Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  climrec Structured version   Unicode version

Theorem climrec 27707
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 12295 . . . . 5  |-  ( G  ~~>  A  ->  A  e.  CC )
53, 4syl 16 . . . 4  |-  ( ph  ->  A  e.  CC )
6 climrec.4 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  =/=  0 )
76neneqd 2619 . . . . 5  |-  ( ph  ->  -.  A  =  0 )
8 c0ex 9087 . . . . . 6  |-  0  e.  _V
98elsnc2 3845 . . . . 5  |-  ( A  e.  { 0 }  <-> 
A  =  0 )
107, 9sylnibr 298 . . . 4  |-  ( ph  ->  -.  A  e.  {
0 } )
115, 10eldifd 3333 . . 3  |-  ( ph  ->  A  e.  ( CC 
\  { 0 } ) )
12 eqidd 2439 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( w  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) )  =  ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) )
13 simpr 449 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  w  =  z )  ->  w  =  z )
1413oveq2d 6099 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  z  e.  ( CC  \  {
0 } ) )  /\  w  =  z )  ->  ( 1  /  w )  =  ( 1  /  z
) )
15 simpr 449 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
z  e.  ( CC 
\  { 0 } ) )
1615eldifad 3334 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
z  e.  CC )
17 eldifsni 3930 . . . . . . 7  |-  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  z  =/=  0
)
1817adantl 454 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
z  =/=  0 )
1916, 18reccld 9785 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( 1  /  z
)  e.  CC )
2012, 14, 15, 19fvmptd 5812 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `  z )  =  ( 1  / 
z ) )
2120, 19eqeltrd 2512 . . 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 2438 . . . . . 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 12392 . . . . 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 459 . . . 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 2439 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) )  =  ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) )
27 simpr 449 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( z  e.  ( CC 
\  { 0 } )  /\  w  =  z )  ->  w  =  z )
2827oveq2d 6099 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( z  e.  ( CC 
\  { 0 } )  /\  w  =  z )  ->  (
1  /  w )  =  ( 1  / 
z ) )
29 id 21 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  z  e.  ( CC  \  { 0 } ) )
30 eldifi 3471 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  z  e.  CC )
3130, 17reccld 9785 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  ( 1  / 
z )  e.  CC )
3226, 28, 29, 31fvmptd 5812 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  z
)  =  ( 1  /  z ) )
3332ad2antlr 709 . . . . . . . . . 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 2439 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( w  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) )  =  ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) )
35 simpr 449 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  w  =  A )  ->  w  =  A )
3635oveq2d 6099 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  w  =  A )  ->  (
1  /  w )  =  ( 1  /  A ) )
375, 6reccld 9785 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( 1  /  A
)  e.  CC )
3834, 36, 11, 37fvmptd 5812 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( w  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `  A )  =  ( 1  /  A ) )
3938ad4antr 714 . . . . . . . . . 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 6101 . . . . . . . . 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 5734 . . . . . . . 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 709 . . . . . . . . 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 449 . . . . . . . . 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 737 . . . . . . . . 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 44 . . . . . . . 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 4234 . . . . . . 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 595 . . . . . 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 2788 . . . . 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 2819 . . . 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 2439 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  (
