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Theorem faclimlem1 31958
Description: Lemma for faclim 31961. Closed form for a particular sequence. (Contributed by Scott Fenton, 15-Dec-2017.)
Assertion
Ref Expression
faclimlem1 (𝑀 ∈ ℕ0 → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))) = (𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1))))))
Distinct variable groups:   𝑛,𝑀   𝑥,𝑀

Proof of Theorem faclimlem1
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fveq2 6354 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 1 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘1))
2 1z 11620 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℤ
3 seq1 13029 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℤ → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘1) = ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘1))
42, 3ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘1) = ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘1)
51, 4syl6eq 2811 . . . . . . . 8 (𝑎 = 1 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘1))
6 oveq1 6822 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = 1 → (𝑎 + 1) = (1 + 1))
7 oveq1 6822 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = 1 → (𝑎 + (𝑀 + 1)) = (1 + (𝑀 + 1)))
86, 7oveq12d 6833 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 1 → ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1))) = ((1 + 1) / (1 + (𝑀 + 1))))
98oveq2d 6831 . . . . . . . 8 (𝑎 = 1 → ((𝑀 + 1) · ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1)))) = ((𝑀 + 1) · ((1 + 1) / (1 + (𝑀 + 1)))))
105, 9eqeq12d 2776 . . . . . . 7 (𝑎 = 1 → ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = ((𝑀 + 1) · ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1)))) ↔ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘1) = ((𝑀 + 1) · ((1 + 1) / (1 + (𝑀 + 1))))))
1110imbi2d 329 . . . . . 6 (𝑎 = 1 → ((𝑀 ∈ ℕ0 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = ((𝑀 + 1) · ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1))))) ↔ (𝑀 ∈ ℕ0 → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘1) = ((𝑀 + 1) · ((1 + 1) / (1 + (𝑀 + 1)))))))
12 fveq2 6354 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑘 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘))
13 oveq1 6822 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = 𝑘 → (𝑎 + 1) = (𝑘 + 1))
14 oveq1 6822 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = 𝑘 → (𝑎 + (𝑀 + 1)) = (𝑘 + (𝑀 + 1)))
1513, 14oveq12d 6833 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝑘 → ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1))) = ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))))
1615oveq2d 6831 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑘 → ((𝑀 + 1) · ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1)))) = ((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))))
1712, 16eqeq12d 2776 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑘 → ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = ((𝑀 + 1) · ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1)))) ↔ (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) = ((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))))))
1817imbi2d 329 . . . . . 6 (𝑎 = 𝑘 → ((𝑀 ∈ ℕ0 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = ((𝑀 + 1) · ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1))))) ↔ (𝑀 ∈ ℕ0 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) = ((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))))))
19 fveq2 6354 . . . . . . . 8 (𝑎 = (𝑘 + 1) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘(𝑘 + 1)))
20 oveq1 6822 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = (𝑘 + 1) → (𝑎 + 1) = ((𝑘 + 1) + 1))
21 oveq1 6822 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = (𝑘 + 1) → (𝑎 + (𝑀 + 1)) = ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1)))
2220, 21oveq12d 6833 . . . . . . . . 9 (𝑎 = (𝑘 + 1) → ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1))) = (((𝑘 + 1) + 1) / ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1))))
2322oveq2d 6831 . . . . . . . 8 (𝑎 = (𝑘 + 1) → ((𝑀 + 1) · ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1)))) = ((𝑀 + 1) · (((𝑘 + 1) + 1) / ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1)))))
2419, 23eqeq12d 2776 . . . . . . 7 (𝑎 = (𝑘 + 1) → ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = ((𝑀 + 1) · ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1)))) ↔ (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘(𝑘 + 1)) = ((𝑀 + 1) · (((𝑘 + 1) + 1) / ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1))))))
