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Theorem rlimdiv 12119
Description: Limit of the quotient of two converging functions. Proposition 12-2.1(a) of [Gleason] p. 168. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Sep-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
rlimadd.3  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  B  e.  V )
rlimadd.4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  C  e.  V )
rlimadd.5  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  B )  ~~> r  D
)
rlimadd.6  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  C )  ~~> r  E
)
rlimdiv.7  |-  ( ph  ->  E  =/=  0 )
rlimdiv.8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  C  =/=  0 )
Assertion
Ref Expression
rlimdiv  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  ( B  /  C
) )  ~~> r  ( D  /  E ) )
Distinct variable groups:    x, A    x, D    ph, x    x, E
Allowed substitution hints:    B( x)    C( x)    V( x)

Proof of Theorem rlimdiv
Dummy variables  w  v  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rlimadd.3 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  B  e.  V )
2 rlimadd.5 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  B )  ~~> r  D
)
31, 2rlimmptrcl 12081 . . 3  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  B  e.  CC )
4 rlimadd.4 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  C  e.  V )
5 rlimadd.6 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  C )  ~~> r  E
)
64, 5rlimmptrcl 12081 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  C  e.  CC )
7 rlimdiv.8 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  C  =/=  0 )
86, 7reccld 9529 . . 3  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  (
1  /  C )  e.  CC )
9 eldifsn 3749 . . . . . . 7  |-  ( C  e.  ( CC  \  { 0 } )  <-> 
( C  e.  CC  /\  C  =/=  0 ) )
106, 7, 9sylanbrc 645 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  C  e.  ( CC  \  {
0 } ) )
11 eqid 2283 . . . . . 6  |-  ( x  e.  A  |->  C )  =  ( x  e.  A  |->  C )
1210, 11fmptd 5684 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  C ) : A --> ( CC  \  { 0 } ) )
13 rlimcl 11977 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  A  |->  C )  ~~> r  E  ->  E  e.  CC )
145, 13syl 15 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  E  e.  CC )
15 rlimdiv.7 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  E  =/=  0 )
16 eldifsn 3749 . . . . . 6  |-  ( E  e.  ( CC  \  { 0 } )  <-> 
( E  e.  CC  /\  E  =/=  0 ) )
1714, 15, 16sylanbrc 645 . . . . 5  |-  ( ph  ->  E  e.  ( CC 
\  { 0 } ) )
18 eldifsn 3749 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  ( CC  \  { 0 } )  <-> 
( y  e.  CC  /\  y  =/=  0 ) )
19 reccl 9431 . . . . . . . 8  |-  ( ( y  e.  CC  /\  y  =/=  0 )  -> 
( 1  /  y
)  e.  CC )
2018, 19sylbi 187 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  ( 1  / 
y )  e.  CC )
2120adantl 452 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  y  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( 1  /  y
)  e.  CC )
22 eqid 2283 . . . . . 6  |-  ( y  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  y
) )  =  ( y  e.  ( CC 
\  { 0 } )  |->  ( 1  / 
y ) )
2321, 22fmptd 5684 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( y  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  y ) ) : ( CC  \  { 0 } ) --> CC )
24 eqid 2283 . . . . . . . 8  |-  ( if ( 1  <_  (
( abs `  E
)  x.  z ) ,  1 ,  ( ( abs `  E
)  x.  z ) )  x.  ( ( abs `  E )  /  2 ) )  =  ( if ( 1  <_  ( ( abs `  E )  x.  z ) ,  1 ,  ( ( abs `  E )  x.  z
) )  x.  (
( abs `  E
)  /  2 ) )
2524reccn2 12070 . . . . . . 7  |-  ( ( E  e.  ( CC 
\  { 0 } )  /\  z  e.  RR+ )  ->  E. w  e.  RR+  A. v  e.  ( CC  \  {
0 } ) ( ( abs `  (
v  -  E ) )  <  w  -> 
( abs `  (
( 1  /  v
)  -  ( 1  /  E ) ) )  <  z ) )
2617, 25sylan 457 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  z  e.  RR+ )  ->  E. w  e.  RR+  A. v  e.  ( CC  \  {
0 } ) ( ( abs `  (
v  -  E ) )  <  w  -> 
( abs `  (
( 1  /  v
)  -  ( 1  /  E ) ) )  <  z ) )
27 oveq2 5866 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( y  =  v  ->  (
1  /  y )  =  ( 1  / 
v ) )
28 ovex 5883 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( 1  /  v )  e. 
