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Theorem caushft 28582
Description: A shifted Cauchy sequence is Cauchy. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.) (Revised by Mario Carneiro, 5-Jun-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
caures.1  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
caures.3  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
caures.4  |-  ( ph  ->  D  e.  ( Met `  X ) )
caushft.4  |-  W  =  ( ZZ>= `  ( M  +  N ) )
caushft.5  |-  ( ph  ->  N  e.  ZZ )
caushft.7  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( F `  k )  =  ( G `  ( k  +  N
) ) )
caushft.8  |-  ( ph  ->  F  e.  ( Cau `  D ) )
caushft.9  |-  ( ph  ->  G : W --> X )
Assertion
Ref Expression
caushft  |-  ( ph  ->  G  e.  ( Cau `  D ) )
Distinct variable groups:    D, k    k, G    ph, k    k, X   
k, F    k, N    k, Z
Allowed substitution hints:    M( k)    W( k)

Proof of Theorem caushft
Dummy variables  j  m  n  x are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 caushft.8 . . . . 5  |-  ( ph  ->  F  e.  ( Cau `  D ) )
2 caures.1 . . . . . 6  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
3 caures.4 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  D  e.  ( Met `  X ) )
4 metxmet 19868 . . . . . . 7  |-  ( D  e.  ( Met `  X
)  ->  D  e.  ( *Met `  X
) )
53, 4syl 16 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  D  e.  ( *Met `  X ) )
6 caures.3 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
7 caushft.7 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( F `  k )  =  ( G `  ( k  +  N
) ) )
87ralrimiva 2797 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A. k  e.  Z  ( F `  k )  =  ( G `  ( k  +  N
) ) )
9 fveq2 5688 . . . . . . . . 9  |-  ( k  =  j  ->  ( F `  k )  =  ( F `  j ) )
10 oveq1 6097 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  j  ->  (
k  +  N )  =  ( j  +  N ) )
1110fveq2d 5692 . . . . . . . . 9  |-  ( k  =  j  ->  ( G `  ( k  +  N ) )  =  ( G `  (
j  +  N ) ) )
129, 11eqeq12d 2455 . . . . . . . 8  |-  ( k  =  j  ->  (
( F `  k
)  =  ( G `
 ( k  +  N ) )  <->  ( F `  j )  =  ( G `  ( j  +  N ) ) ) )
1312rspccva 3069 . . . . . . 7  |-  ( ( A. k  e.  Z  ( F `  k )  =  ( G `  ( k  +  N
) )  /\  j  e.  Z )  ->  ( F `  j )  =  ( G `  ( j  +  N
) ) )
148, 13sylan 468 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  ( F `  j )  =  ( G `  ( j  +  N
) ) )
152, 5, 6, 7, 14iscau4 20749 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( F  e.  ( Cau `  D )  <-> 
( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N ) )  e.  X  /\  (
( G `  (
k  +  N ) ) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  <  x ) ) ) )
161, 15mpbid 210 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N ) )  e.  X  /\  (
( G `  (
k  +  N ) ) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  <  x ) ) )
1716simprd 460 . . 3  |-  ( ph  ->  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N ) )  e.  X  /\  (
( G `  (
k  +  N ) ) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  <  x ) )
182eleq2i 2505 . . . . . . . . 9  |-  ( j  e.  Z  <->  j  e.  ( ZZ>= `  M )
)
1918biimpi 194 . . . . . . . 8  |-  ( j  e.  Z  ->  j  e.  ( ZZ>= `  M )
)
20 caushft.5 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  N  e.  ZZ )
21 eluzadd 10885 . . . . . . . 8  |-  ( ( j  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  N  e.  ZZ )  ->  (
j  +  N )  e.  ( ZZ>= `  ( M  +  N )
) )
2219, 20, 21syl2anr 475 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  (