2524imbi2d 329 . . . . . 6 (𝑎 = (𝑘 + 1) → ((𝑀 ∈ ℕ0 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = ((𝑀 + 1) · ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1))))) ↔ (𝑀 ∈ ℕ0 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘(𝑘 + 1)) = ((𝑀 + 1) · (((𝑘 + 1) + 1) / ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1)))))))
26 fveq2 6354 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑏 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑏))
27 oveq1 6822 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = 𝑏 → (𝑎 + 1) = (𝑏 + 1))
28 oveq1 6822 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = 𝑏 → (𝑎 + (𝑀 + 1)) = (𝑏 + (𝑀 + 1)))
2927, 28oveq12d 6833 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝑏 → ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1))) = ((𝑏 + 1) / (𝑏 + (𝑀 + 1))))
3029oveq2d 6831 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑏 → ((𝑀 + 1) · ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1)))) = ((𝑀 + 1) · ((𝑏 + 1) / (𝑏 + (𝑀 + 1)))))
3126, 30eqeq12d 2776 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑏 → ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = ((𝑀 + 1) · ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1)))) ↔ (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑏) = ((𝑀 + 1) · ((𝑏 + 1) / (𝑏 + (𝑀 + 1))))))
3231imbi2d 329 . . . . . 6 (𝑎 = 𝑏 → ((𝑀 ∈ ℕ0 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = ((𝑀 + 1) · ((𝑎 + 1) / (𝑎 + (𝑀 + 1))))) ↔ (𝑀 ∈ ℕ0 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑏) = ((𝑀 + 1) · ((𝑏 + 1) / (𝑏 + (𝑀 + 1)))))))
33 1nn 11244 . . . . . . . 8 1 ∈ ℕ
34 oveq2 6823 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 1 → (𝑀 / 𝑛) = (𝑀 / 1))
3534oveq2d 6831 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 1 → (1 + (𝑀 / 𝑛)) = (1 + (𝑀 / 1)))
36 oveq2 6823 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 1 → (1 / 𝑛) = (1 / 1))
3736oveq2d 6831 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 1 → (1 + (1 / 𝑛)) = (1 + (1 / 1)))
3835, 37oveq12d 6833 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 1 → ((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) = ((1 + (𝑀 / 1)) · (1 + (1 / 1))))
39 oveq2 6823 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 1 → ((𝑀 + 1) / 𝑛) = ((𝑀 + 1) / 1))
4039oveq2d 6831 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 1 → (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)) = (1 + ((𝑀 + 1) / 1)))
4138, 40oveq12d 6833 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 1 → (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))) = (((1 + (𝑀 / 1)) · (1 + (1 / 1))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 1))))
42 eqid 2761 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))
43 ovex 6843 . . . . . . . . 9 (((1 + (𝑀 / 1)) · (1 + (1 / 1))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 1))) ∈ V
4441, 42, 43fvmpt 6446 . . . . . . . 8 (1 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘1) = (((1 + (𝑀 / 1)) · (1 + (1 / 1))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 1))))
4533, 44ax-mp 5 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘1) = (((1 + (𝑀 / 1)) · (1 + (1 / 1))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 1)))
46 nn0cn 11515 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 ∈ ℕ0𝑀 ∈ ℂ)
4746div1d 11006 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ ℕ0 → (𝑀 / 1) = 𝑀)
4847oveq2d 6831 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℕ0 → (1 + (𝑀 / 1)) = (1 + 𝑀))
49 1div1e1 10930 . . . . . . . . . . . 12 (1 / 1) = 1
5049oveq2i 6826 . . . . . . . . . . 11 (1 + (1 / 1)) = (1 + 1)
5150a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℕ0 → (1 + (1 / 1)) = (1 + 1))
5248, 51oveq12d 6833 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ0 → ((1 + (𝑀 / 1)) · (1 + (1 / 1))) = ((1 + 𝑀) · (1 + 1)))
53 nn0p1nn 11545 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 ∈ ℕ0 → (𝑀 + 1) ∈ ℕ)
5453nncnd 11249 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ ℕ0 → (𝑀 + 1) ∈ ℂ)
5554div1d 11006 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℕ0 → ((𝑀 + 1) / 1) = (𝑀 + 1))
5655oveq2d 6831 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ0 → (1 + ((𝑀 + 1) / 1)) = (1 + (𝑀 + 1)))
5752, 56oveq12d 6833 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℕ0 → (((1 + (𝑀 / 1)) · (1 + (1 / 1))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 1))) = (((1 + 𝑀) · (1 + 1)) / (1 + (𝑀 + 1))))
