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Theorem o1co 12335
Description: Sufficient condition for transforming the index set of an eventually bounded function. (Contributed by Mario Carneiro, 12-May-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
o1co.1  |-  ( ph  ->  F : A --> CC )
o1co.2  |-  ( ph  ->  F  e.  O ( 1 ) )
o1co.3  |-  ( ph  ->  G : B --> A )
o1co.4  |-  ( ph  ->  B  C_  RR )
o1co.5  |-  ( (
ph  /\  m  e.  RR )  ->  E. x  e.  RR  A. y  e.  B  ( x  <_ 
y  ->  m  <_  ( G `  y ) ) )
Assertion
Ref Expression
o1co  |-  ( ph  ->  ( F  o.  G
)  e.  O ( 1 ) )
Distinct variable groups:    x, m, y, A    m, F, x, y    m, G, x, y    ph, m, x, y    B, m, x, y

Proof of Theorem o1co
Dummy variables  n  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 o1co.2 . . . 4  |-  ( ph  ->  F  e.  O ( 1 ) )
2 o1co.1 . . . . 5  |-  ( ph  ->  F : A --> CC )
3 fdm 5554 . . . . . . 7  |-  ( F : A --> CC  ->  dom 
F  =  A )
42, 3syl 16 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  dom  F  =  A )
5 o1dm 12279 . . . . . . 7  |-  ( F  e.  O ( 1 )  ->  dom  F  C_  RR )
61, 5syl 16 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  dom  F  C_  RR )
74, 6eqsstr3d 3343 . . . . 5  |-  ( ph  ->  A  C_  RR )
8 elo12 12276 . . . . 5  |-  ( ( F : A --> CC  /\  A  C_  RR )  -> 
( F  e.  O
( 1 )  <->  E. m  e.  RR  E. n  e.  RR  A. z  e.  A  ( m  <_ 
z  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  <_  n
) ) )
92, 7, 8syl2anc 643 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( F  e.  O
( 1 )  <->  E. m  e.  RR  E. n  e.  RR  A. z  e.  A  ( m  <_ 
z  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  <_  n
) ) )
101, 9mpbid 202 . . 3  |-  ( ph  ->  E. m  e.  RR  E. n  e.  RR  A. z  e.  A  (
m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )
11 o1co.5 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  m  e.  RR )  ->  E. x  e.  RR  A. y  e.  B  ( x  <_ 
y  ->  m  <_  ( G `  y ) ) )
12 reeanv 2835 . . . . . 6  |-  ( E. x  e.  RR  E. n  e.  RR  ( A. y  e.  B  ( x  <_  y  ->  m  <_  ( G `  y ) )  /\  A. z  e.  A  ( m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  <-> 
( E. x  e.  RR  A. y  e.  B  ( x  <_ 
y  ->  m  <_  ( G `  y ) )  /\  E. n  e.  RR  A. z  e.  A  ( m  <_ 
z  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  <_  n
) ) )
13 o1co.3 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  G : B --> A )
1413ad3antrrr 711 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  ->  G : B --> A )
1514ffvelrnda 5829 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  /\  y  e.  B
)  ->  ( G `  y )  e.  A
)
16 breq2 4176 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( z  =  ( G `  y )  ->  (
m  <_  z  <->  m  <_  ( G `  y ) ) )
17 fveq2 5687 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( z  =  ( G `  y )  ->  ( F `  z )  =  ( F `  ( G `  y ) ) )
1817fveq2d 5691 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( z  =  ( G `  y )  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  =  ( abs `  ( F `  ( G `  y ) ) ) )
1918breq1d 4182 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( z  =  ( G `  y )  ->  (
( abs `  ( F `  z )
)  <_  n  <->  ( abs `  ( F `  ( G `  y )
) )  <_  n
) )
2016, 19imbi12d 312 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( z  =  ( G `  y )  ->  (
( m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z )
)  <_  n )  <->  ( m  <_  ( G `  y )  ->  ( abs `  ( F `  ( G `  y ) ) )  <_  n
) ) )
2120rspcva 3010 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( G `  y