j  +  N )  e.  ( ZZ>= `  ( M  +  N )
) )
23 caushft.4 . . . . . . 7  |-  W  =  ( ZZ>= `  ( M  +  N ) )
2422, 23syl6eleqr 2532 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  (
j  +  N )  e.  W )
25 simplr 749 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  j  e.  Z
)
2625, 2syl6eleq 2531 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  j  e.  (
ZZ>= `  M ) )
27 eluzelz 10866 . . . . . . . . . . 11  |-  ( j  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  j  e.  ZZ )
2826, 27syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  j  e.  ZZ )
2920ad2antrr 720 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  N  e.  ZZ )
30 simpr 458 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  m  e.  (
ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )
31 eluzsub 10886 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( j  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( m  -  N )  e.  (
ZZ>= `  j ) )
3228, 29, 30, 31syl3anc 1213 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( m  -  N )  e.  (
ZZ>= `  j ) )
33 simp3 985 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  (
k  +  N ) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  ( ( G `
 ( k  +  N ) ) D ( G `  (
j  +  N ) ) )  <  x
)
3433ralimi 2789 . . . . . . . . 9  |-  ( A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N ) )  e.  X  /\  (
( G `  (
k  +  N ) ) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( ( G `  (
k  +  N ) ) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  <  x )
35 oveq1 6097 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  ( m  -  N )  ->  (
k  +  N )  =  ( ( m  -  N )  +  N ) )
3635fveq2d 5692 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  =  ( m  -  N )  ->  ( G `  ( k  +  N ) )  =  ( G `  (
( m  -  N
)  +  N ) ) )
3736oveq1d 6105 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  ( m  -  N )  ->  (
( G `  (
k  +  N ) ) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  =  ( ( G `
 ( ( m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  (
j  +  N ) ) ) )
3837breq1d 4299 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  ( m  -  N )  ->  (
( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x  <->  ( ( G `  ( (
m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  ( j  +  N
) ) )  < 
x ) )
3938rspcv 3066 . . . . . . . . 9  |-  ( ( m  -  N )  e.  ( ZZ>= `  j
)  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( ( G `  ( k  +  N ) ) D ( G `  ( j  +  N
) ) )  < 
x  ->  ( ( G `  ( (
m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  ( j  +  N
) ) )  < 
x ) )
4032, 34, 39syl2im 38 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N
) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  ( ( G `
 ( ( m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  (
j  +  N ) ) )  <  x
) )
41 eluzelz 10866 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( m  e.  ( ZZ>= `  (
j  +  N ) )  ->  m  e.  ZZ )
4241adantl 463 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  m  e.  ZZ )
4342zcnd 10744 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  m  e.  CC )
4420zcnd 10744 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  N  e.  CC )
4544ad2antrr 720 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  N  e.  CC )
4643, 45npcand 9719 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( ( m  -  N )  +  N )  =  m )
4746fveq2d 5692 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( G `  ( ( m  -  N )  +  N
) )  =  ( G `  m ) )