58 1cnd 10269 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ ℕ0 → 1 ∈ ℂ)
5958, 46addcomd 10451 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℕ0 → (1 + 𝑀) = (𝑀 + 1))
6059oveq1d 6830 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ0 → ((1 + 𝑀) · (1 + 1)) = ((𝑀 + 1) · (1 + 1)))
6160oveq1d 6830 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℕ0 → (((1 + 𝑀) · (1 + 1)) / (1 + (𝑀 + 1))) = (((𝑀 + 1) · (1 + 1)) / (1 + (𝑀 + 1))))
62 ax-1cn 10207 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℂ
6362, 62addcli 10257 . . . . . . . . . 10 (1 + 1) ∈ ℂ
6463a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ0 → (1 + 1) ∈ ℂ)
6533a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ ℕ0 → 1 ∈ ℕ)
6665, 53nnaddcld 11280 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℕ0 → (1 + (𝑀 + 1)) ∈ ℕ)
6766nncnd 11249 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ0 → (1 + (𝑀 + 1)) ∈ ℂ)
6866nnne0d 11278 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ0 → (1 + (𝑀 + 1)) ≠ 0)
6954, 64, 67, 68divassd 11049 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℕ0 → (((𝑀 + 1) · (1 + 1)) / (1 + (𝑀 + 1))) = ((𝑀 + 1) · ((1 + 1) / (1 + (𝑀 + 1)))))
7057, 61, 693eqtrd 2799 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℕ0 → (((1 + (𝑀 / 1)) · (1 + (1 / 1))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 1))) = ((𝑀 + 1) · ((1 + 1) / (1 + (𝑀 + 1)))))
7145, 70syl5eq 2807 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℕ0 → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘1) = ((𝑀 + 1) · ((1 + 1) / (1 + (𝑀 + 1)))))
72 seqp1 13031 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ (ℤ‘1) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘(𝑘 + 1)) = ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1))))
73 nnuz 11937 . . . . . . . . . . . 12 ℕ = (ℤ‘1)
7472, 73eleq2s 2858 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘(𝑘 + 1)) = ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1))))
7574adantr 472 . . . . . . . . . 10 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘(𝑘 + 1)) = ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1))))
7675adantr 472 . . . . . . . . 9 (((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) ∧ (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) = ((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))))) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘(𝑘 + 1)) = ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1))))
77 oveq1 6822 . . . . . . . . . 10 ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) = ((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))) → ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1))) = (((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1))))
7877adantl 473 . . . . . . . . 9 (((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) ∧ (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) = ((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))))) → ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1))) = (((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1))))
79 peano2nn 11245 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 + 1) ∈ ℕ)
80 oveq2 6823 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (𝑀 / 𝑛) = (𝑀 / (𝑘 + 1)))
8180oveq2d 6831 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (1 + (𝑀 / 𝑛)) = (1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))))
82 oveq2 6823 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (1 / 𝑛) = (1 / (𝑘 + 1)))
8382oveq2d 6831 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (1 + (1 / 𝑛)) = (1 + (1 / (𝑘 + 1))))
8481, 83oveq12d 6833 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = (𝑘 + 1) → ((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) = ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))))
85 oveq2 6823 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = (𝑘 + 1) → ((𝑀 + 1) / 𝑛) = ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))
8685oveq2d 6831 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)) = (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1))))
8784, 86oveq12d 6833 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))) = (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))))
88 ovex 6843 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))) ∈ V
8987, 42, 88fvmpt 6446 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 + 1) ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1)) = (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))))
