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

Theorem explecnv 14522
 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 = (ℤ𝑀)
explecnv.2 (𝜑𝐹𝑉)
explecnv.3 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
explecnv.5 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
explecnv.4 (𝜑 → (abs‘𝐴) < 1)
explecnv.6 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
explecnv.7 ((𝜑𝑘𝑍) → (abs‘(𝐹𝑘)) ≤ (𝐴𝑘))
Assertion
Ref Expression
explecnv (𝜑𝐹 ⇝ 0)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝜑,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 2621 . . 3 (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀)) = (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))
2 0z 11332 . . . 4 0 ∈ ℤ
3 explecnv.3 . . . 4 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
4 ifcl 4102 . . . 4 ((0 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀) ∈ ℤ)
52, 3, 4sylancr 694 . . 3 (𝜑 → if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀) ∈ ℤ)
6 explecnv.5 . . . . 5 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
76recnd 10012 . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
8 explecnv.4 . . . 4 (𝜑 → (abs‘𝐴) < 1)
97, 8expcnv 14521 . . 3 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴𝑛)) ⇝ 0)
10 explecnv.1 . . . . . 6 𝑍 = (ℤ𝑀)
11 fvex 6158 . . . . . 6 (ℤ𝑀) ∈ V
1210, 11eqeltri 2694 . . . . 5 𝑍 ∈ V
1312mptex 6440 . . . 4 (𝑛𝑍 ↦ (abs‘(𝐹𝑛))) ∈ V
1413a1i 11 . . 3 (𝜑 → (𝑛𝑍 ↦ (abs‘(𝐹𝑛))) ∈ V)
15 nn0uz 11666 . . . . . . . . . . 11 0 = (ℤ‘0)
1610, 15ineq12i 3790 . . . . . . . . . 10 (𝑍 ∩ ℕ0) = ((ℤ𝑀) ∩ (ℤ‘0))
17 uzin 11664 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ) → ((ℤ𝑀) ∩ (ℤ‘0)) = (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀)))
183, 2, 17sylancl 693 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((ℤ𝑀) ∩ (ℤ‘0)) = (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀)))
1916, 18syl5req 2668 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀)) = (𝑍 ∩ ℕ0))
2019eleq2d 2684 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀)) ↔ 𝑘 ∈ (𝑍 ∩ ℕ0)))
2120biimpa 501 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → 𝑘 ∈ (𝑍 ∩ ℕ0))
22 elin 3774 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (𝑍 ∩ ℕ0) ↔ (𝑘𝑍𝑘 ∈ ℕ0))
2321, 22sylib 208 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → (𝑘𝑍𝑘 ∈ ℕ0))
2423simprd 479 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → 𝑘 ∈ ℕ0)
25 oveq2 6612 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑘 → (𝐴𝑛) = (𝐴𝑘))
26 eqid 2621 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴𝑛)) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴𝑛))
27 ovex 6632 . . . . . 6 (𝐴𝑘) ∈ V
2825, 26, 27fvmpt 6239 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴𝑛))‘𝑘) = (𝐴𝑘))
2924, 28syl 17 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴𝑛))‘𝑘) = (𝐴𝑘))
306adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → 𝐴 ∈ ℝ)
3130, 24reexpcld 12965 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → (𝐴𝑘) ∈ ℝ)
3229, 31eqeltrd 2698 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴𝑛))‘𝑘) ∈ ℝ)
3323simpld 475 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → 𝑘𝑍)
34 fveq2 6148 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑘 → (𝐹𝑛) = (𝐹𝑘))
3534fveq2d 6152 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑘 → (abs‘(𝐹𝑛)) = (abs‘(𝐹𝑘)))
36 eqid 2621 . . . . . 6 (𝑛𝑍 ↦ (abs‘(𝐹𝑛))) = (𝑛𝑍 ↦ (abs‘(𝐹𝑛)))
37 fvex 6158 . . . . . 6 (abs‘(𝐹𝑘)) ∈ V
3835, 36, 37fvmpt 6239 . . . . 5 (𝑘𝑍 → ((𝑛𝑍 ↦ (abs‘(𝐹𝑛)))‘𝑘) = (abs‘(𝐹𝑘)))
