MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  2clim Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 2clim 14253
Description: If two sequences converge to each other, they converge to the same limit. (Contributed by NM, 24-Dec-2005.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 31-Jan-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
2clim.1 𝑍 = (ℤ𝑀)
2clim.2 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
2clim.3 (𝜑𝐺𝑉)
2clim.5 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ ℂ)
2clim.6 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < 𝑥)
2clim.7 (𝜑𝐹𝐴)
Assertion
Ref Expression
2clim (𝜑𝐺𝐴)
Distinct variable groups:   𝑗,𝑘,𝐴   𝑥,𝑗,𝐹,𝑘   𝑗,𝐺,𝑥   𝑗,𝑀   𝜑,𝑗,𝑘   𝑗,𝑍,𝑘,𝑥   𝑘,𝐺
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝐴(𝑥)   𝑀(𝑥,𝑘)   𝑉(𝑥,𝑗,𝑘)

Proof of Theorem 2clim
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 2clim.6 . . . . . 6 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < 𝑥)
2 rphalfcl 11818 . . . . . 6 (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
3 breq2 4627 . . . . . . . 8 (𝑥 = (𝑦 / 2) → ((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2)))
43rexralbidv 3053 . . . . . . 7 (𝑥 = (𝑦 / 2) → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < 𝑥 ↔ ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2)))
54rspccva 3298 . . . . . 6 ((∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < 𝑥 ∧ (𝑦 / 2) ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2))
61, 2, 5syl2an 494 . . . . 5 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2))
7 2clim.1 . . . . . 6 𝑍 = (ℤ𝑀)
8 2clim.2 . . . . . . 7 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
98adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → 𝑀 ∈ ℤ)
102adantl 482 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
11 eqidd 2622 . . . . . 6 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑘))
12 2clim.7 . . . . . . 7 (𝜑𝐹𝐴)
1312adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → 𝐹𝐴)
147, 9, 10, 11, 13climi 14191 . . . . 5 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2)))
157rexanuz2 14039 . . . . 5 (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))) ↔ (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))))
166, 14, 15sylanbrc 697 . . . 4 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))))
177uztrn2 11665 . . . . . . . 8 ((𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘𝑍)
18 an12 837 . . . . . . . . 9 (((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))) ↔ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ ((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))))
19 simprr 795 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
20 2clim.5 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ ℂ)
2120ad2ant2r 782 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → (𝐺𝑘) ∈ ℂ)
2219, 21abssubd 14142 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) = (abs‘((𝐺𝑘) − (𝐹𝑘))))
2322breq1d 4633 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → ((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ↔ (abs‘((𝐺𝑘) − (𝐹𝑘))) < (𝑦 / 2)))
2423anbi1d 740 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → (((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2)) ↔ ((abs‘((𝐺𝑘) − (𝐹𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))))
25 climcl 14180 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐹𝐴𝐴 ∈ ℂ)
2612, 25syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
2726ad2antrr 761 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → 𝐴 ∈ ℂ)
28 rpre 11799 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ)
2928ad2antlr 762 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → 𝑦 ∈ ℝ)
30 abs3lem 14028 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐺𝑘) ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → (((abs‘((𝐺𝑘) − (𝐹𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2)) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3121, 27, 19, 29, 30syl22anc 1324 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → (((abs‘((𝐺𝑘) − (𝐹𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2)) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3224, 31sylbid 230 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → (((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2)) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3332anassrs 679 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ) → (((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2)) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3433expimpd 628 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ ((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3518, 34syl5bi 232 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3617, 35sylan2 491 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → (((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3736anassrs 679 . . . . . 6 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3837ralimdva 2958 . . . . 5 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))) → ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3938reximdva 3013 . . . 4 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
4016, 39mpd 15 . . 3 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦)
4140ralrimiva 2962 . 2 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦)
42 2clim.3 . . 3 (𝜑𝐺𝑉)
43 eqidd 2622 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) = (𝐺𝑘))
447, 8, 42, 43, 26, 20clim2c 14186 . 2 (𝜑 → (𝐺𝐴 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
4541, 44mpbird 247 1 (𝜑𝐺𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384   = wceq 1480  wcel 1987  wral 2908  wrex 2909   class class class wbr 4623  cfv 5857  (class class class)co 6615  cc 9894  cr 9895   < clt 10034  cmin 10226   / cdiv 10644  2c2 11030  cz 11337  cuz 11647  +crp 11792  abscabs 13924  cli 14165
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-sep 4751  ax-nul 4759  ax-pow 4813  ax-pr 4877  ax-un 6914  ax-cnex 9952  ax-resscn 9953  ax-1cn 9954  ax-icn 9955  ax-addcl 9956  ax-addrcl 9957  ax-mulcl 9958  ax-mulrcl 9959  ax-mulcom 9960  ax-addass 9961  ax-mulass 9962  ax-distr 9963  ax-i2m1 9964  ax-1ne0 9965  ax-1rid 9966  ax-rnegex 9967  ax-rrecex 9968  ax-cnre 9969  ax-pre-lttri 9970  ax-pre-lttrn 9971  ax-pre-ltadd 9972  ax-pre-mulgt0 9973  ax-pre-sup 9974
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2913  df-rex 2914  df-reu 2915  df-rmo 2916  df-rab 2917  df-v 3192  df-sbc 3423  df-csb 3520  df-dif 3563  df-un 3565  df-in 3567  df-ss 3574  df-pss 3576  df-nul 3898  df-if 4065  df-pw 4138  df-sn 4156  df-pr 4158  df-tp 4160  df-op 4162  df-uni 4410  df-iun 4494  df-br 4624  df-opab 4684  df-mpt 4685  df-tr 4723  df-eprel 4995  df-id 4999  df-po 5005  df-so 5006  df-fr 5043  df-we 5045  df-xp 5090  df-rel 5091  df-cnv 5092  df-co 5093  df-dm 5094  df-rn 5095  df-res 5096  df-ima 5097  df-pred 5649  df-ord 5695  df-on 5696  df-lim 5697  df-suc 5698  df-iota 5820  df-fun 5859  df-fn 5860  df-f 5861  df-f1 5862  df-fo 5863  df-f1o 5864  df-fv 5865  df-riota 6576  df-ov 6618  df-oprab 6619  df-mpt2 6620  df-om 7028  df-2nd 7129  df-wrecs 7367  df-recs 7428  df-rdg 7466  df-er 7702  df-en 7916  df-dom 7917  df-sdom 7918  df-sup 8308  df-pnf 10036  df-mnf 10037  df-xr 10038  df-ltxr 10039  df-le 10040  df-sub 10228  df-neg 10229  df-div 10645  df-nn 10981  df-2 11039  df-3 11040  df-n0 11253  df-z 11338  df-uz 11648  df-rp 11793  df-seq 12758  df-exp 12817  df-cj 13789  df-re 13790  df-im 13791  df-sqrt 13925  df-abs 13926  df-clim 14169
This theorem is referenced by:  mertens  14562
  Copyright terms: Public domain W3C validator