Theorem ellimcabssub0 38684

Description: An equivalent condition for being a limit. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
ellimcabssub0.f	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)
ellimcabssub0.g	⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ (𝐵 − 𝐶))
ellimcabssub0.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℂ)
ellimcabssub0.b	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
ellimcabssub0.p	⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ ℂ)
ellimcabssub0.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℂ)

Assertion

Ref	Expression
ellimcabssub0	⊢ (𝜑 → (𝐶 ∈ (𝐹 limℂ 𝐷) ↔ 0 ∈ (𝐺 limℂ 𝐷)))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐶   𝜑,𝑥

Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥)   𝐷(𝑥)   𝐹(𝑥)   𝐺(𝑥)

Proof of Theorem ellimcabssub0

Dummy variables 𝑤 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ellimcabssub0.c	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℂ)
2		0cnd 9912	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℂ)
3	1, 2	2thd 254	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐶 ∈ ℂ ↔ 0 ∈ ℂ))
4		ellimcabssub0.b	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
5	1	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐶 ∈ ℂ)
6	4, 5	subcld 10271	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝐵 − 𝐶) ∈ ℂ)
7		ellimcabssub0.g	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ (𝐵 − 𝐶))
8	6, 7	fmptd 6292	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝐺:𝐴⟶ℂ)
9	8	ffvelrnda 6267	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → (𝐺‘𝑧) ∈ ℂ)
10	9	subid1d 10260	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → ((𝐺‘𝑧) − 0) = (𝐺‘𝑧))
11		simpr 476	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → 𝑧 ∈ 𝐴)
12		vex 3176	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑧 ∈ V
13		csbov1g 6588	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑧 ∈ V → ⦋𝑧 / 𝑥⦌(𝐵 − 𝐶) = (⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 − 𝐶))
14	12, 13	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ⦋𝑧 / 𝑥⦌(𝐵 − 𝐶) = (⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 − 𝐶)
15	14	a1i 11	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → ⦋𝑧 / 𝑥⦌(𝐵 − 𝐶) = (⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 − 𝐶))
16		sban 2387	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ([𝑧 / 𝑥](𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ↔ ([𝑧 / 𝑥]𝜑 ∧ [𝑧 / 𝑥]𝑥 ∈ 𝐴))
17		nfv 1830	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ Ⅎ𝑥𝜑
18	17	sbf 2368	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ([𝑧 / 𝑥]𝜑 ↔ 𝜑)
19		clelsb3 2716	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ([𝑧 / 𝑥]𝑥 ∈ 𝐴 ↔ 𝑧 ∈ 𝐴)
20	18, 19	anbi12i 729	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (([𝑧 / 𝑥]𝜑 ∧ [𝑧 / 𝑥]𝑥 ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴))
21	16, 20	bitri 263	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ([𝑧 / 𝑥](𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴))
22	4	nfth 1718	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ Ⅎ𝑥((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
23	22	sbf 2368	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ([𝑧 / 𝑥]((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ) ↔ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ))
24		sbim 2383	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ([𝑧 / 𝑥]((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ) ↔ ([𝑧 / 𝑥](𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → [𝑧 / 𝑥]𝐵 ∈ ℂ))
25	23, 24	sylbb1 226	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ) → ([𝑧 / 𝑥](𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → [𝑧 / 𝑥]𝐵 ∈ ℂ))
26	21, 25	syl5bir 232	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ) → ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → [𝑧 / 𝑥]𝐵 ∈ ℂ))
27	4, 26	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → [𝑧 / 𝑥]𝐵 ∈ ℂ)
28		sbsbc 3406	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ([𝑧 / 𝑥]𝐵 ∈ ℂ ↔ [𝑧 / 𝑥]𝐵 ∈ ℂ)
29		sbcel1g 3939	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 ∈ V → ([𝑧 / 𝑥]𝐵 ∈ ℂ ↔ ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ ℂ))
30	12, 29	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ([𝑧 / 𝑥]𝐵 ∈ ℂ ↔ ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ ℂ)
31	28, 30	bitri 263	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ([𝑧 / 𝑥]𝐵 ∈ ℂ ↔ ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ ℂ)
32	27, 31	sylib 207	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ ℂ)
33	1	adantr 480	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → 𝐶 ∈ ℂ)
34	32, 33	subcld 10271	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → (⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 − 𝐶) ∈ ℂ)
35	15, 34	eqeltrd 2688	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → ⦋𝑧 / 𝑥⦌(𝐵 − 𝐶) ∈ ℂ)
36	7	fvmpts 6194	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝐴 ∧ ⦋𝑧 / 𝑥⦌(𝐵 − 𝐶) ∈ ℂ) → (𝐺‘𝑧) = ⦋𝑧 / 𝑥⦌(𝐵 − 𝐶))
37	11, 35, 36	syl2anc 691	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → (𝐺‘𝑧) = ⦋𝑧 / 𝑥⦌(𝐵 − 𝐶))
38		ellimcabssub0.f	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)