9079, 89syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1)) = (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))))
9190oveq2d 6831 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ → (((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1))) = (((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))) · (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1))))))
9291adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1))) = (((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))) · (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1))))))
9353adantl 473 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑀 + 1) ∈ ℕ)
9493nncnd 11249 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑀 + 1) ∈ ℂ)
9579adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑘 + 1) ∈ ℕ)
9695nnrpd 12084 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑘 + 1) ∈ ℝ+)
97 simpl 474 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → 𝑘 ∈ ℕ)
9897nnrpd 12084 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → 𝑘 ∈ ℝ+)
9993nnrpd 12084 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑀 + 1) ∈ ℝ+)
10098, 99rpaddcld 12101 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑘 + (𝑀 + 1)) ∈ ℝ+)
10196, 100rpdivcld 12103 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) ∈ ℝ+)
102101rpcnd 12088 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) ∈ ℂ)
103 1cnd 10269 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → 1 ∈ ℂ)
104 nn0re 11514 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑀 ∈ ℕ0𝑀 ∈ ℝ)
105104adantl 473 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → 𝑀 ∈ ℝ)
106105, 95nndivred 11282 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑀 / (𝑘 + 1)) ∈ ℝ)
107106recnd 10281 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑀 / (𝑘 + 1)) ∈ ℂ)
108103, 107addcomd 10451 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) = ((𝑀 / (𝑘 + 1)) + 1))
109 nn0ge0 11531 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑀 ∈ ℕ0 → 0 ≤ 𝑀)
110109adantl 473 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → 0 ≤ 𝑀)
111105, 96, 110divge0d 12126 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → 0 ≤ (𝑀 / (𝑘 + 1)))
112106, 111ge0p1rpd 12116 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑀 / (𝑘 + 1)) + 1) ∈ ℝ+)
113108, 112eqeltrd 2840 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) ∈ ℝ+)
114 1rp 12050 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1 ∈ ℝ+
115114a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → 1 ∈ ℝ+)
11696rpreccld 12096 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (1 / (𝑘 + 1)) ∈ ℝ+)
117115, 116rpaddcld 12101 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (1 + (1 / (𝑘 + 1))) ∈ ℝ+)
118113, 117rpmulcld 12102 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) ∈ ℝ+)
11999, 96rpdivcld 12103 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)) ∈ ℝ+)
120115, 119rpaddcld 12101 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1))) ∈ ℝ+)
121118, 120rpdivcld 12103 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))) ∈ ℝ+)
122121rpcnd 12088 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))) ∈ ℂ)
12394, 102, 122mulassd 10276 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))) · (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1))))) = ((𝑀 + 1) · (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))))))
124101, 118rpmulcld 12102 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1))))) ∈ ℝ+)
125124rpcnd 12088 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1))))) ∈ ℂ)
126120rpcnd 12088 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1))) ∈ ℂ)
12795nncnd 11249 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑘 + 1) ∈ ℂ)
128120rpne0d 12091 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1))) ≠ 0)
12995nnne0d 11278 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑘 + 1) ≠ 0)
130125, 126, 127, 128, 129divcan5d 11040 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) · (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))))) / ((𝑘 + 1) · (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1))))) = ((((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1))))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))))
131118rpcnd 12088 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) ∈ ℂ)
