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Theorem rlimcld2 13719
Description: If  D is a closed set in the topology of the complex numbers (stated here in basic form), and all the elements of the sequence lie in  D, then the limit of the sequence also lies in 
D. (Contributed by Mario Carneiro, 10-May-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
rlimcld2.1  |-  ( ph  ->  sup ( A ,  RR* ,  <  )  = +oo )
rlimcld2.2  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  B )  ~~> r  C
)
rlimcld2.3  |-  ( ph  ->  D  C_  CC )
rlimcld2.4  |-  ( (
ph  /\  y  e.  ( CC  \  D ) )  ->  R  e.  RR+ )
rlimcld2.5  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  ( CC  \  D
) )  /\  z  e.  D )  ->  R  <_  ( abs `  (
z  -  y ) ) )
rlimcld2.6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  B  e.  D )
Assertion
Ref Expression
rlimcld2  |-  ( ph  ->  C  e.  D )
Distinct variable groups:    x, y,
z, A    y, B, z    x, C, y, z    ph, x, y, z    x, D, y, z    x, R, z
Allowed substitution hints:    B( x)    R( y)

Proof of Theorem rlimcld2
Dummy variable  r is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rlimcld2.6 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  B  e.  D )
21ralrimiva 2809 . . . 4  |-  ( ph  ->  A. x  e.  A  B  e.  D )
32adantr 472 . . 3  |-  ( (
ph  /\  -.  C  e.  D )  ->  A. x  e.  A  B  e.  D )
4 rlimcld2.2 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  B )  ~~> r  C
)
54adantr 472 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  -.  C  e.  D )  ->  (
x  e.  A  |->  B )  ~~> r  C )
6 rlimcl 13644 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  A  |->  B )  ~~> r  C  ->  C  e.  CC )
75, 6syl 17 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  -.  C  e.  D )  ->  C  e.  CC )
8 simpr 468 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  -.  C  e.  D )  ->  -.  C  e.  D )
97, 8eldifd 3401 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  -.  C  e.  D )  ->  C  e.  ( CC  \  D
) )
10 rlimcld2.4 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  y  e.  ( CC  \  D ) )  ->  R  e.  RR+ )
1110ralrimiva 2809 . . . . 5  |-  ( ph  ->  A. y  e.  ( CC  \  D ) R  e.  RR+ )
1211adantr 472 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  -.  C  e.  D )  ->  A. y  e.  ( CC  \  D
) R  e.  RR+ )
13 nfcsb1v 3365 . . . . . 6  |-  F/_ y [_ C  /  y ]_ R
1413nfel1 2626 . . . . 5  |-  F/ y
[_ C  /  y ]_ R  e.  RR+
15 csbeq1a 3358 . . . . . 6  |-  ( y  =  C  ->  R  =  [_ C  /  y ]_ R )
1615eleq1d 2533 . . . . 5  |-  ( y  =  C  ->  ( R  e.  RR+  <->  [_ C  / 
y ]_ R  e.  RR+ ) )
1714, 16rspc 3130 . . . 4  |-  ( C  e.  ( CC  \  D )  ->  ( A. y  e.  ( CC  \  D ) R  e.  RR+  ->  [_ C  /  y ]_ R  e.  RR+ ) )
189, 12, 17sylc 61 . . 3  |-  ( (
ph  /\  -.  C  e.  D )  ->  [_ C  /  y ]_ R  e.  RR+ )
193, 18, 5rlimi 13654 . 2  |-  ( (
ph  /\  -.  C  e.  D )  ->  E. r  e.  RR  A. x  e.  A  ( r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C )
)  <  [_ C  / 
y ]_ R ) )
201adantlr 729 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D )  /\  x  e.  A
)  ->  B  e.  D )
2120adantlr 729 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  B  e.  D )
22 rlimcld2.5 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  ( CC  \  D
) )  /\  z  e.  D )  ->  R  <_  ( abs `  (
