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Theorem rlimo1 13077
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 12962 . . . . . 6  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F : dom  F --> CC )
21ffvelrnda 5831 . . . . 5  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( F `  z )  e.  CC )
32ralrimiva 2789 . . . 4  |-  ( F  ~~> r  A  ->  A. z  e.  dom  F ( F `
 z )  e.  CC )
4 1rp 10982 . . . . 5  |-  1  e.  RR+
54a1i 11 . . . 4  |-  ( F  ~~> r  A  ->  1  e.  RR+ )
61feqmptd 5732 . . . . 5  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F  =  ( z  e. 
dom  F  |->  ( F `
 z ) ) )
7 id 22 . . . . 5  |-  ( F  ~~> r  A  ->  F  ~~> r  A )
86, 7eqbrtrrd 4302 . . . 4  |-  ( F  ~~> r  A  ->  (
z  e.  dom  F  |->  ( F `  z
) )  ~~> r  A
)
93, 5, 8rlimi 12974 . . 3  |-  ( F  ~~> r  A  ->  E. y  e.  RR  A. z  e. 
dom  F ( y  <_  z  ->  ( abs `  ( ( F `
 z )  -  A ) )  <  1 ) )
10 rlimcl 12964 . . . . . . . 8  |-  ( F  ~~> r  A  ->  A  e.  CC )
1110adantr 462 . . . . . . 7  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  ->  A  e.  CC )
1211abscld 12905 . . . . . 6  |-  ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  ->  ( abs `  A
)  e.  RR )
13 peano2re 9529 . . . . . 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 707 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( F `  z )  e.  CC )
1611adantr 462 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  A  e.  CC )
1715, 16abs2difd 12926 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  -  ( abs `  A ) )  <_  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A
) ) )
1815abscld 12905 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( abs `  ( F `  z
) )  e.  RR )
1912adantr 462 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( abs `  A )  e.  RR )
2018, 19resubcld 9763 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  ( F `  z ) )  -  ( abs `  A ) )  e.  RR )
2115, 16subcld 9706 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( F `  z )  -  A )  e.  CC )
2221abscld 12905 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( abs `  ( ( F `  z )  -  A
) )  e.  RR )
23 1red 9388 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  1  e.  RR )
24 lelttr 9452 . . . . . . . . . . 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 1211 . . . . . . . . . 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 668 . . . . . . . . 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 9924 . . . . . . . . 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 462 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( F  ~~> r  A  /\  y  e.  RR )  /\  z  e.  dom  F )  ->  ( ( abs `  A )  +  1 )  e.  RR )
30 ltle 9450 . . . . . . . . 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 654 . . . . . . . 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 2784 . . . . 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 4284 . . . . . . . 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 2725 . . . . . 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 3062 . . . . 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 540 . . . 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 2818 . . 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 12963 . . 3  |-  ( F  ~~> r  A  ->  dom  F 
C_  RR )
43 elo12 12988 . . 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 654 . 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 1362    e. wcel 1755   A.wral 2705   E.wrex 2706    C_ wss 3316   class class class wbr 4280    e. cmpt 4338   dom cdm 4827   -->wf 5402   ` cfv 5406  (class class class)co 6080   CCcc 9267   RRcr 9268   1c1 9270    + caddc 9272    < clt 9405    <_ cle 9406    - cmin 9582   RR+crp 10978   abscabs 12706    ~~> r crli 12946   O(1)co1 12947
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1594  ax-4 1605  ax-5 1669  ax-6 1707  ax-7 1727  ax-8 1757  ax-9 1759  ax-10 1774  ax-11 1779  ax-12 1791  ax-13 1942  ax-ext 2414  ax-sep 4401  ax-nul 4409  ax-pow 4458  ax-pr 4519  ax-un 6361  ax-cnex 9325  ax-resscn 9326  ax-1cn 9327  ax-icn 9328  ax-addcl 9329  ax-addrcl 9330  ax-mulcl 9331  ax-mulrcl 9332  ax-mulcom 9333  ax-addass 9334  ax-mulass 9335  ax-distr 9336  ax-i2m1 9337  ax-1ne0 9338  ax-1rid 9339  ax-rnegex 9340  ax-rrecex 9341  ax-cnre 9342  ax-pre-lttri 9343  ax-pre-lttrn 9344  ax-pre-ltadd 9345  ax-pre-mulgt0 9346  ax-pre-sup 9347
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 959  df-3an 960  df-tru 1365  df-ex 1590  df-nf 1593  df-sb 1700  df-eu 2258  df-mo 2259  df-clab 2420  df-cleq 2426  df-clel 2429  df-nfc 2558  df-ne 2598  df-nel 2599  df-ral 2710  df-rex 2711  df-reu 2712  df-rmo 2713  df-rab 2714  df-v 2964  df-sbc 3176  df-csb 3277  df-dif 3319  df-un 3321  df-in 3323  df-ss 3330  df-pss 3332  df-nul 3626  df-if 3780  df-pw 3850  df-sn 3866  df-pr 3868  df-tp 3870  df-op 3872  df-uni 4080  df-iun 4161  df-br 4281  df-opab 4339  df-mpt 4340  df-tr 4374  df-eprel 4619  df-id 4623  df-po 4628  df-so 4629  df-fr 4666  df-we 4668  df-ord 4709  df-on 4710  df-lim 4711  df-suc 4712  df-xp 4833  df-rel 4834  df-cnv 4835  df-co 4836  df-dm 4837  df-rn 4838  df-res 4839  df-ima 4840  df-iota 5369  df-fun 5408  df-fn 5409  df-f 5410  df-f1 5411  df-fo 5412  df-f1o 5413  df-fv 5414  df-riota 6039  df-ov 6083  df-oprab 6084  df-mpt2 6085  df-om 6466  df-2nd 6567  df-recs 6818  df-rdg 6852  df-er 7089  df-pm 7205  df-en 7299  df-dom 7300  df-sdom 7301  df-sup 7679  df-pnf 9407  df-mnf 9408  df-xr 9409  df-ltxr 9410  df-le 9411  df-sub 9584  df-neg 9585  df-div 9981  df-nn 10310  df-2 10367  df-3 10368  df-n0 10567  df-z 10634  df-uz 10849  df-rp 10979  df-ico 11293  df-seq 11790  df-exp 11849  df-cj 12571  df-re 12572  df-im 12573  df-sqr 12707  df-abs 12708  df-rlim 12950  df-o1 12951
This theorem is referenced by:  rlimdmo1  13078  o1const  13080  chebbnd2  22610  chto1lb  22611  chpo1ub  22613  vmadivsum  22615  dchrvmasumlem2  22631  dchrisum0lem1  22649  dchrisum0lem2a  22650  mudivsum  22663  mulog2sumlem2  22668  vmalogdivsum2  22671  2vmadivsumlem  22673  selberglem2  22679  selberg2lem  22683  selberg4lem1  22693  pntrsumo1  22698  pntrlog2bndlem2  22711  pntrlog2bndlem4  22713  pntrlog2bndlem5  22714
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