Hilbert Space Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  HSE Home  >  Th. List  >  h2hcau Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem h2hcau 27220
 Description: The Cauchy sequences of Hilbert space. (Contributed by NM, 6-Jun-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 13-May-2014.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
h2hc.1 𝑈 = ⟨⟨ + , · ⟩, norm
h2hc.2 𝑈 ∈ NrmCVec
h2hc.3 ℋ = (BaseSet‘𝑈)
h2hc.4 𝐷 = (IndMet‘𝑈)
Assertion
Ref Expression
h2hcau Cauchy = ((Cau‘𝐷) ∩ ( ℋ ↑𝑚 ℕ))

Proof of Theorem h2hcau
Dummy variables 𝑓 𝑗 𝑘 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 df-rab 2905 . 2 {𝑓 ∈ ( ℋ ↑𝑚 ℕ) ∣ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))) < 𝑥} = {𝑓 ∣ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑𝑚 ℕ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))) < 𝑥)}
2 df-hcau 27214 . 2 Cauchy = {𝑓 ∈ ( ℋ ↑𝑚 ℕ) ∣ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))) < 𝑥}
3 elin 3758 . . . 4 (𝑓 ∈ ((Cau‘𝐷) ∩ ( ℋ ↑𝑚 ℕ)) ↔ (𝑓 ∈ (Cau‘𝐷) ∧ 𝑓 ∈ ( ℋ ↑𝑚 ℕ)))
4 ancom 465 . . . 4 ((𝑓 ∈ (Cau‘𝐷) ∧ 𝑓 ∈ ( ℋ ↑𝑚 ℕ)) ↔ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑𝑚 ℕ) ∧ 𝑓 ∈ (Cau‘𝐷)))
5 h2hc.3 . . . . . . . 8 ℋ = (BaseSet‘𝑈)
65hlex 27138 . . . . . . 7 ℋ ∈ V
7 nnex 10903 . . . . . . 7 ℕ ∈ V
86, 7elmap 7772 . . . . . 6 (𝑓 ∈ ( ℋ ↑𝑚 ℕ) ↔ 𝑓:ℕ⟶ ℋ)
9 nnuz 11599 . . . . . . . 8 ℕ = (ℤ‘1)
10 h2hc.2 . . . . . . . . 9 𝑈 ∈ NrmCVec
11 h2hc.4 . . . . . . . . . 10 𝐷 = (IndMet‘𝑈)
125, 11imsxmet 26931 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ NrmCVec → 𝐷 ∈ (∞Met‘ ℋ))
1310, 12mp1i 13 . . . . . . . 8 (𝑓:ℕ⟶ ℋ → 𝐷 ∈ (∞Met‘ ℋ))
14 1zzd 11285 . . . . . . . 8 (𝑓:ℕ⟶ ℋ → 1 ∈ ℤ)
15 eqidd 2611 . . . . . . . 8 ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑓𝑘) = (𝑓𝑘))
16 eqidd 2611 . . . . . . . 8 ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (𝑓𝑗) = (𝑓𝑗))
17 id 22 . . . . . . . 8 (𝑓:ℕ⟶ ℋ → 𝑓:ℕ⟶ ℋ)
189, 13, 14, 15, 16, 17iscauf 22886 . . . . . . 7 (𝑓:ℕ⟶ ℋ → (𝑓 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝑓𝑗)𝐷(𝑓𝑘)) < 𝑥))
19 ffvelrn 6265 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (𝑓𝑗) ∈ ℋ)
2019adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (𝑓𝑗) ∈ ℋ)
21 eluznn 11634 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘 ∈ ℕ)
22 ffvelrn 6265 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑓𝑘) ∈ ℋ)
2321, 22sylan2 490 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → (𝑓𝑘) ∈ ℋ)
2423anassrs 678 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (𝑓𝑘) ∈ ℋ)
25 h2hc.1 . . . . . . . . . . . . 13 𝑈 = ⟨⟨ + , · ⟩, norm
2625, 10, 5, 11h2hmetdval 27219 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑓𝑗) ∈ ℋ ∧ (𝑓𝑘) ∈ ℋ) → ((𝑓𝑗)𝐷(𝑓𝑘)) = (norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))))
2720, 24, 26syl2anc 691 . . . . . . . . . . 11 (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → ((𝑓𝑗)𝐷(𝑓𝑘)) = (norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))))
