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Theorem stoweidlem45 27661
Description: This lemma proves that, given an appropriate  K (in another theorem we prove such a  K exists), there exists a function qn as in the proof of Lemma 1 in [BrosowskiDeutsh] p. 91 ( at the top of page 91): 0 <= qn <= 1 , qn < ε on T \ U, and qn > 1 - ε on  V. We use y to represent the final qn in the paper (the one with n large enough),  N to represent  n in the paper,  K to represent  k,  D to represent δ,  E to represent ε, and  P to represent  p. (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
stoweidlem45.1  |-  F/_ t P
stoweidlem45.2  |-  F/ t
ph
stoweidlem45.3  |-  V  =  { t  e.  T  |  ( P `  t )  <  ( D  /  2 ) }
stoweidlem45.4  |-  Q  =  ( t  e.  T  |->  ( ( 1  -  ( ( P `  t ) ^ N
) ) ^ ( K ^ N ) ) )
stoweidlem45.5  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
stoweidlem45.6  |-  ( ph  ->  K  e.  NN )
stoweidlem45.7  |-  ( ph  ->  D  e.  RR+ )
stoweidlem45.8  |-  ( ph  ->  D  <  1 )
stoweidlem45.9  |-  ( ph  ->  P  e.  A )
stoweidlem45.10  |-  ( ph  ->  P : T --> RR )
stoweidlem45.11  |-  ( ph  ->  A. t  e.  T  ( 0  <_  ( P `  t )  /\  ( P `  t
)  <_  1 ) )
stoweidlem45.12  |-  ( ph  ->  A. t  e.  ( T  \  U ) D  <_  ( P `  t ) )
stoweidlem45.13  |-  ( (
ph  /\  f  e.  A )  ->  f : T --> RR )
stoweidlem45.14  |-  ( (
ph  /\  f  e.  A  /\  g  e.  A
)  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( f `  t )  +  ( g `  t ) ) )  e.  A )
stoweidlem45.15  |-  ( (
ph  /\  f  e.  A  /\  g  e.  A
)  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( f `  t )  x.  ( g `  t ) ) )  e.  A )
stoweidlem45.16  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR )  ->  ( t  e.  T  |->  x )  e.  A )
stoweidlem45.17  |-  ( ph  ->  E  e.  RR+ )
stoweidlem45.18  |-  ( ph  ->  ( 1  -  E
)  <  ( 1  -  ( ( ( K  x.  D )  /  2 ) ^ N ) ) )
stoweidlem45.19  |-  ( ph  ->  ( 1  /  (
( K  x.  D
) ^ N ) )  <  E )
Assertion
Ref Expression
stoweidlem45  |-  ( ph  ->  E. y  e.  A  ( A. t  e.  T  ( 0  <_  (
y `  t )  /\  ( y `  t
)  <_  1 )  /\  A. t  e.  V  ( 1  -  E )  <  (
y `  t )  /\  A. t  e.  ( T  \  U ) ( y `  t
)  <  E )
)
Distinct variable groups:    f, g,
t, A    f, N, g, t    P, f, g    T, f, g, t    ph, f,
g    x, t, A    y,
t, A    t, K    x, T    ph, x    y, E    y, Q    y, T    y, U    y, V
Allowed substitution hints:    ph( y, t)    D( x, y, t, f, g)    P( x, y, t)    Q( x, t, f, g)    U( x, t, f, g)    E( x, t, f, g)    K( x, y, f, g)    N( x, y)    V( x, t, f, g)

Proof of Theorem stoweidlem45
StepHypRef Expression
1 stoweidlem45.1 . . 3  |-  F/_ t P
2 stoweidlem45.2 . . 3  |-  F/ t
ph
3 stoweidlem45.4 . . 3  |-  Q  =  ( t  e.  T  |->  ( ( 1  -  ( ( P `  t ) ^ N
) ) ^ ( K ^ N ) ) )
4 eqid 2404 . . 3  |-  ( t  e.  T  |->  ( 1  -  ( ( P `
 t ) ^ N ) ) )  =  ( t  e.  T  |->  ( 1  -  ( ( P `  t ) ^ N
) ) )
5 eqid 2404 . . 3  |-  ( t  e.  T  |->  1 )  =  ( t  e.  T  |->  1 )
6 eqid 2404 . . 3  |-  ( t  e.  T  |->  ( ( P `  t ) ^ N ) )  =  ( t  e.  T  |->  ( ( P `
 t ) ^ N ) )
7 stoweidlem45.9 . . 3  |-  ( ph  ->  P  e.  A )
8 stoweidlem45.10 . . 3  |-  ( ph  ->  P : T --> RR )
9 stoweidlem45.13 . . 3  |-  ( (
ph  /\  f  e.  A )  ->  f : T --> RR )
