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Theorem climrec 29774
Description: Limit of the reciprocal of a converging sequence. (Contributed by Glauco Siliprandi, 29-Jun-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
climrec.1  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
climrec.2  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
climrec.3  |-  ( ph  ->  G  ~~>  A )
climrec.4  |-  ( ph  ->  A  =/=  0 )
climrec.5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( G `  k )  e.  ( CC  \  {
0 } ) )
climrec.6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( H `  k )  =  ( 1  / 
( G `  k
) ) )
climrec.7  |-  ( ph  ->  H  e.  W )
Assertion
Ref Expression
climrec  |-  ( ph  ->  H  ~~>  ( 1  /  A ) )
Distinct variable groups:    ph, k    A, k    k, G    k, H    k, Z
Allowed substitution hints:    M( k)    W( k)

Proof of Theorem climrec
Dummy variables  w  x  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 climrec.1 . . 3  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
2 climrec.2 . . 3  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
3 climrec.3 . . . . 5  |-  ( ph  ->  G  ~~>  A )
4 climcl 12976 . . . . 5  |-  ( G  ~~>  A  ->  A  e.  CC )
53, 4syl 16 . . . 4  |-  ( ph  ->  A  e.  CC )
6 climrec.4 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  =/=  0 )
76neneqd 2623 . . . . 5  |-  ( ph  ->  -.  A  =  0 )
8 c0ex 9379 . . . . . 6  |-  0  e.  _V
98elsnc2 3907 . . . . 5  |-  ( A  e.  { 0 }  <-> 
A  =  0 )
107, 9sylnibr 305 . . . 4  |-  ( ph  ->  -.  A  e.  {
0 } )
115, 10eldifd 3338 . . 3  |-  ( ph  ->  A  e.  ( CC 
\  { 0 } ) )
12 eqidd 2443 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( w  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) )  =  ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) )
13 simpr 461 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  w  =  z )  ->  w  =  z )
1413oveq2d 6106 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  w  =  z )  ->  ( 1  /  w )  =  ( 1  /  z
) )
15 simpr 461 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
z  e.  ( CC 
\  { 0 } ) )
1615eldifad 3339 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
z  e.  CC )
17 eldifsni 4000 . . . . . . 7  |-  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  z  =/=  0
)
1817adantl 466 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
z  =/=  0 )
1916, 18reccld 10099 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( 1  /  z
)  e.  CC )
2012, 14, 15, 19fvmptd 5778 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `  z )  =  ( 1  / 
z ) )
2120, 19eqeltrd 2516 . . 3  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `  z )  e.  CC )
22 climrec.7 . . 3  |-  ( ph  ->  H  e.  W )
23 eqid 2442 . . . . . 6  |-  ( if ( 1  <_  (
( abs `  A
)  x.  x ) ,  1 ,  ( ( abs `  A
)  x.  x ) )  x.  ( ( abs `  A )  /  2 ) )  =  ( if ( 1  <_  ( ( abs `  A )  x.  x ) ,  1 ,  ( ( abs `  A )  x.  x
) )  x.  (
( abs `  A
)  /  2 ) )
2423reccn2 13073 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  ( CC 
\  { 0 } )  /\  x  e.  RR+ )  ->  E. y  e.  RR+  A. z  e.  ( CC  \  {
0 } ) ( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x ) )
2511, 24sylan 471 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR+ )  ->  E. y  e.  RR+  A. z  e.  ( CC  \  {
0 } ) ( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x ) )
26 eqidd 2443 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) )  =  ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) )
27 simpr 461 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( z  e.  ( CC 
\  { 0 } )  /\  w  =  z )  ->  w  =  z )
2827oveq2d 6106 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( z  e.  ( CC 
\  { 0 } )  /\  w  =  z )  ->  (
1  /  w )  =  ( 1  / 
z ) )
29 id 22 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )
30 eldifi 3477 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  z  e.  CC )
3130, 17reccld 10099 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  ( 1  / 
z )  e.  CC )
3226, 28, 29, 31fvmptd 5778 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  z
)  =  ( 1  /  z ) )
3332ad2antlr 726 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  e.  RR+ )  /\  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x ) ) )  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y )  ->  ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  z
)  =  ( 1  /  z ) )
