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Theorem rpnnen1lem3 11289
Description: Lemma for rpnnen1 11292. (Contributed by Mario Carneiro, 12-May-2013.)
Hypotheses
Ref Expression
rpnnen1.1  |-  T  =  { n  e.  ZZ  |  ( n  / 
k )  <  x }
rpnnen1.2  |-  F  =  ( x  e.  RR  |->  ( k  e.  NN  |->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  / 
k ) ) )
Assertion
Ref Expression
rpnnen1lem3  |-  ( x  e.  RR  ->  A. n  e.  ran  ( F `  x ) n  <_  x )
Distinct variable groups:    k, F, n, x    T, n
Allowed substitution hints:    T( x, k)

Proof of Theorem rpnnen1lem3
Dummy variable  y is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nnex 10612 . . . . . . . 8  |-  NN  e.  _V
21mptex 6134 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  NN  |->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  /  k
) )  e.  _V
3 rpnnen1.2 . . . . . . . 8  |-  F  =  ( x  e.  RR  |->  ( k  e.  NN  |->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  / 
k ) ) )
43fvmpt2 5955 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  RR  /\  ( k  e.  NN  |->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  / 
k ) )  e. 
_V )  ->  ( F `  x )  =  ( k  e.  NN  |->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  /  k ) ) )
52, 4mpan2 676 . . . . . 6  |-  ( x  e.  RR  ->  ( F `  x )  =  ( k  e.  NN  |->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  /  k ) ) )
65fveq1d 5865 . . . . 5  |-  ( x  e.  RR  ->  (
( F `  x
) `  k )  =  ( ( k  e.  NN  |->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  /  k
) ) `  k
) )
7 ovex 6316 . . . . . 6  |-  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  /  k
)  e.  _V
8 eqid 2450 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  NN  |->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  /  k
) )  =  ( k  e.  NN  |->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  / 
k ) )
98fvmpt2 5955 . . . . . 6  |-  ( ( k  e.  NN  /\  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  / 
k )  e.  _V )  ->  ( ( k  e.  NN  |->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  /  k
) ) `  k
)  =  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  /  k
) )
107, 9mpan2 676 . . . . 5  |-  ( k  e.  NN  ->  (
( k  e.  NN  |->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  / 
k ) ) `  k )  =  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  / 
k ) )
116, 10sylan9eq 2504 . . . 4  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( F `  x ) `  k
)  =  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  /  k
) )
12 rpnnen1.1 . . . . . . . . 9  |-  T  =  { n  e.  ZZ  |  ( n  / 
k )  <  x }
1312rabeq2i 3041 . . . . . . . 8  |-  ( n  e.  T  <->  ( n  e.  ZZ  /\  ( n  /  k )  < 
x ) )
14 zre 10938 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ZZ  ->  n  e.  RR )
1514adantl 468 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  /\  n  e.  ZZ )  ->  n  e.  RR )
16 simpll 759 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  /\  n  e.  ZZ )  ->  x  e.  RR )
17 nnre 10613 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  NN  ->  k  e.  RR )
18 nngt0 10635 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  NN  ->  0  <  k )
1917, 18jca 535 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  NN  ->  (
k  e.  RR  /\  0  <  k ) )
2019ad2antlr 732 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( k  e.  RR  /\  0  < 
k ) )
21 ltdivmul 10477 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( n  e.  RR  /\  x  e.  RR  /\  (
k  e.  RR  /\  0  <  k ) )  ->  ( ( n  /  k )  < 
x  <->  n  <  ( k  x.  x ) ) )
2215, 16, 20, 21syl3anc 1267 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( ( n  /  k )  < 
x  <->  n  <  ( k  x.  x ) ) )
2317ad2antlr 732 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  /\  n  e.  ZZ )  ->  k  e.  RR )
24 remulcl 9621 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( k  e.  RR  /\  x  e.  RR )  ->  ( k  x.  x
)  e.  RR )
2523, 16, 24syl2anc 666 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( k  x.  x )  e.  RR )