10 stoweidlem45.14 . . 3  |-  ( (
ph  /\  f  e.  A  /\  g  e.  A
)  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( f `  t )  +  ( g `  t ) ) )  e.  A )
11 stoweidlem45.15 . . 3  |-  ( (
ph  /\  f  e.  A  /\  g  e.  A
)  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( f `  t )  x.  ( g `  t ) ) )  e.  A )
12 stoweidlem45.16 . . 3  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR )  ->  ( t  e.  T  |->  x )  e.  A )
13 stoweidlem45.5 . . 3  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
14 stoweidlem45.6 . . . 4  |-  ( ph  ->  K  e.  NN )
1513nnnn0d 10230 . . . 4  |-  ( ph  ->  N  e.  NN0 )
1614, 15nnexpcld 11499 . . 3  |-  ( ph  ->  ( K ^ N
)  e.  NN )
171, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 16stoweidlem40 27656 . 2  |-  ( ph  ->  Q  e.  A )
18 1re 9046 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  RR
1918a1i 11 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  1  e.  RR )
208fnvinran 27552 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  ( P `  t )  e.  RR )
2115adantr 452 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  N  e.  NN0 )
2220, 21reexpcld 11495 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  (
( P `  t
) ^ N )  e.  RR )
2319, 22resubcld 9421 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  (
1  -  ( ( P `  t ) ^ N ) )  e.  RR )
2414nnnn0d 10230 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  K  e.  NN0 )
2524, 15nn0expcld 11500 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( K ^ N
)  e.  NN0 )
2625adantr 452 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  ( K ^ N )  e. 
NN0 )
27 1m1e0 10024 . . . . . . . 8  |-  ( 1  -  1 )  =  0
28 stoweidlem45.11 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  A. t  e.  T  ( 0  <_  ( P `  t )  /\  ( P `  t
)  <_  1 ) )
2928r19.21bi 2764 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  (
0  <_  ( P `  t )  /\  ( P `  t )  <_  1 ) )
3029simpld 446 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  0  <_  ( P `  t
) )
3129simprd 450 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  ( P `  t )  <_  1 )
32 exple1 11394 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( P `  t )  e.  RR  /\  0  <_  ( P `  t )  /\  ( P `  t )  <_  1 )  /\  N  e.  NN0 )  ->  (
( P `  t
) ^ N )  <_  1 )
3320, 30, 31, 21, 32syl31anc 1187 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  (
( P `  t
) ^ N )  <_  1 )
3422, 19, 19, 33lesub2dd 9599 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  (
1  -  1 )  <_  ( 1  -  ( ( P `  t ) ^ N
) ) )
3527, 34syl5eqbrr 4206 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  0  <_  ( 1  -  (
( P `  t
) ^ N ) ) )
3623, 26, 35expge0d 11496 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  0  <_  ( ( 1  -  ( ( P `  t ) ^ N
) ) ^ ( K ^ N ) ) )
373, 8, 15, 24stoweidlem12 27628 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  ( Q `  t )  =  ( ( 1  -  ( ( P `
 t ) ^ N ) ) ^
( K ^ N
) ) )
3836, 37breqtrrd 4198 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  0  <_  ( Q `  t
) )
39 0re 9047 . . . . . . . . . 10  |-  0  e.  RR
4039a1i 11 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  0  e.  RR )