132127, 102, 131mul12d 10458 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) · (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))))) = (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((𝑘 + 1) · ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))))))
133113rpcnd 12088 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) ∈ ℂ)
134117rpcnd 12088 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (1 + (1 / (𝑘 + 1))) ∈ ℂ)
135127, 133, 134mulassd 10276 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) · (1 + (𝑀 / (𝑘 + 1)))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) = ((𝑘 + 1) · ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1))))))
136127, 103, 107adddid 10277 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) · (1 + (𝑀 / (𝑘 + 1)))) = (((𝑘 + 1) · 1) + ((𝑘 + 1) · (𝑀 / (𝑘 + 1)))))
137127mulid1d 10270 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) · 1) = (𝑘 + 1))
138 simpr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → 𝑀 ∈ ℕ0)
139138nn0cnd 11566 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → 𝑀 ∈ ℂ)
140139, 127, 129divcan2d 11016 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) · (𝑀 / (𝑘 + 1))) = 𝑀)
141137, 140oveq12d 6833 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) · 1) + ((𝑘 + 1) · (𝑀 / (𝑘 + 1)))) = ((𝑘 + 1) + 𝑀))
14297nncnd 11249 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → 𝑘 ∈ ℂ)
143142, 103, 139addassd 10275 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) + 𝑀) = (𝑘 + (1 + 𝑀)))
144103, 139addcomd 10451 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (1 + 𝑀) = (𝑀 + 1))
145144oveq2d 6831 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑘 + (1 + 𝑀)) = (𝑘 + (𝑀 + 1)))
146143, 145eqtrd 2795 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) + 𝑀) = (𝑘 + (𝑀 + 1)))
147136, 141, 1463eqtrd 2799 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) · (1 + (𝑀 / (𝑘 + 1)))) = (𝑘 + (𝑀 + 1)))
148147oveq1d 6830 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) · (1 + (𝑀 / (𝑘 + 1)))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) = ((𝑘 + (𝑀 + 1)) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))))
149135, 148eqtr3d 2797 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) · ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1))))) = ((𝑘 + (𝑀 + 1)) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))))
150149oveq2d 6831 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((𝑘 + 1) · ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))))) = (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((𝑘 + (𝑀 + 1)) · (1 + (1 / (𝑘 + 1))))))
151100rpcnd 12088 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑘 + (𝑀 + 1)) ∈ ℂ)
152102, 151, 134mulassd 10276 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · (𝑘 + (𝑀 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) = (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((𝑘 + (𝑀 + 1)) · (1 + (1 / (𝑘 + 1))))))
153100rpne0d 12091 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (𝑘 + (𝑀 + 1)) ≠ 0)
154127, 151, 153divcan1d 11015 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · (𝑘 + (𝑀 + 1))) = (𝑘 + 1))
155154oveq1d 6830 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · (𝑘 + (𝑀 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) = ((𝑘 + 1) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))))
156116rpcnd 12088 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (1 / (𝑘 + 1)) ∈ ℂ)
157127, 103, 156adddid 10277 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) = (((𝑘 + 1) · 1) + ((𝑘 + 1) · (1 / (𝑘 + 1)))))
158103, 127, 129divcan2d 11016 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) · (1 / (𝑘 + 1))) = 1)
159137, 158oveq12d 6833 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) · 1) + ((𝑘 + 1) · (1 / (𝑘 + 1)))) = ((𝑘 + 1) + 1))
160155, 157, 1593eqtrd 2799 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · (𝑘 + (𝑀 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) = ((𝑘 + 1) + 1))
161152, 160eqtr3d 2797 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((𝑘 + (𝑀 + 1)) · (1 + (1 / (𝑘 + 1))))) = ((𝑘 + 1) + 1))
162132, 150, 1613eqtrd 2799 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) · (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))))) = ((𝑘 + 1) + 1))
163119rpcnd 12088 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)) ∈ ℂ)
164127, 103, 163adddid 10277 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) · (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))) = (((𝑘 + 1) · 1) + ((𝑘 + 1) · ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))))
