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Theorem rlimo1 13402
Description: Any function with a finite limit is eventually bounded. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Sep-2014.)
Assertion
Ref Expression
rlimo1  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F  e.  O(1) )

Proof of Theorem rlimo1
Dummy variables  w  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rlimf 13287 . . . . . 6  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F : dom  F --> CC )
21ffvelrnda 6021 . . . . 5  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( F `  z )  e.  CC )
32ralrimiva 2878 . . . 4  |-  ( F  ~~> r  A  ->  A. z  e.  dom  F ( F `
 z )  e.  CC )
4 1rp 11224 . . . . 5  |-  1  e.  RR+
54a1i 11 . . . 4  |-  ( F  ~~> r  A  ->  1  e.  RR+ )
61feqmptd 5920 . . . . 5  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F  =  ( z  e. 
dom  F  |->  ( F `
 z ) ) )
7 id 22 . . . . 5  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F  ~~> r  A )
86, 7eqbrtrrd 4469 . . . 4  |-  ( F  ~~> r  A  ->  (
z  e.  dom  F  |->  ( F `  z
) )  ~~> r  A
)
93, 5, 8rlimi 13299 . . 3  |-  ( F  ~~> r  A  ->  E. y  e.  RR  A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1 ) )
10 rlimcl 13289 . . . . . . . 8  |-  ( F  ~~> r  A  ->  A  e.  CC )
1110adantr 465 . . . . . . 7  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  ->  A  e.  CC )
1211abscld 13230 . . . . . 6  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  ->  ( abs `  A
)  e.  RR )
13 peano2re 9752 . . . . . 6  |-  ( ( abs `  A )  e.  RR  ->  (
( abs `  A
)  +  1 )  e.  RR )
1412, 13syl 16 . . . . 5  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  ->  ( ( abs `  A
)  +  1 )  e.  RR )
152adantlr 714 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( F `  z )  e.  CC )
1611adantr 465 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  A  e.  CC )
1715, 16abs2difd 13251 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  -  ( abs `  A ) )  <_  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A
) ) )
1815abscld 13230 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  e.  RR )
1912adantr 465 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( abs `  A )  e.  RR )
2018, 19resubcld 9987 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  -  ( abs `  A ) )  e.  RR )
2115, 16subcld 9930 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( F `  z )  -  A )  e.  CC )
2221abscld 13230 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A
) )  e.  RR )
23 1red 9611 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  1  e.  RR )
24 lelttr 9675 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( abs `  ( F `  z )
)  -  ( abs `  A ) )  e.  RR  /\  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A
) )  e.  RR  /\  1  e.  RR )  ->  ( ( ( ( abs `  ( F `  z )
)  -  ( abs `  A ) )  <_ 
( abs `  (
( F `  z
)  -  A ) )  /\  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A
) )  <  1
)  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  -  ( abs `  A ) )  <  1 ) )
2520, 22, 23, 24syl3anc 1228 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( (
( ( abs `  ( F `  z )
)  -  ( abs `  A ) )  <_ 
( abs `  (
( F `  z
)  -  A ) )  /\  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A
) )  <  1
)  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  -  ( abs `  A ) )  <  1 ) )
2617, 25mpand 675 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  -  ( abs `  A ) )  <  1 ) )
2718, 19, 23ltsubadd2d 10150 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( (
( abs `  ( F `  z )
)  -  ( abs `  A ) )  <  1  <->  ( abs `  ( F `  z )
)  <  ( ( abs `  A )  +  1 ) ) )
2826, 27sylibd 214 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  <  (
( abs `  A
)  +  1 ) ) )
2914adantr 465 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  A )  +  1 )  e.  RR )
30 ltle 9673 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( abs `  ( F `  z )
)  e.  RR  /\  ( ( abs `  A
)  +  1 )  e.  RR )  -> 
( ( abs `  ( F `  z )
)  <  ( ( abs `  A )  +  1 )  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  <_ 
( ( abs `  A
)  +  1 ) ) )
3118, 29, 30syl2anc 661 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  < 
( ( abs `  A
)  +  1 )  ->  ( abs `  ( F `  z )
)  <_  ( ( abs `  A )  +  1 ) ) )
3228, 31syld 44 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  <_  (
( abs `  A
)  +  1 ) ) )
3332imim2d 52 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( (
y  <_  z  ->  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A ) )  <  1 )  -> 
( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z )
)  <_  ( ( abs `  A )  +  1 ) ) ) )
3433ralimdva 2872 . . . . 5  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  ->  ( A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1 )  ->  A. z  e.  dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  <_ 
( ( abs `  A
)  +  1 ) ) ) )
