ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  0.999... GIF version

Theorem 0.999... 12290
Description: The recurring decimal 0.999..., which is defined as the infinite sum 0.9 + 0.09 + 0.009 + ... i.e. 9 / 10↑1 + 9 / 10↑2 + 9 / 10↑3 + ..., is exactly equal to 1. (Contributed by NM, 2-Nov-2007.) (Revised by AV, 8-Sep-2021.)
Assertion
Ref Expression
0.999... Σ𝑘 ∈ ℕ (9 / (10↑𝑘)) = 1

Proof of Theorem 0.999...
StepHypRef Expression
1 9cn 9393 . . . . . 6 9 ∈ ℂ
21a1i 9 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ → 9 ∈ ℂ)
3 10re 9797 . . . . . . . 8 10 ∈ ℝ
43recni 8338 . . . . . . 7 10 ∈ ℂ
54a1i 9 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → 10 ∈ ℂ)
6 nnnn0 9572 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
75, 6expcld 11113 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ → (10↑𝑘) ∈ ℂ)
8 10pos 9795 . . . . . . . 8 0 < 10
93, 8gt0ap0ii 8957 . . . . . . 7 10 # 0
109a1i 9 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → 10 # 0)
11 nnz 9665 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℤ)
125, 10, 11expap0d 11119 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ → (10↑𝑘) # 0)
132, 7, 12divrecapd 9124 . . . 4 (𝑘 ∈ ℕ → (9 / (10↑𝑘)) = (9 · (1 / (10↑𝑘))))
145, 10, 11exprecapd 11121 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ → ((1 / 10)↑𝑘) = (1 / (10↑𝑘)))
1514oveq2d 6101 . . . 4 (𝑘 ∈ ℕ → (9 · ((1 / 10)↑𝑘)) = (9 · (1 / (10↑𝑘))))
1613, 15eqtr4d 2274 . . 3 (𝑘 ∈ ℕ → (9 / (10↑𝑘)) = (9 · ((1 / 10)↑𝑘)))
1716sumeq2i 12132 . 2 Σ𝑘 ∈ ℕ (9 / (10↑𝑘)) = Σ𝑘 ∈ ℕ (9 · ((1 / 10)↑𝑘))
183, 9rerecclapi 9108 . . . . 5 (1 / 10) ∈ ℝ
1918recni 8338 . . . 4 (1 / 10) ∈ ℂ
20 0re 8326 . . . . . . 7 0 ∈ ℝ
213, 8recgt0ii 9238 . . . . . . 7 0 < (1 / 10)
2220, 18, 21ltleii 8428 . . . . . 6 0 ≤ (1 / 10)
2318absidi 11894 . . . . . 6 (0 ≤ (1 / 10) → (abs‘(1 / 10)) = (1 / 10))
2422, 23ax-mp 5 . . . . 5 (abs‘(1 / 10)) = (1 / 10)
25 1lt10 9917 . . . . . 6 1 < 10
26 recgt1 9228 . . . . . . 7 ((10 ∈ ℝ ∧ 0 < 10) → (1 < 10 ↔ (1 / 10) < 1))
273, 8, 26mp2an 430 . . . . . 6 (1 < 10 ↔ (1 / 10) < 1)
2825, 27mpbi 145 . . . . 5 (1 / 10) < 1
2924, 28eqbrtri 4151 . . . 4 (abs‘(1 / 10)) < 1
30 geoisum1c 12289 . . . 4 ((9 ∈ ℂ ∧ (1 / 10) ∈ ℂ ∧ (abs‘(1 / 10)) < 1) → Σ𝑘 ∈ ℕ (9 · ((1 / 10)↑𝑘)) = ((9 · (1 / 10)) / (1 − (1 / 10))))