z  -  y ) ) )
2322ralrimiva 2809 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  y  e.  ( CC  \  D ) )  ->  A. z  e.  D  R  <_  ( abs `  ( z  -  y ) ) )
2423ralrimiva 2809 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  A. y  e.  ( CC  \  D ) A. z  e.  D  R  <_  ( abs `  (
z  -  y ) ) )
2524adantr 472 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  -.  C  e.  D )  ->  A. y  e.  ( CC  \  D
) A. z  e.  D  R  <_  ( abs `  ( z  -  y ) ) )
26 nfcv 2612 . . . . . . . . . . . 12  |-  F/_ y D
27 nfcv 2612 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F/_ y  <_
28 nfcv 2612 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F/_ y
( abs `  (
z  -  C ) )
2913, 27, 28nfbr 4440 . . . . . . . . . . . 12  |-  F/ y
[_ C  /  y ]_ R  <_  ( abs `  ( z  -  C
) )
3026, 29nfral 2789 . . . . . . . . . . 11  |-  F/ y A. z  e.  D  [_ C  /  y ]_ R  <_  ( abs `  (
z  -  C ) )
31 oveq2 6316 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( y  =  C  ->  (
z  -  y )  =  ( z  -  C ) )
3231fveq2d 5883 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( y  =  C  ->  ( abs `  ( z  -  y ) )  =  ( abs `  (
z  -  C ) ) )
3315, 32breq12d 4408 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  =  C  ->  ( R  <_  ( abs `  (
z  -  y ) )  <->  [_ C  /  y ]_ R  <_  ( abs `  ( z  -  C
) ) ) )
3433ralbidv 2829 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  C  ->  ( A. z  e.  D  R  <_  ( abs `  (
z  -  y ) )  <->  A. z  e.  D  [_ C  /  y ]_ R  <_  ( abs `  (
z  -  C ) ) ) )
3530, 34rspc 3130 . . . . . . . . . 10  |-  ( C  e.  ( CC  \  D )  ->  ( A. y  e.  ( CC  \  D ) A. z  e.  D  R  <_  ( abs `  (
z  -  y ) )  ->  A. z  e.  D  [_ C  / 
y ]_ R  <_  ( abs `  ( z  -  C ) ) ) )
369, 25, 35sylc 61 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  -.  C  e.  D )  ->  A. z  e.  D  [_ C  / 
y ]_ R  <_  ( abs `  ( z  -  C ) ) )
3736ad2antrr 740 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  A. z  e.  D  [_ C  / 
y ]_ R  <_  ( abs `  ( z  -  C ) ) )
38 oveq1 6315 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  =  B  ->  (
z  -  C )  =  ( B  -  C ) )
3938fveq2d 5883 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  B  ->  ( abs `  ( z  -  C ) )  =  ( abs `  ( B  -  C )
) )
4039breq2d 4407 . . . . . . . . 9  |-  ( z  =  B  ->  ( [_ C  /  y ]_ R  <_  ( abs `  ( z  -  C
) )  <->  [_ C  / 
y ]_ R  <_  ( abs `  ( B  -  C ) ) ) )
4140rspcv 3132 . . . . . . . 8  |-  ( B  e.  D  ->  ( A. z  e.  D  [_ C  /  y ]_ R  <_  ( abs `  (
z  -  C ) )  ->  [_ C  / 
y ]_ R  <_  ( abs `  ( B  -  C ) ) ) )
4221, 37, 41sylc 61 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  [_ C  /  y ]_ R  <_  ( abs `  ( B  -  C )
) )
4318ad2antrr 740 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  [_ C  /  y ]_ R  e.  RR+ )
4443rpred 11364 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  [_ C  /  y ]_ R  e.  RR )
45 rlimcld2.3 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  D  C_  CC )
4645ad3antrrr 744 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  D  C_  CC )
4746, 21sseldd 3419 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  B  e.  CC )
487ad2antrr 740 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  C  e.  CC )
4947, 48subcld 10005 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  ( B  -  C )  e.  CC )