4847oveq1d 6105 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( ( G `
 ( ( m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  (
j  +  N ) ) )  =  ( ( G `  m
) D ( G `
 ( j  +  N ) ) ) )
493ad2antrr 720 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  D  e.  ( Met `  X ) )
50 caushft.9 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  G : W --> X )
5150ad2antrr 720 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  G : W --> X )
5223uztrn2 10874 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( j  +  N
)  e.  W  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N
) ) )  ->  m  e.  W )
5324, 52sylan 468 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  m  e.  W
)
5451, 53ffvelrnd 5841 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( G `  m )  e.  X
)
5550adantr 462 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  G : W --> X )
5655, 24ffvelrnd 5841 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  ( G `  ( j  +  N ) )  e.  X )
5756adantr 462 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( G `  ( j  +  N
) )  e.  X
)
58 metsym 19884 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( D  e.  ( Met `  X )  /\  ( G `  m )  e.  X  /\  ( G `  ( j  +  N ) )  e.  X )  ->  (
( G `  m
) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  =  ( ( G `
 ( j  +  N ) ) D ( G `  m
) ) )
5949, 54, 57, 58syl3anc 1213 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( ( G `
 m ) D ( G `  (
j  +  N ) ) )  =  ( ( G `  (
j  +  N ) ) D ( G `
 m ) ) )
6048, 59eqtrd 2473 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( ( G `
 ( ( m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  (
j  +  N ) ) )  =  ( ( G `  (
j  +  N ) ) D ( G `
 m ) ) )
6160breq1d 4299 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( ( ( G `  ( ( m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  ( j  +  N
) ) )  < 
x  <->  ( ( G `
 ( j  +  N ) ) D ( G `  m
) )  <  x
) )
6240, 61sylibd 214 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N
) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  ( ( G `
 ( j  +  N ) ) D ( G `  m
) )  <  x
) )
6362ralrimdva 2804 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  (
k  +  N ) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  A. m  e.  (
ZZ>= `  ( j  +  N ) ) ( ( G `  (
j  +  N ) ) D ( G `
 m ) )  <  x ) )
64 fveq2 5688 . . . . . . . 8  |-  ( n  =  ( j  +  N )  ->  ( ZZ>=
`  n )  =  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )
65 fveq2 5688 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  =  ( j  +  N )  ->  ( G `  n )  =  ( G `  ( j  +  N
) ) )
6665oveq1d 6105 . . . . . . . . 9  |-  ( n  =  ( j  +  N )  ->  (
( G `  n
) D ( G `
 m ) )  =  ( ( G `
 ( j  +  N ) ) D ( G `  m
) ) )
6766breq1d 4299 . . . . . . . 8  |-  ( n  =  ( j  +  N )  ->  (
( ( G `  n ) D ( G `  m ) )  <  x  <->  ( ( G `  ( j  +  N ) ) D ( G `  m
) )  <  x
) )
6864, 67raleqbidv 2929 . . . . . . 7  |-  ( n  =  ( j  +  N )  ->  ( A. m  e.  ( ZZ>=
`  n ) ( ( G `  n
) D ( G `
 m ) )  <  x  <->  A. m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) ( ( G `  (
j  +  N ) ) D ( G `
 m ) )  <  x ) )
6968rspcev 3070 . . . . . 6  |-  ( ( ( j  +  N
)  e.  W  /\  A. m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N
) ) ( ( G `  ( j  +  N ) ) D ( G `  m ) )  < 
x )  ->  E. n  e.  W  A. m  e.  ( ZZ>= `  n )
( ( G `  n ) D ( G `  m ) )  <  x )
7024, 63, 69syl6an 542 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  (
k  +  N ) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  E. n  e.  W  A. m  e.  ( ZZ>=
