 𝜑 → ( 𝐹 ( ⇝𝑡𝐽 ) 𝑃 ↔ ( 𝐹 ↾ ( ℤ𝑀 ) ) ( ⇝𝑡𝐽 ) 𝑃 ) )