4120, 21, 30expge0d 11496 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  0  <_  ( ( P `  t ) ^ N
) )
4240, 22, 19, 41lesub2dd 9599 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  (
1  -  ( ( P `  t ) ^ N ) )  <_  ( 1  -  0 ) )
43 ax-1cn 9004 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  CC
4443subid1i 9328 . . . . . . . 8  |-  ( 1  -  0 )  =  1
4542, 44syl6breq 4211 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  (
1  -  ( ( P `  t ) ^ N ) )  <_  1 )
46 exple1 11394 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( 1  -  ( ( P `  t ) ^ N
) )  e.  RR  /\  0  <_  ( 1  -  ( ( P `
 t ) ^ N ) )  /\  ( 1  -  (
( P `  t
) ^ N ) )  <_  1 )  /\  ( K ^ N )  e.  NN0 )  ->  ( ( 1  -  ( ( P `
 t ) ^ N ) ) ^
( K ^ N
) )  <_  1
)
4723, 35, 45, 26, 46syl31anc 1187 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  (
( 1  -  (
( P `  t
) ^ N ) ) ^ ( K ^ N ) )  <_  1 )
4837, 47eqbrtrd 4192 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  ( Q `  t )  <_  1 )
4938, 48jca 519 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  (
0  <_  ( Q `  t )  /\  ( Q `  t )  <_  1 ) )
5049ex 424 . . 3  |-  ( ph  ->  ( t  e.  T  ->  ( 0  <_  ( Q `  t )  /\  ( Q `  t
)  <_  1 ) ) )
512, 50ralrimi 2747 . 2  |-  ( ph  ->  A. t  e.  T  ( 0  <_  ( Q `  t )  /\  ( Q `  t
)  <_  1 ) )
52 stoweidlem45.3 . . . . 5  |-  V  =  { t  e.  T  |  ( P `  t )  <  ( D  /  2 ) }
53 stoweidlem45.7 . . . . 5  |-  ( ph  ->  D  e.  RR+ )
54 stoweidlem45.17 . . . . 5  |-  ( ph  ->  E  e.  RR+ )
55 stoweidlem45.18 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( 1  -  E
)  <  ( 1  -  ( ( ( K  x.  D )  /  2 ) ^ N ) ) )
5652, 3, 8, 15, 24, 53, 54, 55, 28stoweidlem24 27640 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  t  e.  V )  ->  (
1  -  E )  <  ( Q `  t ) )
5756ex 424 . . 3  |-  ( ph  ->  ( t  e.  V  ->  ( 1  -  E
)  <  ( Q `  t ) ) )
582, 57ralrimi 2747 . 2  |-  ( ph  ->  A. t  e.  V  ( 1  -  E
)  <  ( Q `  t ) )
59 stoweidlem45.12 . . . . 5  |-  ( ph  ->  A. t  e.  ( T  \  U ) D  <_  ( P `  t ) )
60 stoweidlem45.19 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( 1  /  (
( K  x.  D
) ^ N ) )  <  E )
613, 13, 14, 53, 8, 28, 59, 54, 60stoweidlem25 27641 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  t  e.  ( T  \  U ) )  ->  ( Q `  t )  <  E
)
6261ex 424 . . 3  |-  ( ph  ->  ( t  e.  ( T  \  U )  ->  ( Q `  t )  <  E
) )
632, 62ralrimi 2747 . 2  |-  ( ph  ->  A. t  e.  ( T  \  U ) ( Q `  t
)  <  E )
64 nfmpt1 4258 . . . . . . 7  |-  F/_ t
( t  e.  T  |->  ( ( 1  -  ( ( P `  t ) ^ N
) ) ^ ( K ^ N ) ) )
653, 64nfcxfr 2537 . . . . . 6  |-  F/_ t Q
6665nfeq2 2551 . . . . 5  |-  F/ t  y  =  Q
67 fveq1 5686 . . . . . . 7  |-  ( y  =  Q  ->  (
y `  t )  =  ( Q `  t ) )
6867breq2d 4184 . . . . . 6  |-  ( y  =  Q  ->  (
0  <_  ( y `  t )  <->  0  <_  ( Q `  t ) ) )
6967breq1d 4182 . . . . . 6  |-  ( y  =  Q  ->  (
( y `  t
)  <_  1  <->  ( Q `  t )  <_  1
) )
7068, 69anbi12d 692 . . . . 5  |-  ( y  =  Q  ->  (
( 0  <_  (
y `  t )  /\  ( y `  t
)  <_  1 )  <-> 
( 0  <_  ( Q `  t )  /\  ( Q `  t
)  <_  1 ) ) )
7166, 70ralbid 2684 . . . 4  |-  ( y  =  Q  ->  ( A. t  e.  T  ( 0  <_  (
y `  t )  /\  ( y `  t
