Theorem georeclim 11540

Description: The limit of a geometric series of reciprocals. (Contributed by Paul Chapman, 28-Dec-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
georeclim.1	|- ( ph -> A e. CC )
georeclim.2	|- ( ph -> 1 < ( abs ` A ) )
georeclim.3	|- ( ( ph /\ k e. NN0 ) -> ( F ` k ) = ( ( 1 / A ) ^ k ) )

Assertion

Ref	Expression
georeclim	|- ( ph -> seq 0 ( + , F ) ~~> ( A / ( A - 1 ) ) )

Distinct variable groups:   A, k   k, F   ph, k

Proof of Theorem georeclim

Step	Hyp	Ref	Expression
1		georeclim.1	. . . 4 |- ( ph -> A e. CC )
2	1	abscld 11209	. . . . . 6 |- ( ph -> ( abs ` A ) e. RR )
3		0red 7977	. . . . . . 7 |- ( ph -> 0 e. RR )
4		1red 7991	. . . . . . 7 |- ( ph -> 1 e. RR )
5		0lt1 8103	. . . . . . . 8 |- 0 < 1
6	5	a1i 9	. . . . . . 7 |- ( ph -> 0 < 1 )
7		georeclim.2	. . . . . . 7 |- ( ph -> 1 < ( abs ` A ) )
8	3, 4, 2, 6, 7	lttrd 8102	. . . . . 6 |- ( ph -> 0 < ( abs ` A ) )
9	2, 8	gt0ap0d 8605	. . . . 5 |- ( ph -> ( abs ` A ) # 0 )
10		abs00ap 11090	. . . . . 6 |- ( A e. CC -> ( ( abs ` A ) # 0 <-> A # 0 ) )
11	1, 10	syl 14	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( abs ` A ) # 0 <-> A # 0 ) )
12	9, 11	mpbid 147	. . . 4 |- ( ph -> A # 0 )
13	1, 12	recclapd 8757	. . 3 |- ( ph -> ( 1 / A ) e. CC )
14		1cnd 7992	. . . . . 6 |- ( ph -> 1 e. CC )
15	14, 1, 12	absdivapd 11223	. . . . 5 |- ( ph -> ( abs ` ( 1 / A ) ) = ( ( abs ` 1 ) / ( abs ` A ) ) )
16		abs1 11100	. . . . . 6 |- ( abs ` 1 ) = 1
17	16	oveq1i 5901	. . . . 5 |- ( ( abs ` 1 ) / ( abs ` A ) ) = ( 1 / ( abs ` A ) )
18	15, 17	eqtrdi 2238	. . . 4 |- ( ph -> ( abs ` ( 1 / A ) ) = ( 1 / ( abs ` A ) ) )
19	2, 8	elrpd 9712	. . . . . 6 |- ( ph -> ( abs ` A ) e. RR+ )
20	19	recgt1d 9730	. . . . 5 |- ( ph -> ( 1 < ( abs ` A ) <-> ( 1 / ( abs ` A ) ) < 1 ) )
21	7, 20	mpbid 147	. . . 4 |- ( ph -> ( 1 / ( abs ` A ) ) < 1 )
22	18, 21	eqbrtrd 4040	. . 3 |- ( ph -> ( abs ` ( 1 / A ) ) < 1 )
23		georeclim.3	. . 3 |- ( ( ph /\ k e. NN0 ) -> ( F ` k ) = ( ( 1 / A ) ^ k ) )
24	13, 22, 23	geolim 11538	. 2 |- ( ph -> seq 0 ( + , F ) ~~> ( 1 / ( 1 - ( 1 / A ) ) ) )
25	1, 14, 1, 12	divsubdirapd 8806	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( A - 1 ) / A ) = ( ( A / A ) - ( 1 / A ) ) )
26	1, 12	dividapd 8762	. . . . . 6 |- ( ph -> ( A / A ) = 1 )
27	26	oveq1d 5906	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( A / A ) - ( 1 / A ) ) = ( 1 - ( 1 / A ) ) )
28	25, 27	eqtrd 2222	. . . 4 |- ( ph -> ( ( A - 1 ) / A ) = ( 1 - ( 1 / A ) ) )
29	28	oveq2d 5907	. . 3 |- ( ph -> ( 1 / ( ( A - 1 ) / A ) ) = ( 1 / ( 1 - ( 1 / A ) ) ) )
30		ax-1cn 7923	. . . . 5 |- 1 e. CC
31		subcl 8175	. . . . 5 |- ( ( A e. CC /\ 1 e. CC ) -> ( A - 1 ) e. CC )
32	1, 30, 31	sylancl 413	. . . 4 |- ( ph -> ( A - 1 ) e. CC )
33	4, 6	elrpd 9712	. . . . . 6 |- ( ph -> 1 e. RR+ )
34	1, 33, 7	absgtap 11537	. . . . 5 |- ( ph -> A # 1 )
35	1, 14, 34	subap0d 8620	. . . 4 |- ( ph -> ( A - 1 ) # 0 )
36	32, 1, 35, 12	recdivapd 8783	. . 3 |- ( ph -> ( 1 / ( ( A - 1 ) / A ) ) = ( A / ( A - 1 ) ) )
37	29, 36	eqtr3d 2224	. 2 |- ( ph -> ( 1 / ( 1 - ( 1 / A ) ) ) = ( A / ( A - 1 ) ) )
38	24, 37	breqtrd 4044	1 |- ( ph -> seq 0 ( + , F ) ~~> ( A / ( A - 1 ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   = wceq 1364   e. wcel 2160   class class class wbr 4018   ` cfv 5231  (class class class)co 5891   CCcc 7828   0cc0 7830   1c1 7831   + caddc 7833   < clt 8011   - cmin 8147   # cap 8557   / cdiv 8648   NN0cn0 9195   seqcseq 10464   ^cexp 10538   abscabs 11025   ~~> cli 11305