2827breq1d 4593 . . . . . . . . . 10 (((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (((𝑓𝑗)𝐷(𝑓𝑘)) < 𝑥 ↔ (norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))) < 𝑥))
2928ralbidva 2968 . . . . . . . . 9 ((𝑓:ℕ⟶ ℋ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝑓𝑗)𝐷(𝑓𝑘)) < 𝑥 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))) < 𝑥))
3029rexbidva 3031 . . . . . . . 8 (𝑓:ℕ⟶ ℋ → (∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝑓𝑗)𝐷(𝑓𝑘)) < 𝑥 ↔ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))) < 𝑥))
3130ralbidv 2969 . . . . . . 7 (𝑓:ℕ⟶ ℋ → (∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝑓𝑗)𝐷(𝑓𝑘)) < 𝑥 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))) < 𝑥))
3218, 31bitrd 267 . . . . . 6 (𝑓:ℕ⟶ ℋ → (𝑓 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))) < 𝑥))
338, 32sylbi 206 . . . . 5 (𝑓 ∈ ( ℋ ↑𝑚 ℕ) → (𝑓 ∈ (Cau‘𝐷) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))) < 𝑥))
3433pm5.32i 667 . . . 4 ((𝑓 ∈ ( ℋ ↑𝑚 ℕ) ∧ 𝑓 ∈ (Cau‘𝐷)) ↔ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑𝑚 ℕ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))) < 𝑥))
353, 4, 343bitri 285 . . 3 (𝑓 ∈ ((Cau‘𝐷) ∩ ( ℋ ↑𝑚 ℕ)) ↔ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑𝑚 ℕ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))) < 𝑥))
3635abbi2i 2725 . 2 ((Cau‘𝐷) ∩ ( ℋ ↑𝑚 ℕ)) = {𝑓 ∣ (𝑓 ∈ ( ℋ ↑𝑚 ℕ) ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(norm‘((𝑓𝑗) − (𝑓𝑘))) < 𝑥)}
371, 2, 363eqtr4i 2642 1 Cauchy = ((Cau‘𝐷) ∩ ( ℋ ↑𝑚 ℕ))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   ↔ wb 195   ∧ wa 383   = wceq 1475   ∈ wcel 1977  {cab 2596  ∀wral 2896  ∃wrex 2897  {crab 2900   ∩ cin 3539  ⟨cop 4131   class class class wbr 4583  ⟶wf 5800  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549   ↑𝑚 cmap 7744  1c1 9816   < clt 9953  ℕcn 10897  ℤ≥cuz 11563  ℝ+crp 11708  ∞Metcxmt 19552  Caucca 22859  NrmCVeccnv 26823  BaseSetcba 26825  IndMetcims 26830   ℋchil 27160   +ℎ cva 27161   ·ℎ csm 27162  normℎcno 27164   −ℎ cmv 27166  Cauchyccau 27167 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  ax-addf 9894  ax-mulf 9895 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  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-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-er 7629  df-map 7746  df-pm 7747  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-sup 8231  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-n0 11170  df-z 11255  df-uz 11564  df-rp 11709  df-xneg 11822  df-xadd 11823  df-seq 12664  df-exp 12723  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-psmet 19559  df-xmet 19560  df-met 19561  df-bl 19562  df-cau 22862  df-grpo 26731  df-gid 26732  df-ginv 26733  df-gdiv 26734  df-ablo 26783  df-vc 26798  df-nv 26831  df-va 26834  df-ba 26835  df-sm 26836  df-0v 26837  df-vs 26838  df-nmcv 26839  df-ims 26840  df-hvsub 27212  df-hcau 27214 This theorem is referenced by:  axhcompl-zf  27239  hhcau  27439
 Copyright terms: Public domain W3C validator