)  <_  1 )  <->  A. t  e.  T  ( 0  <_  ( Q `  t )  /\  ( Q `  t
)  <_  1 ) ) )
7267breq2d 4184 . . . . 5  |-  ( y  =  Q  ->  (
( 1  -  E
)  <  ( y `  t )  <->  ( 1  -  E )  < 
( Q `  t
) ) )
7366, 72ralbid 2684 . . . 4  |-  ( y  =  Q  ->  ( A. t  e.  V  ( 1  -  E
)  <  ( y `  t )  <->  A. t  e.  V  ( 1  -  E )  < 
( Q `  t
) ) )
7467breq1d 4182 . . . . 5  |-  ( y  =  Q  ->  (
( y `  t
)  <  E  <->  ( Q `  t )  <  E
) )
7566, 74ralbid 2684 . . . 4  |-  ( y  =  Q  ->  ( A. t  e.  ( T  \  U ) ( y `  t )  <  E  <->  A. t  e.  ( T  \  U
) ( Q `  t )  <  E
) )
7671, 73, 753anbi123d 1254 . . 3  |-  ( y  =  Q  ->  (
( A. t  e.  T  ( 0  <_ 
( y `  t
)  /\  ( y `  t )  <_  1
)  /\  A. t  e.  V  ( 1  -  E )  < 
( y `  t
)  /\  A. t  e.  ( T  \  U
) ( y `  t )  <  E
)  <->  ( A. t  e.  T  ( 0  <_  ( Q `  t )  /\  ( Q `  t )  <_  1 )  /\  A. t  e.  V  (
1  -  E )  <  ( Q `  t )  /\  A. t  e.  ( T  \  U ) ( Q `
 t )  < 
E ) ) )
7776rspcev 3012 . 2  |-  ( ( Q  e.  A  /\  ( A. t  e.  T  ( 0  <_  ( Q `  t )  /\  ( Q `  t
)  <_  1 )  /\  A. t  e.  V  ( 1  -  E )  <  ( Q `  t )  /\  A. t  e.  ( T  \  U ) ( Q `  t
)  <  E )
)  ->  E. y  e.  A  ( A. t  e.  T  (
0  <_  ( y `  t )  /\  (
y `  t )  <_  1 )  /\  A. t  e.  V  (
1  -  E )  <  ( y `  t )  /\  A. t  e.  ( T  \  U ) ( y `
 t )  < 
E ) )
7817, 51, 58, 63, 77syl13anc 1186 1  |-  ( ph  ->  E. y  e.  A  ( A. t  e.  T  ( 0  <_  (
y `  t )  /\  ( y `  t
)  <_  1 )  /\  A. t  e.  V  ( 1  -  E )  <  (
y `  t )  /\  A. t  e.  ( T  \  U ) ( y `  t
)  <  E )
)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 359    /\ w3a 936   F/wnf 1550    = wceq 1649    e. wcel 1721   F/_wnfc 2527   A.wral 2666   E.wrex 2667   {crab 2670    \ cdif 3277   class class class wbr 4172    e. cmpt 4226   -->wf 5409   ` cfv 5413  (class class class)co 6040   RRcr 8945   0cc0 8946   1c1 8947    + caddc 8949    x. cmul 8951    < clt 9076    <_ cle 9077    - cmin 9247    / cdiv 9633   NNcn 9956   2c2 10005   NN0cn0 10177   RR+crp 10568   ^cexp 11337
This theorem is referenced by:  stoweidlem49  27665
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-1cn 9004  ax-icn 9005  ax-addcl 9006  ax-addrcl 9007  ax-mulcl 9008  ax-mulrcl 9009  ax-mulcom 9010  ax-addass 9011  ax-mulass 9012  ax-distr 9013  ax-i2m1 9014  ax-1ne0 9015  ax-1rid 9016  ax-rnegex 9017  ax-rrecex 9018  ax-cnre 9019  ax-pre-lttri 9020  ax-pre-lttrn 9021  ax-pre-ltadd 9022  ax-pre-mulgt0 9023
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-reu 2673  df-rmo 2674  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-pss 3296  df-nul 3589  df-if 3700  df-pw 3761  df-sn 3780  df-pr 3781  df-tp 3782  df-op 3783  df-uni 3976  df-iun 4055  df-br 4173  df-opab 4227  df-mpt 4228  df-tr 4263  df-eprel 4454  df-id 4458  df-po 4463  df-so 4464  df-fr 4501  df-we 4503  df-ord 4544  df-on 4545  df-lim 4546  df-suc 4547  df-om 4805  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-2nd 6309  df-riota 6508  df-recs 6592  df-rdg 6627  df-er 6864  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-sub 9249  df-neg 9250  df-div 9634  df-nn 9957  df-2 10014  df-n0 10178  df-z 10239  df-uz 10445  df-rp 10569  df-seq 11279  df-exp 11338
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