MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  explecnv Unicode version

Theorem explecnv 12572
Description: A sequence of terms converges to zero when it is less than powers of a number  A whose absolute value is smaller than 1. (Contributed by NM, 19-Jul-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
explecnv.1  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
explecnv.2  |-  ( ph  ->  F  e.  V )
explecnv.3  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
explecnv.5  |-  ( ph  ->  A  e.  RR )
explecnv.4  |-  ( ph  ->  ( abs `  A
)  <  1 )
explecnv.6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( F `  k )  e.  CC )
explecnv.7  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( abs `  ( F `  k ) )  <_ 
( A ^ k
) )
Assertion
Ref Expression
explecnv  |-  ( ph  ->  F  ~~>  0 )
Distinct variable groups:    A, k    ph, k    k, F    k, Z    k, M
Allowed substitution hint:    V( k)

Proof of Theorem explecnv
Dummy variable  n is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2388 . . 3  |-  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M
) )  =  (
ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) )
2 0z 10226 . . . 4  |-  0  e.  ZZ
3 explecnv.3 . . . 4  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
4 ifcl 3719 . . . 4  |-  ( ( 0  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  if ( M  <_ 
0 ,  0 ,  M )  e.  ZZ )
52, 3, 4sylancr 645 . . 3  |-  ( ph  ->  if ( M  <_ 
0 ,  0 ,  M )  e.  ZZ )
6 explecnv.5 . . . . 5  |-  ( ph  ->  A  e.  RR )
76recnd 9048 . . . 4  |-  ( ph  ->  A  e.  CC )
8 explecnv.4 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( abs `  A
)  <  1 )
97, 8expcnv 12571 . . 3  |-  ( ph  ->  ( n  e.  NN0  |->  ( A ^ n ) )  ~~>  0 )
10 explecnv.1 . . . . . 6  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
11 fvex 5683 . . . . . 6  |-  ( ZZ>= `  M )  e.  _V
1210, 11eqeltri 2458 . . . . 5  |-  Z  e. 
_V
1312mptex 5906 . . . 4  |-  ( n  e.  Z  |->  ( abs `  ( F `  n
) ) )  e. 
_V
1413a1i 11 . . 3  |-  ( ph  ->  ( n  e.  Z  |->  ( abs `  ( F `  n )
) )  e.  _V )
15 nn0uz 10453 . . . . . . . . . . 11  |-  NN0  =  ( ZZ>= `  0 )
1610, 15ineq12i 3484 . . . . . . . . . 10  |-  ( Z  i^i  NN0 )  =  ( ( ZZ>= `  M )  i^i  ( ZZ>= `  0 )
)
17 uzin 10451 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  0  e.  ZZ )  ->  ( ( ZZ>= `  M
)  i^i  ( ZZ>= ` 
0 ) )  =  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )
183, 2, 17sylancl 644 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ZZ>= `  M
)  i^i  ( ZZ>= ` 
0 ) )  =  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )
1916, 18syl5req 2433 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) )  =  ( Z  i^i  NN0 ) )
2019eleq2d 2455 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( k  e.  (
ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) )  <-> 
k  e.  ( Z  i^i  NN0 ) ) )
2120biimpa 471 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  k  e.  ( Z  i^i  NN0 )
)
22 elin 3474 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  ( Z  i^i  NN0 )  <->  ( k  e.  Z  /\  k  e. 
NN0 ) )
2321, 22sylib 189 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  ( k  e.  Z  /\  k  e.  NN0 ) )
2423simprd 450 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  k  e.  NN0 )
25 oveq2 6029 . . . . . 6  |-  ( n  =  k  ->  ( A ^ n )  =  ( A ^ k
) )
26 eqid 2388 . . . . . 6  |-  ( n  e.  NN0  |->  ( A ^ n ) )  =  ( n  e. 
NN0  |->  ( A ^
n ) )
27 ovex 6046 . . . . . 6  |-  ( A ^ k )  e. 