)  e.  A  /\  A. z  e.  A  ( m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  ->  ( m  <_ 
( G `  y
)  ->  ( abs `  ( F `  ( G `  y )
) )  <_  n
) )
2215, 21sylan 458 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  /\  y  e.  B )  /\  A. z  e.  A  (
m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  ->  ( m  <_ 
( G `  y
)  ->  ( abs `  ( F `  ( G `  y )
) )  <_  n
) )
2322an32s 780 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  /\  A. z  e.  A  (
m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  /\  y  e.  B
)  ->  ( m  <_  ( G `  y
)  ->  ( abs `  ( F `  ( G `  y )
) )  <_  n
) )
2414adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  /\  A. z  e.  A  ( m  <_ 
z  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  <_  n
) )  ->  G : B --> A )
25 fvco3 5759 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( G : B --> A  /\  y  e.  B )  ->  ( ( F  o.  G ) `  y
)  =  ( F `
 ( G `  y ) ) )
2624, 25sylan 458 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  /\  A. z  e.  A  (
m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  /\  y  e.  B
)  ->  ( ( F  o.  G ) `  y )  =  ( F `  ( G `
 y ) ) )
2726fveq2d 5691 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  /\  A. z  e.  A  (
m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  /\  y  e.  B
)  ->  ( abs `  ( ( F  o.  G ) `  y
) )  =  ( abs `  ( F `
 ( G `  y ) ) ) )
2827breq1d 4182 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  /\  A. z  e.  A  (
m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  /\  y  e.  B
)  ->  ( ( abs `  ( ( F  o.  G ) `  y ) )  <_  n 
<->  ( abs `  ( F `  ( G `  y ) ) )  <_  n ) )
2923, 28sylibrd 226 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  /\  A. z  e.  A  (
m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  /\  y  e.  B
)  ->  ( m  <_  ( G `  y
)  ->  ( abs `  ( ( F  o.  G ) `  y
) )  <_  n
) )
3029imim2d 50 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  /\  A. z  e.  A  (
m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  /\  y  e.  B
)  ->  ( (
x  <_  y  ->  m  <_  ( G `  y ) )  -> 
( x  <_  y  ->  ( abs `  (
( F  o.  G
) `  y )
)  <_  n )
) )
3130ralimdva 2744 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  /\  A. z  e.  A  ( m  <_ 
z  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  <_  n
) )  ->  ( A. y  e.  B  ( x  <_  y  ->  m  <_  ( G `  y ) )  ->  A. y  e.  B  ( x  <_  y  -> 
( abs `  (
( F  o.  G
) `  y )
)  <_  n )
) )
3231expimpd 587 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  ->  ( ( A. z  e.  A  (
m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n )  /\  A. y  e.  B  ( x  <_  y  ->  m  <_  ( G `  y ) ) )  ->  A. y  e.  B  ( x  <_  y  -> 
( abs `  (
( F  o.  G
) `  y )
)  <_  n )
) )
3332ancomsd 441 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  /\  n  e.  RR )  ->  ( ( A. y  e.  B  (
x  <_  y  ->  m  <_  ( G `  y ) )  /\  A. z  e.  A  ( m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  ->  A. y  e.  B  ( x  <_  y  -> 
( abs `  (
( F  o.  G
) `  y )
)  <_  n )
) )
3433reximdva 2778 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  RR )  /\  x  e.  RR )  ->  ( E. n  e.  RR  ( A. y  e.  B  ( x  <_  y  ->  m  <_  ( G `  y ) )  /\  A. z  e.  A  ( m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  ->  E. n  e.  RR  A. y  e.  B  ( x  <_  y  ->  ( abs `  ( ( F  o.  G ) `
 y ) )  <_  n ) ) )