_V
2927, 22, 28fvmpt 5602 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( v  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  ( ( y  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  y
) ) `  v
)  =  ( 1  /  v ) )
30 oveq2 5866 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  =  E  ->  (
1  /  y )  =  ( 1  /  E ) )
31 ovex 5883 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( 1  /  E )  e. 
_V
3230, 22, 31fvmpt 5602 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( E  e.  ( CC  \  { 0 } )  ->  ( ( y  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  y
) ) `  E
)  =  ( 1  /  E ) )
3317, 32syl 15 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( y  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  y ) ) `  E )  =  ( 1  /  E ) )
3429, 33oveqan12rd 5878 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  v  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( ( ( y  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  y
) ) `  v
)  -  ( ( y  e.  ( CC 
\  { 0 } )  |->  ( 1  / 
y ) ) `  E ) )  =  ( ( 1  / 
v )  -  (
1  /  E ) ) )
3534fveq2d 5529 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  v  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( abs `  (
( ( y  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  y ) ) `  v )  -  ( ( y  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  y
) ) `  E
) ) )  =  ( abs `  (
( 1  /  v
)  -  ( 1  /  E ) ) ) )
3635breq1d 4033 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  v  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( ( abs `  (
( ( y  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  y ) ) `  v )  -  ( ( y  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  y
) ) `  E
) ) )  < 
z  <->  ( abs `  (
( 1  /  v
)  -  ( 1  /  E ) ) )  <  z ) )
3736imbi2d 307 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  v  e.  ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( ( ( abs `  ( v  -  E
) )  <  w  ->  ( abs `  (
( ( y  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  y ) ) `  v )  -  ( ( y  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  y
) ) `  E
) ) )  < 
z )  <->  ( ( abs `  ( v  -  E ) )  < 
w  ->  ( abs `  ( ( 1  / 
v )  -  (
1  /  E ) ) )  <  z
) ) )
3837ralbidva 2559 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( A. v  e.  ( CC  \  {
0 } ) ( ( abs `  (
v  -  E ) )  <  w  -> 
( abs `  (
( ( y  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  y ) ) `  v )  -  ( ( y  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  y
) ) `  E
) ) )  < 
z )  <->  A. v  e.  ( CC  \  {
0 } ) ( ( abs `  (
v  -  E ) )  <  w  -> 
( abs `  (
( 1  /  v
)  -  ( 1  /  E ) ) )  <  z ) ) )
3938rexbidv 2564 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( E. w  e.  RR+  A. v  e.  ( CC  \  { 0 } ) ( ( abs `  ( v  -  E ) )  <  w  ->  ( abs `  ( ( ( y  e.  ( CC 
\  { 0 } )  |->  ( 1  / 
y ) ) `  v )  -  (
( y  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  y ) ) `
 E ) ) )  <  z )  <->  E. w  e.  RR+  A. v  e.  ( CC  \  {
0 } ) ( ( abs `  (
v  -  E ) )  <  w  -> 
( abs `  (
( 1  /  v
)  -  ( 1  /  E ) ) )  <  z ) ) )
4039biimpar 471 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  E. w  e.  RR+  A. v  e.  ( CC  \  {
0 } ) ( ( abs `  (
v  -  E ) )  <  w  -> 
( abs `  (
( 1  /  v
)  -  ( 1  /  E ) ) )  <  z ) )  ->  E. w  e.  RR+  A. v  e.  ( CC  \  {