16594, 127, 129divcan2d 11016 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) · ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1))) = (𝑀 + 1))
166137, 165oveq12d 6833 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) · 1) + ((𝑘 + 1) · ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))) = ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1)))
167164, 166eqtrd 2795 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑘 + 1) · (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))) = ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1)))
168162, 167oveq12d 6833 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) · (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))))) / ((𝑘 + 1) · (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1))))) = (((𝑘 + 1) + 1) / ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1))))
169102, 131, 126, 128divassd 11049 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · ((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1))))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))) = (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1))))))
170130, 168, 1693eqtr3rd 2804 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1))))) = (((𝑘 + 1) + 1) / ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1))))
171170oveq2d 6831 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → ((𝑀 + 1) · (((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))) · (((1 + (𝑀 / (𝑘 + 1))) · (1 + (1 / (𝑘 + 1)))) / (1 + ((𝑀 + 1) / (𝑘 + 1)))))) = ((𝑀 + 1) · (((𝑘 + 1) + 1) / ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1)))))
17292, 123, 1713eqtrd 2799 . . . . . . . . . 10 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) → (((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1))) = ((𝑀 + 1) · (((𝑘 + 1) + 1) / ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1)))))
173172adantr 472 . . . . . . . . 9 (((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) ∧ (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) = ((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))))) → (((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))‘(𝑘 + 1))) = ((𝑀 + 1) · (((𝑘 + 1) + 1) / ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1)))))
17476, 78, 1733eqtrd 2799 . . . . . . . 8 (((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ0) ∧ (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) = ((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))))) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘(𝑘 + 1)) = ((𝑀 + 1) · (((𝑘 + 1) + 1) / ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1)))))
175174exp31 631 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑀 ∈ ℕ0 → ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) = ((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1)))) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘(𝑘 + 1)) = ((𝑀 + 1) · (((𝑘 + 1) + 1) / ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1)))))))
176175a2d 29 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑀 ∈ ℕ0 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑘) = ((𝑀 + 1) · ((𝑘 + 1) / (𝑘 + (𝑀 + 1))))) → (𝑀 ∈ ℕ0 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘(𝑘 + 1)) = ((𝑀 + 1) · (((𝑘 + 1) + 1) / ((𝑘 + 1) + (𝑀 + 1)))))))
17711, 18, 25, 32, 71, 176nnind 11251 . . . . 5 (𝑏 ∈ ℕ → (𝑀 ∈ ℕ0 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑏) = ((𝑀 + 1) · ((𝑏 + 1) / (𝑏 + (𝑀 + 1))))))
178177impcom 445 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑏 ∈ ℕ) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑏) = ((𝑀 + 1) · ((𝑏 + 1) / (𝑏 + (𝑀 + 1)))))
179 oveq1 6822 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑏 → (𝑥 + 1) = (𝑏 + 1))
180 oveq1 6822 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑏 → (𝑥 + (𝑀 + 1)) = (𝑏 + (𝑀 + 1)))
181179, 180oveq12d 6833 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑏 → ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1))) = ((𝑏 + 1) / (𝑏 + (𝑀 + 1))))
182181oveq2d 6831 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑏 → ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1)))) = ((𝑀 + 1) · ((𝑏 + 1) / (𝑏 + (𝑀 + 1)))))
183 eqid 2761 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1))))) = (𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1)))))
184 ovex 6843 . . . . . 6 ((𝑀 + 1) · ((𝑏 + 1) / (𝑏 + (𝑀 + 1)))) ∈ V