3933, 38syl 17 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → ((𝑛𝑍 ↦ (abs‘(𝐹𝑛)))‘𝑘) = (abs‘(𝐹𝑘)))
40 explecnv.6 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
4133, 40syldan 487 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
4241abscld 14109 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → (abs‘(𝐹𝑘)) ∈ ℝ)
4339, 42eqeltrd 2698 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → ((𝑛𝑍 ↦ (abs‘(𝐹𝑛)))‘𝑘) ∈ ℝ)
44 explecnv.7 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝑍) → (abs‘(𝐹𝑘)) ≤ (𝐴𝑘))
4533, 44syldan 487 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → (abs‘(𝐹𝑘)) ≤ (𝐴𝑘))
4645, 39, 293brtr4d 4645 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → ((𝑛𝑍 ↦ (abs‘(𝐹𝑛)))‘𝑘) ≤ ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴𝑛))‘𝑘))
4741absge0d 14117 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → 0 ≤ (abs‘(𝐹𝑘)))
4847, 39breqtrrd 4641 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ‘if(𝑀 ≤ 0, 0, 𝑀))) → 0 ≤ ((𝑛𝑍 ↦ (abs‘(𝐹𝑛)))‘𝑘))
491, 5, 9, 14, 32, 43, 46, 48climsqz2 14306 . 2 (𝜑 → (𝑛𝑍 ↦ (abs‘(𝐹𝑛))) ⇝ 0)
50 explecnv.2 . . 3 (𝜑𝐹𝑉)
5138adantl 482 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (abs‘(𝐹𝑛)))‘𝑘) = (abs‘(𝐹𝑘)))
5210, 3, 50, 14, 40, 51climabs0 14250 . 2 (𝜑 → (𝐹 ⇝ 0 ↔ (𝑛𝑍 ↦ (abs‘(𝐹𝑛))) ⇝ 0))
5349, 52mpbird 247 1 (𝜑𝐹 ⇝ 0)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 384   = wceq 1480   ∈ wcel 1987  Vcvv 3186   ∩ cin 3554  ifcif 4058   class class class wbr 4613   ↦ cmpt 4673  ‘cfv 5847  (class class class)co 6604  ℂcc 9878  ℝcr 9879  0cc0 9880  1c1 9881   < clt 10018   ≤ cle 10019  ℕ0cn0 11236  ℤcz 11321  ℤ≥cuz 11631  ↑cexp 12800  abscabs 13908   ⇝ cli 14149 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-rep 4731  ax-sep 4741  ax-nul 4749  ax-pow 4803  ax-pr 4867  ax-un 6902  ax-cnex 9936  ax-resscn 9937  ax-1cn 9938  ax-icn 9939  ax-addcl 9940  ax-addrcl 9941  ax-mulcl 9942  ax-mulrcl 9943  ax-mulcom 9944  ax-addass 9945  ax-mulass 9946  ax-distr 9947  ax-i2m1 9948  ax-1ne0 9949  ax-1rid 9950  ax-rnegex 9951  ax-rrecex 9952  ax-cnre 9953  ax-pre-lttri 9954  ax-pre-lttrn 9955  ax-pre-ltadd 9956  ax-pre-mulgt0 9957  ax-pre-sup 9958 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 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3418  df-csb 3515  df-dif 3558  df-un 3560  df-in 3562  df-ss 3569  df-pss 3571  df-nul 3892  df-if 4059  df-pw 4132  df-sn 4149  df-pr 4151  df-tp 4153  df-op 4155  df-uni 4403  df-iun 4487  df-br 4614  df-opab 4674  df-mpt 4675  df-tr 4713  df-eprel 4985  df-id 4989  df-po 4995  df-so 4996  df-fr 5033  df-we 5035  df-xp 5080  df-rel 5081  df-cnv 5082  df-co 5083  df-dm 5084  df-rn 5085  df-res 5086  df-ima 5087  df-pred 5639  df-ord 5685  df-on 5686  df-lim 5687  df-suc 5688  df-iota 5810  df-fun 5849  df-fn 5850  df-f 5851  df-f1 5852  df-fo 5853  df-f1o 5854  df-fv 5855  df-riota 6565  df-ov 6607  df-oprab 6608  df-mpt2 6609  df-om 7013  df-2nd 7114  df-wrecs 7352  df-recs 7413  df-rdg 7451  df-er 7687  df-pm 7805  df-en 7900  df-dom 7901  df-sdom 7902  df-sup 8292  df-inf 8293  df-pnf 10020  df-mnf 10021  df-xr 10022  df-ltxr 10023  df-le 10024  df-sub 10212  df-neg 10213  df-div 10629  df-nn 10965  df-2 11023  df-3 11024  df-n0 11237  df-z 11322  df-uz 11632  df-rp 11777  df-fl 12533  df-seq 12742  df-exp 12801  df-cj 13773  df-re 13774  df-im 13775  df-sqrt 13909  df-abs 13910  df-clim 14153  df-rlim 14154 This theorem is referenced by: (None)
 Copyright terms: Public domain W3C validator