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2162  ax-14 2163  ax-ext 2171  ax-coll 4133  ax-sep 4136  ax-nul 4144  ax-pow 4189  ax-pr 4224  ax-un 4448  ax-setind 4551  ax-iinf 4602  ax-cnex 7921  ax-resscn 7922  ax-1cn 7923  ax-1re 7924  ax-icn 7925  ax-addcl 7926  ax-addrcl 7927  ax-mulcl 7928  ax-mulrcl 7929  ax-addcom 7930  ax-mulcom 7931  ax-addass 7932  ax-mulass 7933  ax-distr 7934  ax-i2m1 7935  ax-0lt1 7936  ax-1rid 7937  ax-0id 7938  ax-rnegex 7939  ax-precex 7940  ax-cnre 7941  ax-pre-ltirr 7942  ax-pre-ltwlin 7943  ax-pre-lttrn 7944  ax-pre-apti 7945  ax-pre-ltadd 7946  ax-pre-mulgt0 7947  ax-pre-mulext 7948  ax-arch 7949  ax-caucvg 7950

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2041  df-mo 2042  df-clab 2176  df-cleq 2182  df-clel 2185  df-nfc 2321  df-ne 2361  df-nel 2456  df-ral 2473  df-rex 2474  df-reu 2475  df-rmo 2476  df-rab 2477  df-v 2754  df-sbc 2978  df-csb 3073  df-dif 3146  df-un 3148  df-in 3150  df-ss 3157  df-nul 3438  df-if 3550  df-pw 3592  df-sn 3613  df-pr 3614  df-op 3616  df-uni 3825  df-int 3860  df-iun 3903  df-br 4019  df-opab 4080  df-mpt 4081  df-tr 4117  df-id 4308  df-po 4311  df-iso 4312  df-iord 4381  df-on 4383  df-ilim 4384  df-suc 4386  df-iom 4605  df-xp 4647  df-rel 4648  df-cnv 4649  df-co 4650  df-dm 4651  df-rn 4652  df-res 4653  df-ima 4654  df-iota 5193  df-fun 5233  df-fn 5234  df-f 5235  df-f1 5236  df-fo 5237  df-f1o 5238  df-fv 5239  df-isom 5240  df-riota 5847  df-ov 5894  df-oprab 5895  df-mpo 5896  df-1st 6159  df-2nd 6160  df-recs 6324  df-irdg 6389  df-frec 6410  df-1o 6435  df-oadd 6439  df-er 6553  df-en 6759  df-dom 6760  df-fin 6761  df-pnf 8013  df-mnf 8014  df-xr 8015  df-ltxr 8016  df-le 8017  df-sub 8149  df-neg 8150  df-reap 8551  df-ap 8558  df-div 8649  df-inn 8939  df-2 8997  df-3 8998  df-4 8999  df-n0 9196  df-z 9273  df-uz 9548  df-q 9639  df-rp 9673  df-fz 10028  df-fzo 10162  df-seqfrec 10465  df-exp 10539  df-ihash 10775  df-cj 10870  df-re 10871  df-im 10872  df-rsqrt 11026  df-abs 11027  df-clim 11306  df-sumdc 11381

This theorem is referenced by:  geoisumr  11545  ege2le3  11698  eftlub  11717