34 eqidd 2443 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( w  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) )  =  ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) )
35 simpr 461 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  w  =  A )  ->  w  =  A )
3635oveq2d 6106 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  w  =  A )  ->  (
1  /  w )  =  ( 1  /  A ) )
375, 6reccld 10099 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( 1  /  A
)  e.  CC )
3834, 36, 11, 37fvmptd 5778 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `  A )  =  ( 1  /  A ) )
3938ad4antr 731 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  e.  RR+ )  /\  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x ) ) )  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y )  ->  ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  A
)  =  ( 1  /  A ) )
4033, 39oveq12d 6108 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  e.  RR+ )  /\  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x ) ) )  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y )  ->  ( ( ( w  e.  ( CC 
\  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `  z )  -  (
( w  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `
 A ) )  =  ( ( 1  /  z )  -  ( 1  /  A
) ) )
4140fveq2d 5694 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  e.  RR+ )  /\  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x ) ) )  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y )  ->  ( abs `  (
( ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `  z )  -  ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  A
) ) )  =  ( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) ) )
4229ad2antlr 726 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  e.  RR+ )  /\  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x ) ) )  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y )  ->  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )
43 simpr 461 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  e.  RR+ )  /\  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x ) ) )  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y )  ->  ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y )
44 simpllr 758 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  e.  RR+ )  /\  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x ) ) )  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y )  ->  ( z  e.  ( CC  \  {
0 } )  -> 
( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x ) ) )
4542, 43, 44mp2d 45 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  e.  RR+ )  /\  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x ) ) )  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y )  ->  ( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x )
4641, 45eqbrtrd 4311 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  e.  RR+ )  /\  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  (
( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x ) ) )  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y )  ->  ( abs `  (
( ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `  z )  -  ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  A
) ) )  < 
x )
4746exp41 610 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR+ )  ->  ( (
z  e.  ( CC 
\  { 0 } )  ->  ( ( abs `  ( z  -  A ) )  < 
y  ->  ( abs `  ( ( 1  / 
z )  -  (
1  /  A ) ) )  <  x
) )  ->  (
z  e.  ( CC 
\  { 0 } )  ->  ( ( abs `  ( z  -  A ) )  < 
y  ->  ( abs `  ( ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  z
)  -  ( ( w  e.  ( CC 
\  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `  A ) ) )  <  x ) ) ) )
4847ralimdv2 2795 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR+ )  ->  ( A. z  e.  ( CC  \  { 0 } ) ( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x )  ->  A. z  e.  ( CC  \  { 0 } ) ( ( abs `  ( z  -  A ) )  <  y  ->  ( abs `  ( ( ( w  e.  ( CC 
\  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `  z )  -  (
( w  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `
 A ) ) )  <  x ) ) )
4948reximdv 2826 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR+ )  ->  ( E. y  e.  RR+  A. z  e.  ( CC  \  {
0 } ) ( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( 1  /  z
)  -  ( 1  /  A ) ) )  <  x )  ->  E. y  e.  RR+  A. z  e.  ( CC 
\  { 0 } ) ( ( abs `  ( z  -  A
) )  <  y  ->  ( abs `  (
( ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `  z )  -  ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  A