_V
2825, 26, 27fvmpt 5746 . . . . 5  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ( n  e.  NN0  |->  ( A ^ n ) ) `
 k )  =  ( A ^ k
) )
2924, 28syl 16 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  ( (
n  e.  NN0  |->  ( A ^ n ) ) `
 k )  =  ( A ^ k
) )
306adantr 452 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  A  e.  RR )
3130, 24reexpcld 11468 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  ( A ^ k )  e.  RR )
3229, 31eqeltrd 2462 . . 3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  ( (
n  e.  NN0  |->  ( A ^ n ) ) `
 k )  e.  RR )
3323simpld 446 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  k  e.  Z )
34 fveq2 5669 . . . . . . 7  |-  ( n  =  k  ->  ( F `  n )  =  ( F `  k ) )
3534fveq2d 5673 . . . . . 6  |-  ( n  =  k  ->  ( abs `  ( F `  n ) )  =  ( abs `  ( F `  k )
) )
36 eqid 2388 . . . . . 6  |-  ( n  e.  Z  |->  ( abs `  ( F `  n
) ) )  =  ( n  e.  Z  |->  ( abs `  ( F `  n )
) )
37 fvex 5683 . . . . . 6  |-  ( abs `  ( F `  k
) )  e.  _V
3835, 36, 37fvmpt 5746 . . . . 5  |-  ( k  e.  Z  ->  (
( n  e.  Z  |->  ( abs `  ( F `  n )
) ) `  k
)  =  ( abs `  ( F `  k
) ) )
3933, 38syl 16 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  ( (
n  e.  Z  |->  ( abs `  ( F `
 n ) ) ) `  k )  =  ( abs `  ( F `  k )
) )
40 explecnv.6 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( F `  k )  e.  CC )
4133, 40syldan 457 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  ( F `  k )  e.  CC )
4241abscld 12166 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  ( abs `  ( F `  k
) )  e.  RR )
4339, 42eqeltrd 2462 . . 3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  ( (
n  e.  Z  |->  ( abs `  ( F `
 n ) ) ) `  k )  e.  RR )
44 explecnv.7 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( abs `  ( F `  k ) )  <_ 
( A ^ k
) )
4533, 44syldan 457 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  ( abs `  ( F `  k
) )  <_  ( A ^ k ) )
4645, 39, 293brtr4d 4184 . . 3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  ( (
n  e.  Z  |->  ( abs `  ( F `
 n ) ) ) `  k )  <_  ( ( n  e.  NN0  |->  ( A ^ n ) ) `
 k ) )
4741absge0d 12174 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  0  <_  ( abs `  ( F `
 k ) ) )
4847, 39breqtrrd 4180 . . 3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  if ( M  <_  0 ,  0 ,  M ) ) )  ->  0  <_  ( ( n  e.  Z  |->  ( abs `  ( F `  n )
) ) `  k
) )
491, 5, 9, 14, 32, 43, 46, 48climsqz2 12363 . 2  |-  ( ph  ->  ( n  e.  Z  |->  ( abs `  ( F `  n )
) )  ~~>  0 )
50 explecnv.2 . . 3  |-  ( ph  ->  F  e.  V )
5138adantl 453 . . 3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  (
( n  e.  Z  |->  ( abs `  ( F `  n )
) ) `  k
)  =  ( abs `  ( F `  k
) ) )
5210, 3, 50, 14, 40, 51climabs0 12307 . 2  |-  ( ph  ->  ( F  ~~>  0  <->  (
n  e.  Z  |->  ( abs `  ( F `
 n ) ) )  ~~>  0 ) )
5349, 52mpbird 224 1  |-  ( ph  ->  F  ~~>  0 )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 359    = wceq 1649    e. wcel 1717   _Vcvv 2900    i^i cin 3263   ifcif 3683   class class class wbr 4154    e. cmpt 4208   ` cfv 5395  (class class class)co 6021   CCcc 8922   RRcr 8923   0cc0 8924   1c1 8925    < clt 9054    <_ cle 9055   NN0cn0 10154   ZZcz 10215   ZZ>=cuz 10421   ^cexp 11310   abscabs 11967    ~~> cli 12206
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1661  ax-8 1682  ax-13 1719  ax-14 1721  ax-6 1736  ax-7 1741  ax-11 1753  ax-12 1939  ax-ext 2369  ax-rep 4262  ax-sep 4272  ax-nul 4280  ax-pow 4319  ax-pr 4345  ax-un 4642  ax-cnex 8980  ax-resscn 8981  ax-1cn 8982  ax-icn 8983  ax-addcl 8984  ax-addrcl 8985  ax-mulcl 8986  ax-mulrcl 8987  ax-mulcom 8988  ax-addass 8989  ax-mulass 8990  ax-distr 8991  ax-i2m1 8992  ax-1ne0 8993  ax-1rid 8994  ax-rnegex 8995  ax-rrecex 8996  ax-cnre 8997  ax-pre-lttri 8998  ax-pre-lttrn 8999  ax-pre-ltadd 9000  ax-pre-mulgt0 9001  ax-pre-sup 9002
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2243  df-mo 2244  df-clab 2375  df-cleq 2381  df-clel 2384  df-nfc 2513  df-ne 2553  df-nel 2554  df-ral 2655  df-rex 2656  df-reu 2657  df-rmo 2658  df-rab 2659  df-v 2902  df-sbc 3106  df-csb 3196  df-dif 3267  df-un 3269  df-in 3271  df-ss 3278  df-pss 3280  df-nul 3573  df-if 3684  df-pw 3745  df-sn 3764  df-pr 3765  df-tp 3766  df-op 3767  df-uni 3959  df-iun 4038  df-br 4155  df-opab 4209  df-mpt 4210  df-tr 4245  df-eprel 4436  df-id 4440  df-po 4445  df-so 4446  df-fr 4483  df-we 4485  df-ord 4526  df-on 4527  df-lim 4528  df-suc 4529  df-om 4787  df-xp 4825  df-rel 4826  df-cnv 4827  df-co 4828  df-dm 4829  df-rn 4830  df-res 4831  df-ima 4832  df-iota 5359  df-fun 5397  df-fn 5398  df-f 5399  df-f1 5400  df-fo 5401  df-f1o 5402  df-fv 5403  df-ov 6024  df-oprab 6025  df-mpt2 6026  df-2nd 6290  df-riota 6486  df-recs 6570  df-rdg 6605  df-er 6842  df-pm 6958  df-en 7047  df-dom 7048  df-sdom 7049  df-sup 7382  df-pnf 9056  df-mnf 9057  df-xr 9058  df-ltxr 9059  df-le 9060  df-sub 9226  df-neg 9227  df-div 9611  df-nn 9934  df-2 9991  df-3 9992  df-n0 10155  df-z 10216  df-uz 10422  df-rp 10546  df-fl 11130  df-seq 11252  df-exp 11311  df-cj 11832  df-re 11833  df-im 11834  df-sqr 11968  df-abs 11969  df-clim 12210  df-rlim 12211
  Copyright terms: Public domain W3C validator