35 breq2 4451 . . . . . . . 8  |-  ( w  =  ( ( abs `  A )  +  1 )  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  <_  w 
<->  ( abs `  ( F `  z )
)  <_  ( ( abs `  A )  +  1 ) ) )
3635imbi2d 316 . . . . . . 7  |-  ( w  =  ( ( abs `  A )  +  1 )  ->  ( (
y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  w )  <->  ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  <_  (
( abs `  A
)  +  1 ) ) ) )
3736ralbidv 2903 . . . . . 6  |-  ( w  =  ( ( abs `  A )  +  1 )  ->  ( A. z  e.  dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  w )  <->  A. z  e.  dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  <_ 
( ( abs `  A
)  +  1 ) ) ) )
3837rspcev 3214 . . . . 5  |-  ( ( ( ( abs `  A
)  +  1 )  e.  RR  /\  A. z  e.  dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  ( ( abs `  A )  +  1 ) ) )  ->  E. w  e.  RR  A. z  e.  dom  F
( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z )
)  <_  w )
)
3914, 34, 38syl6an 545 . . . 4  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  ->  ( A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1 )  ->  E. w  e.  RR  A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  <_  w ) ) )
4039reximdva 2938 . . 3  |-  ( F  ~~> r  A  ->  ( E. y  e.  RR  A. z  e.  dom  F
( y  <_  z  ->  ( abs `  (
( F `  z
)  -  A ) )  <  1 )  ->  E. y  e.  RR  E. w  e.  RR  A. z  e.  dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  w ) ) )
419, 40mpd 15 . 2  |-  ( F  ~~> r  A  ->  E. y  e.  RR  E. w  e.  RR  A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  <_  w ) )
42 rlimss 13288 . . 3  |-  ( F  ~~> r  A  ->  dom  F 
C_  RR )
43 elo12 13313 . . 3  |-  ( ( F : dom  F --> CC  /\  dom  F  C_  RR )  ->  ( F  e.  O(1)  <->  E. y  e.  RR  E. w  e.  RR  A. z  e.  dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `
 z ) )  <_  w ) ) )
441, 42, 43syl2anc 661 . 2  |-  ( F  ~~> r  A  ->  ( F  e.  O(1)  <->  E. y  e.  RR  E. w  e.  RR  A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( F `  z ) )  <_  w ) ) )
4541, 44mpbird 232 1  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F  e.  O(1) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    = wceq 1379    e. wcel 1767   A.wral 2814   E.wrex 2815    C_ wss 3476   class class class wbr 4447    |-> cmpt 4505   dom cdm 4999   -->wf 5584   ` cfv 5588  (class class class)co 6284   CCcc 9490   RRcr 9491   1c1 9493    + caddc 9495    < clt 9628    <_ cle 9629    - cmin 9805   RR+crp 11220   abscabs 13030    ~~> r crli 13271   O(1)co1 13272
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1601  ax-4 1612  ax-5 1680  ax-6 1719  ax-7 1739  ax-8 1769  ax-9 1771  ax-10 1786  ax-11 1791  ax-12 1803  ax-13 1968  ax-ext 2445  ax-sep 4568  ax-nul 4576  ax-pow 4625  ax-pr 4686  ax-un 6576  ax-cnex 9548  ax-resscn 9549  ax-1cn 9550  ax-icn 9551  ax-addcl 9552  ax-addrcl 9553  ax-mulcl 9554  ax-mulrcl 9555  ax-mulcom 9556  ax-addass 9557  ax-mulass 9558  ax-distr 9559  ax-i2m1 9560  ax-1ne0 9561  ax-1rid 9562  ax-rnegex 9563  ax-rrecex 9564  ax-cnre 9565  ax-pre-lttri 9566  ax-pre-lttrn 9567  ax-pre-ltadd 9568  ax-pre-mulgt0 9569  ax-pre-sup 9570
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1382  df-ex 1597  df-nf 1600  df-sb 1712  df-eu 2279  df-mo 2280  df-clab 2453  df-cleq 2459  df-clel 2462  df-nfc 2617  df-ne 2664  df-nel 2665  df-ral 2819  df-rex 2820  df-reu 2821  df-rmo 2822  df-rab 2823  df-v 3115  df-sbc 3332  df-csb 3436  df-dif 3479  df-un 3481  df-in 3483  df-ss 3490  df-pss 3492  df-nul 3786  df-if 3940  df-pw 4012  df-sn 4028  df-pr 4030  df-tp 4032  df-op 4034  df-uni 4246  df-iun 4327  df-br 4448  df-opab 4506  df-mpt 4507  df-tr 4541  df-eprel 4791  df-id 4795  df-po 4800  df-so 4801  df-fr 4838  df-we 4840  df-ord 4881  df-on 4882  df-lim 4883  df-suc 4884  df-xp 5005  df-rel 5006  df-cnv 5007  df-co 5008  df-dm 5009  df-rn 5010  df-res 5011  df-ima 5012  df-iota 5551  df-fun 5590  df-fn 5591  df-f 5592  df-f1 5593  df-fo 5594  df-f1o 5595  df-fv 5596  df-riota 6245  df-ov 6287  df-oprab 6288  df-mpt2 6289  df-om 6685  df-2nd 6785  df-recs 7042  df-rdg 7076  df-er 7311  df-pm 7423  df-en 7517  df-dom 7518  df-sdom 7519  df-sup 7901  df-pnf 9630  df-mnf 9631  df-xr 9632  df-ltxr 9633  df-le 9634  df-sub 9807  df-neg 9808  df-div 10207  df-nn 10537  df-2 10594  df-3 10595  df-n0 10796  df-z 10865  df-uz 11083  df-rp 11221  df-ico 11535  df-seq 12076  df-exp 12135  df-cj 12895  df-re 12896  df-im 12897  df-sqrt 13031  df-abs 13032  df-rlim 13275  df-o1 13276
This theorem is referenced by:  rlimdmo1  13403  o1const  13405  chebbnd2  23418  chto1lb  23419  chpo1ub  23421  vmadivsum  23423  dchrvmasumlem2  23439  dchrisum0lem1  23457  dchrisum0lem2a  23458  mudivsum  23471  mulog2sumlem2  23476  vmalogdivsum2  23479  2vmadivsumlem  23481  selberglem2  23487  selberg2lem  23491  selberg4lem1  23501  pntrsumo1  23506  pntrlog2bndlem2  23519  pntrlog2bndlem4  23521  pntrlog2bndlem5  23522
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