) ) )  < 
x ) ) )
5025, 49mpd 15 . . 3  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR+ )  ->  E. y  e.  RR+  A. z  e.  ( CC  \  {
0 } ) ( ( abs `  (
z  -  A ) )  <  y  -> 
( abs `  (
( ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `  z )  -  ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  A
) ) )  < 
x ) )
51 climrec.5 . . 3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( G `  k )  e.  ( CC  \  {
0 } ) )
52 climrec.6 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( H `  k )  =  ( 1  / 
( G `  k
) ) )
53 eqidd 2443 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  (
w  e.  ( CC 
\  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) )  =  ( w  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) )
54 oveq2 6098 . . . . . 6  |-  ( w  =  ( G `  k )  ->  (
1  /  w )  =  ( 1  / 
( G `  k
) ) )
5554adantl 466 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  Z )  /\  w  =  ( G `  k ) )  -> 
( 1  /  w
)  =  ( 1  /  ( G `  k ) ) )
5651eldifad 3339 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( G `  k )  e.  CC )
57 eldifsni 4000 . . . . . . 7  |-  ( ( G `  k )  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  ( G `  k )  =/=  0
)
5851, 57syl 16 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( G `  k )  =/=  0 )
5956, 58reccld 10099 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  (
1  /  ( G `
 k ) )  e.  CC )
6053, 55, 51, 59fvmptd 5778 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  (
( w  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `
 ( G `  k ) )  =  ( 1  /  ( G `  k )
) )
6152, 60eqtr4d 2477 . . 3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( H `  k )  =  ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  ( G `  k )
) )
621, 2, 11, 21, 3, 22, 50, 51, 61climcn1 13068 . 2  |-  ( ph  ->  H  ~~>  ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  A
) )
6362, 38breqtrd 4315 1  |-  ( ph  ->  H  ~~>  ( 1  /  A ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 369    = wceq 1369    e. wcel 1756    =/= wne 2605   A.wral 2714   E.wrex 2715    \ cdif 3324   ifcif 3790   {csn 3876   class class class wbr 4291    e. cmpt 4349   ` cfv 5417  (class class class)co 6090   CCcc 9279   0cc0 9281   1c1 9282    x. cmul 9286    < clt 9417    <_ cle 9418    - cmin 9594    / cdiv 9992   2c2 10370   ZZcz 10645   ZZ>=cuz 10860   RR+crp 10990   abscabs 12722    ~~> cli 12961
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1591  ax-4 1602  ax-5 1670  ax-6 1708  ax-7 1728  ax-8 1758  ax-9 1760  ax-10 1775  ax-11 1780  ax-12 1792  ax-13 1943  ax-ext 2423  ax-sep 4412  ax-nul 4420  ax-pow 4469  ax-pr 4530  ax-un 6371  ax-cnex 9337  ax-resscn 9338  ax-1cn 9339  ax-icn 9340  ax-addcl 9341  ax-addrcl 9342  ax-mulcl 9343  ax-mulrcl 9344  ax-mulcom 9345  ax-addass 9346  ax-mulass 9347  ax-distr 9348  ax-i2m1 9349  ax-1ne0 9350  ax-1rid 9351  ax-rnegex 9352  ax-rrecex 9353  ax-cnre 9354  ax-pre-lttri 9355  ax-pre-lttrn 9356  ax-pre-ltadd 9357  ax-pre-mulgt0 9358  ax-pre-sup 9359
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1372  df-ex 1587  df-nf 1590  df-sb 1701  df-eu 2257  df-mo 2258  df-clab 2429  df-cleq 2435  df-clel 2438  df-nfc 2567  df-ne 2607  df-nel 2608  df-ral 2719  df-rex 2720  df-reu 2721  df-rmo 2722  df-rab 2723  df-v 2973  df-sbc 3186  df-csb 3288  df-dif 3330  df-un 3332  df-in 3334  df-ss 3341  df-pss 3343  df-nul 3637  df-if 3791  df-pw 3861  df-sn 3877  df-pr 3879  df-tp 3881  df-op 3883  df-uni 4091  df-iun 4172  df-br 4292  df-opab 4350  df-mpt 4351  df-tr 4385  df-eprel 4631  df-id 4635  df-po 4640  df-so 4641  df-fr 4678  df-we 4680  df-ord 4721  df-on 4722  df-lim 4723  df-suc 4724  df-xp 4845  df-rel 4846  df-cnv 4847  df-co 4848  df-dm 4849  df-rn 4850  df-res 4851  df-ima 4852  df-iota 5380  df-fun 5419  df-fn 5420  df-f 5421  df-f1 5422  df-fo 5423  df-f1o 5424  df-fv 5425  df-riota 6051  df-ov 6093  df-oprab 6094  df-mpt2 6095  df-om 6476  df-2nd 6577  df-recs 6831  df-rdg 6865  df-er 7100  df-en 7310  df-dom 7311  df-sdom 7312  df-sup 7690  df-pnf 9419  df-mnf 9420  df-xr 9421  df-ltxr 9422  df-le 9423  df-sub 9596  df-neg 9597  df-div 9993  df-nn 10322  df-2 10379  df-3 10380  df-n0 10579  df-z 10646  df-uz 10861  df-rp 10991  df-seq 11806  df-exp 11865  df-cj 12587  df-re 12588  df-im 12589  df-sqr 12723  df-abs 12724  df-clim 12965
This theorem is referenced by:  climrecf  29780  wallispi  29863
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