0 } ) ( ( abs `  (
v  -  E ) )  <  w  -> 
( abs `  (
( ( y  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  y ) ) `  v )  -  ( ( y  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  y
) ) `  E
) ) )  < 
z ) )
4126, 40syldan 456 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  z  e.  RR+ )  ->  E. w  e.  RR+  A. v  e.  ( CC  \  {
0 } ) ( ( abs `  (
v  -  E ) )  <  w  -> 
( abs `  (
( ( y  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  y ) ) `  v )  -  ( ( y  e.  ( CC  \  { 0 } ) 
|->  ( 1  /  y
) ) `  E
) ) )  < 
z ) )
4212, 17, 5, 23, 41rlimcn1 12062 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( y  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  y ) )  o.  ( x  e.  A  |->  C ) )  ~~> r  ( ( y  e.  ( CC 
\  { 0 } )  |->  ( 1  / 
y ) ) `  E ) )
43 eqidd 2284 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  C )  =  ( x  e.  A  |->  C ) )
44 eqidd 2284 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( y  e.  ( CC  \  { 0 } )  |->  ( 1  /  y ) )  =  ( y  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  y ) ) )
45 oveq2 5866 . . . . 5  |-  ( y  =  C  ->  (
1  /  y )  =  ( 1  /  C ) )
4610, 43, 44, 45fmptco 5691 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( y  e.  ( CC  \  {
0 } )  |->  ( 1  /  y ) )  o.  ( x  e.  A  |->  C ) )  =  ( x  e.  A  |->  ( 1  /  C ) ) )
4742, 46, 333brtr3d 4052 . . 3  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  ( 1  /  C
) )  ~~> r  ( 1  /  E ) )
483, 8, 2, 47rlimmul 12118 . 2  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  ( B  x.  (
1  /  C ) ) )  ~~> r  ( D  x.  ( 1  /  E ) ) )
493, 6, 7divrecd 9539 . . 3  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  ( B  /  C )  =  ( B  x.  (
1  /  C ) ) )
5049mpteq2dva 4106 . 2  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  ( B  /  C
) )  =  ( x  e.  A  |->  ( B  x.  ( 1  /  C ) ) ) )
51 rlimcl 11977 . . . 4  |-  ( ( x  e.  A  |->  B )  ~~> r  D  ->  D  e.  CC )
522, 51syl 15 . . 3  |-  ( ph  ->  D  e.  CC )
5352, 14, 15divrecd 9539 . 2  |-  ( ph  ->  ( D  /  E
)  =  ( D  x.  ( 1  /  E ) ) )
5448, 50, 533brtr4d 4053 1  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  ( B  /  C
) )  ~~> r  ( D  /  E ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684    =/= wne 2446   A.wral 2543   E.wrex 2544    \ cdif 3149   ifcif 3565   {csn 3640   class class class wbr 4023    e. cmpt 4077    o. ccom 4693   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   CCcc 8735   0cc0 8737   1c1 8738    x. cmul 8742    < clt 8867    <_ cle 8868    - cmin 9037    / cdiv 9423   2c2 9795   RR+crp 10354   abscabs 11719    ~~> r crli 11959
This theorem is referenced by:  logexprlim  20464  chebbnd2  20626  chto1lb  20627  pnt2  20762  pnt  20763
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814  ax-pre-sup 8815  ax-mulf 8817
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-iun 3907  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-er 6660  df-pm 6775  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-sup 7194  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-div 9424  df-nn 9747  df-2 9804  df-3 9805  df-n0 9966  df-z 10025  df-uz 10231  df-rp 10355  df-seq 11047  df-exp 11105  df-cj 11584  df-re 11585  df-im 11586  df-sqr 11720  df-abs 11721  df-rlim 11963
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