5049abscld 13575 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  ( abs `  ( B  -  C ) )  e.  RR )
5144, 50lenltd 9798 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  ( [_ C  /  y ]_ R  <_  ( abs `  ( B  -  C
) )  <->  -.  ( abs `  ( B  -  C ) )  <  [_ C  /  y ]_ R ) )
5242, 51mpbid 215 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  -.  ( abs `  ( B  -  C ) )  <  [_ C  /  y ]_ R )
53 id 22 . . . . . . 7  |-  ( ( r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C ) )  <  [_ C  /  y ]_ R )  ->  (
r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C ) )  <  [_ C  /  y ]_ R ) )
5453imp 436 . . . . . 6  |-  ( ( ( r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C )
)  <  [_ C  / 
y ]_ R )  /\  r  <_  x )  -> 
( abs `  ( B  -  C )
)  <  [_ C  / 
y ]_ R )
5552, 54nsyl 125 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D
)  /\  r  e.  RR )  /\  x  e.  A )  ->  -.  ( ( r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C )
)  <  [_ C  / 
y ]_ R )  /\  r  <_  x ) )
5655nrexdv 2842 . . . 4  |-  ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D )  /\  r  e.  RR )  ->  -.  E. x  e.  A  ( (
r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C ) )  <  [_ C  /  y ]_ R )  /\  r  <_  x ) )
57 rlimcld2.1 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  sup ( A ,  RR* ,  <  )  = +oo )
58 eqid 2471 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  e.  A  |->  B )  =  ( x  e.  A  |->  B )
5958, 1dmmptd 5718 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  dom  ( x  e.  A  |->  B )  =  A )
60 rlimss 13643 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  e.  A  |->  B )  ~~> r  C  ->  dom  ( x  e.  A  |->  B )  C_  RR )
614, 60syl 17 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  dom  ( x  e.  A  |->  B )  C_  RR )
6259, 61eqsstr3d 3453 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  A  C_  RR )
63 ressxr 9702 . . . . . . . . . 10  |-  RR  C_  RR*
6462, 63syl6ss 3430 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  A  C_  RR* )
65 supxrunb1 11630 . . . . . . . . 9  |-  ( A 
C_  RR*  ->  ( A. r  e.  RR  E. x  e.  A  r  <_  x  <->  sup ( A ,  RR* ,  <  )  = +oo ) )
6664, 65syl 17 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( A. r  e.  RR  E. x  e.  A  r  <_  x  <->  sup ( A ,  RR* ,  <  )  = +oo ) )
6757, 66mpbird 240 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A. r  e.  RR  E. x  e.  A  r  <_  x )
6867adantr 472 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  -.  C  e.  D )  ->  A. r  e.  RR  E. x  e.  A  r  <_  x
)
6968r19.21bi 2776 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D )  /\  r  e.  RR )  ->  E. x  e.  A  r  <_  x )
70 r19.29 2912 . . . . . 6  |-  ( ( A. x  e.  A  ( r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C )
)  <  [_ C  / 
y ]_ R )  /\  E. x  e.  A  r  <_  x )  ->  E. x  e.  A  ( ( r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C )
)  <  [_ C  / 
y ]_ R )  /\  r  <_  x ) )
7170expcom 442 . . . . 5  |-  ( E. x  e.  A  r  <_  x  ->  ( A. x  e.  A  ( r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C )
)  <  [_ C  / 
y ]_ R )  ->  E. x  e.  A  ( ( r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C )
)  <  [_ C  / 
y ]_ R )  /\  r  <_  x ) ) )