3534reximdva 2778 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  m  e.  RR )  ->  ( E. x  e.  RR  E. n  e.  RR  ( A. y  e.  B  ( x  <_  y  ->  m  <_  ( G `  y ) )  /\  A. z  e.  A  ( m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  ->  E. x  e.  RR  E. n  e.  RR  A. y  e.  B  (
x  <_  y  ->  ( abs `  ( ( F  o.  G ) `
 y ) )  <_  n ) ) )
3612, 35syl5bir 210 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  m  e.  RR )  ->  ( ( E. x  e.  RR  A. y  e.  B  ( x  <_  y  ->  m  <_  ( G `  y ) )  /\  E. n  e.  RR  A. z  e.  A  (
m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n ) )  ->  E. x  e.  RR  E. n  e.  RR  A. y  e.  B  (
x  <_  y  ->  ( abs `  ( ( F  o.  G ) `
 y ) )  <_  n ) ) )
3711, 36mpand 657 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  m  e.  RR )  ->  ( E. n  e.  RR  A. z  e.  A  (
m  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  n )  ->  E. x  e.  RR  E. n  e.  RR  A. y  e.  B  (
x  <_  y  ->  ( abs `  ( ( F  o.  G ) `
 y ) )  <_  n ) ) )
3837rexlimdva 2790 . . 3  |-  ( ph  ->  ( E. m  e.  RR  E. n  e.  RR  A. z  e.  A  ( m  <_ 
z  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  <_  n
)  ->  E. x  e.  RR  E. n  e.  RR  A. y  e.  B  ( x  <_ 
y  ->  ( abs `  ( ( F  o.  G ) `  y
) )  <_  n
) ) )
3910, 38mpd 15 . 2  |-  ( ph  ->  E. x  e.  RR  E. n  e.  RR  A. y  e.  B  (
x  <_  y  ->  ( abs `  ( ( F  o.  G ) `
 y ) )  <_  n ) )
40 fco 5559 . . . 4  |-  ( ( F : A --> CC  /\  G : B --> A )  ->  ( F  o.  G ) : B --> CC )
412, 13, 40syl2anc 643 . . 3  |-  ( ph  ->  ( F  o.  G
) : B --> CC )
42 o1co.4 . . 3  |-  ( ph  ->  B  C_  RR )
43 elo12 12276 . . 3  |-  ( ( ( F  o.  G
) : B --> CC  /\  B  C_  RR )  -> 
( ( F  o.  G )  e.  O
( 1 )  <->  E. x  e.  RR  E. n  e.  RR  A. y  e.  B  ( x  <_ 
y  ->  ( abs `  ( ( F  o.  G ) `  y
) )  <_  n
) ) )
4441, 42, 43syl2anc 643 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( F  o.  G )  e.  O
( 1 )  <->  E. x  e.  RR  E. n  e.  RR  A. y  e.  B  ( x  <_ 
y  ->  ( abs `  ( ( F  o.  G ) `  y
) )  <_  n
) ) )
4539, 44mpbird 224 1  |-  ( ph  ->  ( F  o.  G
)  e.  O ( 1 ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    = wceq 1649    e. wcel 1721   A.wral 2666   E.wrex 2667    C_ wss 3280   class class class wbr 4172   dom cdm 4837    o. ccom 4841   -->wf 5409   ` cfv 5413   CCcc 8944   RRcr 8945    <_ cle 9077   abscabs 11994   O ( 1 )co1 12235
This theorem is referenced by:  o1compt  12336
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1662  ax-8 1683  ax-13 1723  ax-14 1725  ax-6 1740  ax-7 1745  ax-11 1757  ax-12 1946  ax-ext 2385  ax-sep 4290  ax-nul 4298  ax-pow 4337  ax-pr 4363  ax-un 4660  ax-cnex 9002  ax-resscn 9003  ax-pre-lttri 9020  ax-pre-lttrn 9021
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2258  df-mo 2259  df-clab 2391  df-cleq 2397  df-clel 2400  df-nfc 2529  df-ne 2569  df-nel 2570  df-ral 2671  df-rex 2672  df-rab 2675  df-v 2918  df-sbc 3122  df-csb 3212  df-dif 3283  df-un 3285  df-in 3287  df-ss 3294  df-nul 3589  df-if 3700  df-pw 3761  df-sn 3780  df-pr 3781  df-op 3783  df-uni 3976  df-br 4173  df-opab 4227  df-mpt 4228  df-id 4458  df-po 4463  df-so 4464  df-xp 4843  df-rel 4844  df-cnv 4845  df-co 4846  df-dm 4847  df-rn 4848  df-res 4849  df-ima 4850  df-iota 5377  df-fun 5415  df-fn 5416  df-f 5417  df-f1 5418  df-fo 5419  df-f1o 5420  df-fv 5421  df-ov 6043  df-oprab 6044  df-mpt2 6045  df-er 6864  df-pm 6980  df-en 7069  df-dom 7070  df-sdom 7071  df-pnf 9078  df-mnf 9079  df-xr 9080  df-ltxr 9081  df-le 9082  df-ico 10878  df-o1 12239
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