26 ltle 9719 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( n  e.  RR  /\  ( k  x.  x
)  e.  RR )  ->  ( n  < 
( k  x.  x
)  ->  n  <_  ( k  x.  x ) ) )
2715, 25, 26syl2anc 666 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( n  < 
( k  x.  x
)  ->  n  <_  ( k  x.  x ) ) )
2822, 27sylbid 219 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( ( n  /  k )  < 
x  ->  n  <_  ( k  x.  x ) ) )
2928impr 624 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  ( n  /  k )  < 
x ) )  ->  n  <_  ( k  x.  x ) )
3013, 29sylan2b 478 . . . . . . 7  |-  ( ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  /\  n  e.  T
)  ->  n  <_  ( k  x.  x ) )
3130ralrimiva 2801 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  A. n  e.  T  n  <_  ( k  x.  x ) )
32 ssrab2 3513 . . . . . . . . . 10  |-  { n  e.  ZZ  |  ( n  /  k )  < 
x }  C_  ZZ
3312, 32eqsstri 3461 . . . . . . . . 9  |-  T  C_  ZZ
34 zssre 10941 . . . . . . . . 9  |-  ZZ  C_  RR
3533, 34sstri 3440 . . . . . . . 8  |-  T  C_  RR
3635a1i 11 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  T  C_  RR )
3724ancoms 455 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  RR )  ->  ( k  x.  x
)  e.  RR )
3817, 37sylan2 477 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  ( k  x.  x
)  e.  RR )
39 btwnz 11034 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( k  x.  x )  e.  RR  ->  ( E. n  e.  ZZ  n  <  ( k  x.  x )  /\  E. n  e.  ZZ  (
k  x.  x )  <  n ) )
4039simpld 461 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( k  x.  x )  e.  RR  ->  E. n  e.  ZZ  n  <  (
k  x.  x ) )
4138, 40syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  E. n  e.  ZZ  n  <  ( k  x.  x ) )
4222rexbidva 2897 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  ( E. n  e.  ZZ  ( n  / 
k )  <  x  <->  E. n  e.  ZZ  n  <  ( k  x.  x
) ) )
4341, 42mpbird 236 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  E. n  e.  ZZ  ( n  /  k
)  <  x )
44 rabn0 3751 . . . . . . . . 9  |-  ( { n  e.  ZZ  | 
( n  /  k
)  <  x }  =/=  (/)  <->  E. n  e.  ZZ  ( n  /  k
)  <  x )
4543, 44sylibr 216 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  { n  e.  ZZ  |  ( n  / 
k )  <  x }  =/=  (/) )
4612neeq1i 2687 . . . . . . . 8  |-  ( T  =/=  (/)  <->  { n  e.  ZZ  |  ( n  / 
k )  <  x }  =/=  (/) )
4745, 46sylibr 216 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  T  =/=  (/) )
48 breq2 4405 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  ( k  x.  x )  ->  (
n  <_  y  <->  n  <_  ( k  x.  x ) ) )
4948ralbidv 2826 . . . . . . . . 9  |-  ( y  =  ( k  x.  x )  ->  ( A. n  e.  T  n  <_  y  <->  A. n  e.  T  n  <_  ( k  x.  x ) ) )
5049rspcev 3149 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( k  x.  x
)  e.  RR  /\  A. n  e.  T  n  <_  ( k  x.  x ) )  ->  E. y  e.  RR  A. n  e.  T  n  <_  y )
5138, 31, 50syl2anc 666 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  E. y  e.  RR  A. n  e.  T  n  <_  y )
52 suprleub 10570 . . . . . . 7  |-  ( ( ( T  C_  RR  /\  T  =/=  (/)  /\  E. y  e.  RR  A. n  e.  T  n  <_  y )  /\  ( k  x.  x )  e.  RR )  ->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  <_  (
k  x.  x )  <->  A. n  e.  T  n  <_  ( k  x.  x ) ) )
5336, 47, 51, 38, 52syl31anc 1270 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  <_  ( k  x.  x )  <->  A. n  e.  T  n  <_  ( k  x.  x ) ) )
5431, 53mpbird 236 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  sup ( T ,  RR ,  <  )  <_ 
( k  x.  x
) )
5512, 3rpnnen1lem2 11288 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  sup ( T ,  RR ,  <  )  e.  ZZ )
5655zred 11037 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  sup ( T ,  RR ,  <  )  e.  RR )
57 simpl 459 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  x  e.  RR )
5819adantl 468 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  ( k  e.  RR  /\  0  <  k ) )
59 ledivmul 10478 . . . . . 6  |-  ( ( sup ( T ,  RR ,  <  )  e.  RR  /\  x  e.  RR  /\  ( k  e.  RR  /\  0  <  k ) )  -> 