7269, 71syl 17 . . . 4  |-  ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D )  /\  r  e.  RR )  ->  ( A. x  e.  A  ( r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C
) )  <  [_ C  /  y ]_ R
)  ->  E. x  e.  A  ( (
r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C ) )  <  [_ C  /  y ]_ R )  /\  r  <_  x ) ) )
7356, 72mtod 182 . . 3  |-  ( ( ( ph  /\  -.  C  e.  D )  /\  r  e.  RR )  ->  -.  A. x  e.  A  ( r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C
) )  <  [_ C  /  y ]_ R
) )
7473nrexdv 2842 . 2  |-  ( (
ph  /\  -.  C  e.  D )  ->  -.  E. r  e.  RR  A. x  e.  A  (
r  <_  x  ->  ( abs `  ( B  -  C ) )  <  [_ C  /  y ]_ R ) )
7519, 74condan 811 1  |-  ( ph  ->  C  e.  D )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 189    /\ wa 376    = wceq 1452    e. wcel 1904   A.wral 2756   E.wrex 2757   [_csb 3349    \ cdif 3387    C_ wss 3390   class class class wbr 4395    |-> cmpt 4454   dom cdm 4839   ` cfv 5589  (class class class)co 6308   supcsup 7972   CCcc 9555   RRcr 9556   +oocpnf 9690   RR*cxr 9692    < clt 9693    <_ cle 9694    - cmin 9880   RR+crp 11325   abscabs 13374    ~~> r crli 13626
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1677  ax-4 1690  ax-5 1766  ax-6 1813  ax-7 1859  ax-8 1906  ax-9 1913  ax-10 1932  ax-11 1937  ax-12 1950  ax-13 2104  ax-ext 2451  ax-sep 4518  ax-nul 4527  ax-pow 4579  ax-pr 4639  ax-un 6602  ax-cnex 9613  ax-resscn 9614  ax-1cn 9615  ax-icn 9616  ax-addcl 9617  ax-addrcl 9618  ax-mulcl 9619  ax-mulrcl 9620  ax-mulcom 9621  ax-addass 9622  ax-mulass 9623  ax-distr 9624  ax-i2m1 9625  ax-1ne0 9626  ax-1rid 9627  ax-rnegex 9628  ax-rrecex 9629  ax-cnre 9630  ax-pre-lttri 9631  ax-pre-lttrn 9632  ax-pre-ltadd 9633  ax-pre-mulgt0 9634  ax-pre-sup 9635
This theorem depends on definitions:  df-bi 190  df-or 377  df-an 378  df-3or 1008  df-3an 1009  df-tru 1455  df-ex 1672  df-nf 1676  df-sb 1806  df-eu 2323  df-mo 2324  df-clab 2458  df-cleq 2464  df-clel 2467  df-nfc 2601  df-ne 2643  df-nel 2644  df-ral 2761  df-rex 2762  df-reu 2763  df-rmo 2764  df-rab 2765  df-v 3033  df-sbc 3256  df-csb 3350  df-dif 3393  df-un 3395  df-in 3397  df-ss 3404  df-pss 3406  df-nul 3723  df-if 3873  df-pw 3944  df-sn 3960  df-pr 3962  df-tp 3964  df-op 3966  df-uni 4191  df-iun 4271  df-br 4396  df-opab 4455  df-mpt 4456  df-tr 4491  df-eprel 4750  df-id 4754  df-po 4760  df-so 4761  df-fr 4798  df-we 4800  df-xp 4845  df-rel 4846  df-cnv 4847  df-co 4848  df-dm 4849  df-rn 4850  df-res 4851  df-ima 4852  df-pred 5387  df-ord 5433  df-on 5434  df-lim 5435  df-suc 5436  df-iota 5553  df-fun 5591  df-fn 5592  df-f 5593  df-f1 5594  df-fo 5595  df-f1o 5596  df-fv 5597  df-riota 6270  df-ov 6311  df-oprab 6312  df-mpt2 6313  df-om 6712  df-2nd 6813  df-wrecs 7046  df-recs 7108  df-rdg 7146  df-er 7381  df-pm 7493  df-en 7588  df-dom 7589  df-sdom 7590  df-sup 7974  df-pnf 9695  df-mnf 9696  df-xr 9697  df-ltxr 9698  df-le 9699  df-sub 9882  df-neg 9883  df-div 10292  df-nn 10632  df-2 10690  df-3 10691  df-n0 10894  df-z 10962  df-uz 11183  df-rp 11326  df-seq 12252  df-exp 12311  df-cj 13239  df-re 13240  df-im 13241  df-sqrt 13375  df-abs 13376  df-rlim 13630
This theorem is referenced by:  rlimrege0  13720  rlimrecl  13721
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