`  n ) ( ( G `  n
) D ( G `
 m ) )  <  x ) )
7170rexlimdva 2839 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N
) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  E. n  e.  W  A. m  e.  ( ZZ>=
`  n ) ( ( G `  n
) D ( G `
 m ) )  <  x ) )
7271ralimdv 2793 . . 3  |-  ( ph  ->  ( A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  (
k  +  N ) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  A. x  e.  RR+  E. n  e.  W  A. m  e.  ( ZZ>= `  n ) ( ( G `  n ) D ( G `  m ) )  < 
x ) )
7317, 72mpd 15 . 2  |-  ( ph  ->  A. x  e.  RR+  E. n  e.  W  A. m  e.  ( ZZ>= `  n ) ( ( G `  n ) D ( G `  m ) )  < 
x )
746, 20zaddcld 10747 . . 3  |-  ( ph  ->  ( M  +  N
)  e.  ZZ )
75 eqidd 2442 . . 3  |-  ( (
ph  /\  m  e.  W )  ->  ( G `  m )  =  ( G `  m ) )
76 eqidd 2442 . . 3  |-  ( (
ph  /\  n  e.  W )  ->  ( G `  n )  =  ( G `  n ) )
7723, 5, 74, 75, 76, 50iscauf 20750 . 2  |-  ( ph  ->  ( G  e.  ( Cau `  D )  <->  A. x  e.  RR+  E. n  e.  W  A. m  e.  ( ZZ>= `  n )
( ( G `  n ) D ( G `  m ) )  <  x ) )
7873, 77mpbird 232 1  |-  ( ph  ->  G  e.  ( Cau `  D ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 369    /\ w3a 960    = wceq 1364    e. wcel 1761   A.wral 2713   E.wrex 2714   class class class wbr 4289   dom cdm 4836   -->wf 5411   ` cfv 5415  (class class class)co 6090    ^pm cpm 7211   CCcc 9276    + caddc 9281    < clt 9414    - cmin 9591   ZZcz 10642   ZZ>=cuz 10857   RR+crp 10987   *Metcxmt 17760   Metcme 17761   Caucca 20723
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1596  ax-4 1607  ax-5 1675  ax-6 1713  ax-7 1733  ax-8 1763  ax-9 1765  ax-10 1780  ax-11 1785  ax-12 1797  ax-13 1948  ax-ext 2422  ax-sep 4410  ax-nul 4418  ax-pow 4467  ax-pr 4528  ax-un 6371  ax-cnex 9334  ax-resscn 9335  ax-1cn 9336  ax-icn 9337  ax-addcl 9338  ax-addrcl 9339  ax-mulcl 9340  ax-mulrcl 9341  ax-mulcom 9342  ax-addass 9343  ax-mulass 9344  ax-distr 9345  ax-i2m1 9346  ax-1ne0 9347  ax-1rid 9348  ax-rnegex 9349  ax-rrecex 9350  ax-cnre 9351  ax-pre-lttri 9352  ax-pre-lttrn 9353  ax-pre-ltadd 9354  ax-pre-mulgt0 9355
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 961  df-3an 962  df-tru 1367  df-ex 1592  df-nf 1595  df-sb 1706  df-eu 2261  df-mo 2262  df-clab 2428  df-cleq 2434  df-clel 2437  df-nfc 2566  df-ne 2606  df-nel 2607  df-ral 2718  df-rex 2719  df-reu 2720  df-rmo 2721  df-rab 2722  df-v 2972  df-sbc 3184  df-csb 3286  df-dif 3328  df-un 3330  df-in 3332  df-ss 3339  df-pss 3341  df-nul 3635  df-if 3789  df-pw 3859  df-sn 3875  df-pr 3877  df-tp 3879  df-op 3881  df-uni 4089  df-iun 4170  df-br 4290  df-opab 4348  df-mpt 4349  df-tr 4383  df-eprel 4628  df-id 4632  df-po 4637  df-so 4638  df-fr 4675  df-we 4677  df-ord 4718  df-on 4719  df-lim 4720  df-suc 4721  df-xp 4842  df-rel 4843  df-cnv 4844  df-co 4845  df-dm 4846  df-rn 4847  df-res 4848  df-ima 4849  df-iota 5378  df-fun 5417  df-fn 5418  df-f 5419  df-f1 5420  df-fo 5421  df-f1o 5422  df-fv 5423  df-riota 6049  df-ov 6093  df-oprab 6094  df-mpt2 6095  df-om 6476  df-1st 6576  df-2nd 6577  df-recs 6828  df-rdg 6862  df-er 7097  df-map 7212  df-pm 7213  df-en 7307  df-dom 7308  df-sdom 7309  df-pnf 9416  df-mnf 9417  df-xr 9418  df-ltxr 9419  df-le 9420  df-sub 9593  df-neg 9594  df-div 9990  df-nn 10319  df-2 10376  df-n0 10576  df-z 10643  df-uz 10858  df-rp 10988  df-xneg 11085  df-xadd 11086  df-psmet 17768  df-xmet 17769  df-met 17770  df-bl 17771  df-cau 20726
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