185182, 183, 184fvmpt 6446 . . . . 5 (𝑏 ∈ ℕ → ((𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1)))))‘𝑏) = ((𝑀 + 1) · ((𝑏 + 1) / (𝑏 + (𝑀 + 1)))))
186185adantl 473 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑏 ∈ ℕ) → ((𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1)))))‘𝑏) = ((𝑀 + 1) · ((𝑏 + 1) / (𝑏 + (𝑀 + 1)))))
187178, 186eqtr4d 2798 . . 3 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑏 ∈ ℕ) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑏) = ((𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1)))))‘𝑏))
188187ralrimiva 3105 . 2 (𝑀 ∈ ℕ0 → ∀𝑏 ∈ ℕ (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑏) = ((𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1)))))‘𝑏))
189 seqfn 13028 . . . . 5 (1 ∈ ℤ → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))) Fn (ℤ‘1))
1902, 189ax-mp 5 . . . 4 seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))) Fn (ℤ‘1)
19173fneq2i 6148 . . . 4 (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))) Fn ℕ ↔ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))) Fn (ℤ‘1))
192190, 191mpbir 221 . . 3 seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))) Fn ℕ
193 ovex 6843 . . . 4 ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1)))) ∈ V
194193, 183fnmpti 6184 . . 3 (𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1))))) Fn ℕ
195 eqfnfv 6476 . . 3 ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))) Fn ℕ ∧ (𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1))))) Fn ℕ) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))) = (𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1))))) ↔ ∀𝑏 ∈ ℕ (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑏) = ((𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1)))))‘𝑏)))
196192, 194, 195mp2an 710 . 2 (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))) = (𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1))))) ↔ ∀𝑏 ∈ ℕ (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛)))))‘𝑏) = ((𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1)))))‘𝑏))
197188, 196sylibr 224 1 (𝑀 ∈ ℕ0 → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑀 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑀 + 1) / 𝑛))))) = (𝑥 ∈ ℕ ↦ ((𝑀 + 1) · ((𝑥 + 1) / (𝑥 + (𝑀 + 1))))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1632  wcel 2140  wral 3051   class class class wbr 4805  cmpt 4882   Fn wfn 6045  cfv 6050  (class class class)co 6815  cc 10147  cr 10148  0cc0 10149  1c1 10150   + caddc 10152   · cmul 10154  cle 10288   / cdiv 10897  cn 11233  0cn0 11505  cz 11590  cuz 11900  +crp 12046  seqcseq 13016
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1989  ax-6 2055  ax-7 2091  ax-8 2142  ax-9 2149  ax-10 2169  ax-11 2184  ax-12 2197  ax-13 2392  ax-ext 2741  ax-sep 4934  ax-nul 4942  ax-pow 4993  ax-pr 5056  ax-un 7116  ax-cnex 10205  ax-resscn 10206  ax-1cn 10207  ax-icn 10208  ax-addcl 10209  ax-addrcl 10210  ax-mulcl 10211  ax-mulrcl 10212  ax-mulcom 10213  ax-addass 10214  ax-mulass 10215  ax-distr 10216  ax-i2m1 10217  ax-1ne0 10218  ax-1rid 10219  ax-rnegex 10220  ax-rrecex 10221  ax-cnre 10222  ax-pre-lttri 10223  ax-pre-lttrn 10224  ax-pre-ltadd 10225  ax-pre-mulgt0 10226
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2048  df-eu 2612  df-mo 2613  df-clab 2748  df-cleq 2754  df-clel 2757  df-nfc 2892  df-ne 2934  df-nel 3037  df-ral 3056  df-rex 3057  df-reu 3058  df-rmo 3059  df-rab 3060  df-v 3343  df-sbc 3578  df-csb 3676  df-dif 3719  df-un 3721  df-in 3723  df-ss 3730  df-pss 3732  df-nul 4060  df-if 4232  df-pw 4305  df-sn 4323  df-pr 4325  df-tp 4327  df-op 4329  df-uni 4590  df-iun 4675  df-br 4806  df-opab 4866  df-mpt 4883  df-tr 4906  df-id 5175  df-eprel 5180  df-po 5188  df-so 5189  df-fr 5226  df-we 5228  df-xp 5273  df-rel 5274  df-cnv 5275  df-co 5276  df-dm 5277  df-rn 5278  df-res 5279  df-ima 5280  df-pred 5842  df-ord 5888  df-on 5889  df-lim 5890  df-suc 5891  df-iota 6013  df-fun 6052  df-fn 6053  df-f 6054  df-f1 6055  df-fo 6056  df-f1o 6057  df-fv 6058  df-riota 6776  df-ov 6818  df-oprab 6819  df-mpt2 6820  df-om 7233  df-2nd 7336  df-wrecs 7578  df-recs 7639  df-rdg 7677  df-er 7914  df-en 8125  df-dom 8126  df-sdom 8127  df-pnf 10289  df-mnf 10290  df-xr 10291  df-ltxr 10292  df-le 10293  df-sub 10481  df-neg 10482  df-div 10898  df-nn 11234  df-n0 11506  df-z 11591  df-uz 11901  df-rp 12047  df-seq 13017
This theorem is referenced by:  faclimlem2  31959
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