w  e.  ( CC 
\  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) )  =  ( w  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) )
54 oveq2 6091 . . . . . 6  |-  ( w  =  ( G `  k )  ->  (
1  /  w )  =  ( 1  / 
( G `  k
) ) )
5554adantl 454 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  Z )  /\  w  =  ( G `  k ) )  -> 
( 1  /  w
)  =  ( 1  /  ( G `  k ) ) )
5651eldifad 3334 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( G `  k )  e.  CC )
57 eldifsni 3930 . . . . . . 7  |-  ( ( G `  k )  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  ( G `  k )  =/=  0
)
5851, 57syl 16 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( G `  k )  =/=  0 )
5956, 58reccld 9785 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  (
1  /  ( G `
 k ) )  e.  CC )
6053, 55, 51, 59fvmptd 5812 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  (
( w  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  w ) ) `
 ( G `  k ) )  =  ( 1  /  ( G `  k )
) )
6152, 60eqtr4d 2473 . . 3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( H `  k )  =  ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  ( G `  k )
) )
621, 2, 11, 21, 3, 22, 50, 51, 61climcn1 12387 . 2  |-  ( ph  ->  H  ~~>  ( ( w  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  w
) ) `  A
) )
6362, 38breqtrd 4238 1  |-  ( ph  ->  H  ~~>  ( 1  /  A ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 360    = wceq 1653    e. wcel 1726    =/= wne 2601   A.wral 2707   E.wrex 2708    \ cdif 3319   ifcif 3741   {csn 3816   class class class wbr 4214    e. cmpt 4268   ` cfv 5456  (class class class)co 6083   CCcc 8990   0cc0 8992   1c1 8993    x. cmul 8997    < clt 9122    <_ cle 9123    - cmin 9293    / cdiv 9679   2c2 10051   ZZcz 10284   ZZ>=cuz 10490   RR+crp 10614   abscabs 12041    ~~> cli 12280
This theorem is referenced by:  climrecf  27713  wallispi  27797
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1667  ax-8 1688  ax-13 1728  ax-14 1730  ax-6 1745  ax-7 1750  ax-11 1762  ax-12 1951  ax-ext 2419  ax-sep 4332  ax-nul 4340  ax-pow 4379  ax-pr 4405  ax-un 4703  ax-cnex 9048  ax-resscn 9049  ax-1cn 9050  ax-icn 9051  ax-addcl 9052  ax-addrcl 9053  ax-mulcl 9054  ax-mulrcl 9055  ax-mulcom 9056  ax-addass 9057  ax-mulass 9058  ax-distr 9059  ax-i2m1 9060  ax-1ne0 9061  ax-1rid 9062  ax-rnegex 9063  ax-rrecex 9064  ax-cnre 9065  ax-pre-lttri 9066  ax-pre-lttrn 9067  ax-pre-ltadd 9068  ax-pre-mulgt0 9069  ax-pre-sup 9070
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 938  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2287  df-mo 2288  df-clab 2425  df-cleq 2431  df-clel 2434  df-nfc 2563  df-ne 2603  df-nel 2604  df-ral 2712  df-rex 2713  df-reu 2714  df-rmo 2715  df-rab 2716  df-v 2960  df-sbc 3164  df-csb 3254  df-dif 3325  df-un 3327  df-in 3329  df-ss 3336  df-pss 3338  df-nul 3631  df-if 3742  df-pw 3803  df-sn 3822  df-pr 3823  df-tp 3824  df-op 3825  df-uni 4018  df-iun 4097  df-br 4215  df-opab 4269  df-mpt 4270  df-tr 4305  df-eprel 4496  df-id 4500  df-po 4505  df-so 4506  df-fr 4543  df-we 4545  df-ord 4586  df-on 4587  df-lim 4588  df-suc 4589  df-om 4848  df-xp 4886  df-rel 4887  df-cnv 4888  df-co 4889  df-dm 4890  df-rn 4891  df-res 4892  df-ima 4893  df-iota 5420  df-fun 5458  df-fn 5459  df-f 5460  df-f1 5461  df-fo 5462  df-f1o 5463  df-fv 5464  df-ov 6086  df-oprab 6087  df-mpt2 6088  df-2nd 6352  df-riota 6551  df-recs 6635  df-rdg 6670  df-er 6907  df-en 7112  df-dom 7113  df-sdom 7114  df-sup 7448  df-pnf 9124  df-mnf 9125  df-xr 9126  df-ltxr 9127  df-le 9128  df-sub 9295  df-neg 9296  df-div 9680  df-nn 10003  df-2 10060  df-3 10061  df-n0 10224  df-z 10285  df-uz 10491  df-rp 10615  df-seq 11326  df-exp 11385  df-cj 11906  df-re 11907  df-im 11908  df-sqr 12042  df-abs 12043  df-clim 12284
  Copyright terms: Public domain W3C validator