( ( sup ( T ,  RR ,  <  )  /  k )  <_  x  <->  sup ( T ,  RR ,  <  )  <_  ( k  x.  x ) ) )
6056, 57, 58, 59syl3anc 1267 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( sup ( T ,  RR ,  <  )  /  k )  <_  x  <->  sup ( T ,  RR ,  <  )  <_  ( k  x.  x ) ) )
6154, 60mpbird 236 . . . 4  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  ( sup ( T ,  RR ,  <  )  /  k )  <_  x )
6211, 61eqbrtrd 4422 . . 3  |-  ( ( x  e.  RR  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( F `  x ) `  k
)  <_  x )
6362ralrimiva 2801 . 2  |-  ( x  e.  RR  ->  A. k  e.  NN  ( ( F `
 x ) `  k )  <_  x
)
6412, 3rpnnen1lem1 11287 . . . 4  |-  ( x  e.  RR  ->  ( F `  x )  e.  ( QQ  ^m  NN ) )
65 qex 11273 . . . . 5  |-  QQ  e.  _V
6665, 1elmap 7497 . . . 4  |-  ( ( F `  x )  e.  ( QQ  ^m  NN )  <->  ( F `  x ) : NN --> QQ )
6764, 66sylib 200 . . 3  |-  ( x  e.  RR  ->  ( F `  x ) : NN --> QQ )
68 ffn 5726 . . 3  |-  ( ( F `  x ) : NN --> QQ  ->  ( F `  x )  Fn  NN )
69 breq1 4404 . . . 4  |-  ( n  =  ( ( F `
 x ) `  k )  ->  (
n  <_  x  <->  ( ( F `  x ) `  k )  <_  x
) )
7069ralrn 6023 . . 3  |-  ( ( F `  x )  Fn  NN  ->  ( A. n  e.  ran  ( F `  x ) n  <_  x  <->  A. k  e.  NN  ( ( F `
 x ) `  k )  <_  x
) )
7167, 68, 703syl 18 . 2  |-  ( x  e.  RR  ->  ( A. n  e.  ran  ( F `  x ) n  <_  x  <->  A. k  e.  NN  ( ( F `
 x ) `  k )  <_  x
) )
7263, 71mpbird 236 1  |-  ( x  e.  RR  ->  A. n  e.  ran  ( F `  x ) n  <_  x )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 188    /\ wa 371    = wceq 1443    e. wcel 1886    =/= wne 2621   A.wral 2736   E.wrex 2737   {crab 2740   _Vcvv 3044    C_ wss 3403   (/)c0 3730   class class class wbr 4401    |-> cmpt 4460   ran crn 4834    Fn wfn 5576   -->wf 5577   ` cfv 5581  (class class class)co 6288    ^m cmap 7469   supcsup 7951   RRcr 9535   0cc0 9536    x. cmul 9541    < clt 9672    <_ cle 9673    / cdiv 10266   NNcn 10606   ZZcz 10934   QQcq 11261
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1668  ax-4 1681  ax-5 1757  ax-6 1804  ax-7 1850  ax-8 1888  ax-9 1895  ax-10 1914  ax-11 1919  ax-12 1932  ax-13 2090  ax-ext 2430  ax-rep 4514  ax-sep 4524  ax-nul 4533  ax-pow 4580  ax-pr 4638  ax-un 6580  ax-cnex 9592  ax-resscn 9593  ax-1cn 9594  ax-icn 9595  ax-addcl 9596  ax-addrcl 9597  ax-mulcl 9598  ax-mulrcl 9599  ax-mulcom 9600  ax-addass 9601  ax-mulass 9602  ax-distr 9603  ax-i2m1 9604  ax-1ne0 9605  ax-1rid 9606  ax-rnegex 9607  ax-rrecex 9608  ax-cnre 9609  ax-pre-lttri 9610  ax-pre-lttrn 9611  ax-pre-ltadd 9612  ax-pre-mulgt0 9613  ax-pre-sup 9614
This theorem depends on definitions:  df-bi 189  df-or 372  df-an 373  df-3or 985  df-3an 986  df-tru 1446  df-ex 1663  df-nf 1667  df-sb 1797  df-eu 2302  df-mo 2303  df-clab 2437  df-cleq 2443  df-clel 2446  df-nfc 2580  df-ne 2623  df-nel 2624  df-ral 2741  df-rex 2742  df-reu 2743  df-rmo 2744  df-rab 2745  df-v 3046  df-sbc 3267  df-csb 3363  df-dif 3406  df-un 3408  df-in 3410  df-ss 3417  df-pss 3419  df-nul 3731  df-if 3881  df-pw 3952  df-sn 3968  df-pr 3970  df-tp 3972  df-op 3974  df-uni 4198  df-iun 4279  df-br 4402  df-opab 4461  df-mpt 4462  df-tr 4497  df-eprel 4744  df-id 4748  df-po 4754  df-so 4755  df-fr 4792  df-we 4794  df-xp 4839  df-rel 4840  df-cnv 4841  df-co 4842  df-dm 4843  df-rn 4844  df-res 4845  df-ima 4846  df-pred 5379  df-ord 5425  df-on 5426  df-lim 5427  df-suc 5428  df-iota 5545  df-fun 5583  df-fn 5584  df-f 5585  df-f1 5586  df-fo 5587  df-f1o 5588  df-fv 5589  df-riota 6250  df-ov 6291  df-oprab 6292  df-mpt2 6293  df-om 6690  df-1st 6790  df-2nd 6791  df-wrecs 7025  df-recs 7087  df-rdg 7125  df-er 7360  df-map 7471  df-en 7567  df-dom 7568  df-sdom 7569  df-sup 7953  df-pnf 9674  df-mnf 9675  df-xr 9676  df-ltxr 9677  df-le 9678  df-sub 9859  df-neg 9860  df-div 10267  df-nn 10607  df-n0 10867  df-z 10935  df-q 11262
This theorem is referenced by:  rpnnen1lem4  11290  rpnnen1lem5  11291
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