39	38	fvmpts 6194	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝐴 ∧ ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ ℂ) → (𝐹‘𝑧) = ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵)
40	11, 32, 39	syl2anc 691	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → (𝐹‘𝑧) = ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵)
41	40	oveq1d 6564	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → ((𝐹‘𝑧) − 𝐶) = (⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 − 𝐶))
42	41, 14	syl6reqr 2663	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → ⦋𝑧 / 𝑥⦌(𝐵 − 𝐶) = ((𝐹‘𝑧) − 𝐶))
43	10, 37, 42	3eqtrrd 2649	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → ((𝐹‘𝑧) − 𝐶) = ((𝐺‘𝑧) − 0))
44	43	fveq2d 6107	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → (abs‘((𝐹‘𝑧) − 𝐶)) = (abs‘((𝐺‘𝑧) − 0)))
45	44	breq1d 4593	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → ((abs‘((𝐹‘𝑧) − 𝐶)) < 𝑦 ↔ (abs‘((𝐺‘𝑧) − 0)) < 𝑦))
46	45	imbi2d 329	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → (((𝑧 ≠ 𝐷 ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐷)) < 𝑤) → (abs‘((𝐹‘𝑧) − 𝐶)) < 𝑦) ↔ ((𝑧 ≠ 𝐷 ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐷)) < 𝑤) → (abs‘((𝐺‘𝑧) − 0)) < 𝑦)))
47	46	ralbidva 2968	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (∀𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑧 ≠ 𝐷 ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐷)) < 𝑤) → (abs‘((𝐹‘𝑧) − 𝐶)) < 𝑦) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑧 ≠ 𝐷 ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐷)) < 𝑤) → (abs‘((𝐺‘𝑧) − 0)) < 𝑦)))
48	47	rexbidv 3034	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (∃𝑤 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑧 ≠ 𝐷 ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐷)) < 𝑤) → (abs‘((𝐹‘𝑧) − 𝐶)) < 𝑦) ↔ ∃𝑤 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑧 ≠ 𝐷 ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐷)) < 𝑤) → (abs‘((𝐺‘𝑧) − 0)) < 𝑦)))
49	48	ralbidv 2969	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑤 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑧 ≠ 𝐷 ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐷)) < 𝑤) → (abs‘((𝐹‘𝑧) − 𝐶)) < 𝑦) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑤 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑧 ≠ 𝐷 ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐷)) < 𝑤) → (abs‘((𝐺‘𝑧) − 0)) < 𝑦)))
50	3, 49	anbi12d 743	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐶 ∈ ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑤 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑧 ≠ 𝐷 ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐷)) < 𝑤) → (abs‘((𝐹‘𝑧) − 𝐶)) < 𝑦)) ↔ (0 ∈ ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑤 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑧 ≠ 𝐷 ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐷)) < 𝑤) → (abs‘((𝐺‘𝑧) − 0)) < 𝑦))))
51	4, 38	fmptd 6292	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
52		ellimcabssub0.a	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℂ)
53		ellimcabssub0.p	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ ℂ)
54	51, 52, 53	ellimc3 23449	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐶 ∈ (𝐹 limℂ 𝐷) ↔ (𝐶 ∈ ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑤 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑧 ≠ 𝐷 ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐷)) < 𝑤) → (abs‘((𝐹‘𝑧) − 𝐶)) < 𝑦))))
55	8, 52, 53	ellimc3 23449	. 2 ⊢ (𝜑 → (0 ∈ (𝐺 limℂ 𝐷) ↔ (0 ∈ ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑤 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑧 ≠ 𝐷 ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐷)) < 𝑤) → (abs‘((𝐺‘𝑧) − 0)) < 𝑦))))
56	50, 54, 55	3bitr4d 299	1 ⊢ (𝜑 → (𝐶 ∈ (𝐹 limℂ 𝐷) ↔ 0 ∈ (𝐺 limℂ 𝐷)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 195   ∧ wa 383   = wceq 1475  [wsb 1867   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780  ∀wral 2896  ∃wrex 2897  Vcvv 3173  [wsbc 3402  ⦋csb 3499   ⊆ wss 3540   class class class wbr 4583   ↦ cmpt 4643  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  ℂcc 9813  0cc0 9815   < clt 9953   − cmin 10145  ℝ⁺crp 11708  abscabs 13822   lim_ℂ climc 23432

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-pre-sup 9893

This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-fal 1481  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-oadd 7451  df-er 7629  df-map 7746  df-pm 7747  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-fi 8200  df-sup 8231  df-inf 8232  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-4 10958  df-5 10959  df-6 10960  df-7 10961  df-8 10962  df-9 10963  df-n0 11170  df-z 11255  df-dec 11370  df-uz 11564  df-q 11665  df-rp 11709  df-xneg 11822  df-xadd 11823  df-xmul 11824  df-fz 12198  df-seq 12664  df-exp 12723  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-struct 15697  df-ndx 15698  df-slot 15699  df-base 15700  df-plusg 15781  df-mulr 15782  df-starv 15783  df-tset 15787  df-ple 15788  df-ds 15791  df-unif 15792  df-rest 15906  df-topn 15907  df-topgen 15927  df-psmet 19559  df-xmet 19560  df-met 19561  df-bl 19562  df-mopn 19563  df-cnfld 19568  df-top 20521  df-bases 20522  df-topon 20523  df-topsp 20524  df-cnp 20842  df-xms 21935  df-ms 21936  df-limc 23436

This theorem is referenced by:  reclimc  38720