311, 19, 29, 30mp3an 1378 . . 3 Σ𝑘 ∈ ℕ (9 · ((1 / 10)↑𝑘)) = ((9 · (1 / 10)) / (1 − (1 / 10)))
321, 4, 9divrecapi 9088 . . . 4 (9 / 10) = (9 · (1 / 10))
331, 4, 9divcanap2i 9086 . . . . . 6 (10 · (9 / 10)) = 9
34 ax-1cn 8272 . . . . . . . 8 1 ∈ ℂ
354, 34, 19subdii 8734 . . . . . . 7 (10 · (1 − (1 / 10))) = ((10 · 1) − (10 · (1 / 10)))
364mulridi 8328 . . . . . . . 8 (10 · 1) = 10
374, 9recidapi 9074 . . . . . . . 8 (10 · (1 / 10)) = 1
3836, 37oveq12i 6097 . . . . . . 7 ((10 · 1) − (10 · (1 / 10))) = (10 − 1)
39 10m1e9 9874 . . . . . . 7 (10 − 1) = 9
4035, 38, 393eqtrri 2264 . . . . . 6 9 = (10 · (1 − (1 / 10)))
4133, 40eqtri 2259 . . . . 5 (10 · (9 / 10)) = (10 · (1 − (1 / 10)))
42 9re 9392 . . . . . . . 8 9 ∈ ℝ
4342, 3, 9redivclapi 9110 . . . . . . 7 (9 / 10) ∈ ℝ
4443recni 8338 . . . . . 6 (9 / 10) ∈ ℂ
4534, 19subcli 8602 . . . . . 6 (1 − (1 / 10)) ∈ ℂ
4644, 45, 4, 9mulcanapi 8996 . . . . 5 ((10 · (9 / 10)) = (10 · (1 − (1 / 10))) ↔ (9 / 10) = (1 − (1 / 10)))
4741, 46mpbi 145 . . . 4 (9 / 10) = (1 − (1 / 10))
4832, 47oveq12i 6097 . . 3 ((9 / 10) / (9 / 10)) = ((9 · (1 / 10)) / (1 − (1 / 10)))
49 9pos 9409 . . . . . 6 0 < 9
5042, 3, 49, 8divgt0ii 9250 . . . . 5 0 < (9 / 10)
5143, 50gt0ap0ii 8957 . . . 4 (9 / 10) # 0
5244, 51dividapi 9076 . . 3 ((9 / 10) / (9 / 10)) = 1
5331, 48, 523eqtr2i 2265 . 2 Σ𝑘 ∈ ℕ (9 · ((1 / 10)↑𝑘)) = 1
5417, 53eqtri 2259 1 Σ𝑘 ∈ ℕ (9 / (10↑𝑘)) = 1
Colors of variables:    wff set class
This proof depends on syntax axioms:  wb 105   = wceq 1402  wcel 2209   class class class wbr 4130  cfv 5377  (class class class)co 6085  cc 8177  cr 8178  0cc0 8179  1c1 8180   · cmul 8184   < clt 8360  cle 8361  cmin 8497   # cap 8910   / cdiv 9003  cn 9305  9c9 9363  cdc 9779  cexp 10977  abscabs 11765  Σcsu 12121
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4246  ax-sep 4249  ax-nul 4259  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-setind 4684  ax-iinf 4735  ax-cnex 8270  ax-resscn 8271  ax-1cn 8272  ax-1re 8273  ax-icn 8274  ax-addcl 8275  ax-addrcl 8276  ax-mulcl 8277  ax-mulrcl 8278  ax-addcom 8279  ax-mulcom 8280  ax-addass 8281  ax-mulass 8282  ax-distr 8283  ax-i2m1 8284  ax-0lt1 8285  ax-1rid 8286  ax-0id 8287  ax-rnegex 8288  ax-precex 8289  ax-cnre 8290  ax-pre-ltirr 8291  ax-pre-ltwlin 8292  ax-pre-lttrn 8293  ax-pre-apti 8294  ax-pre-ltadd 8295  ax-pre-mulgt0 8296  ax-pre-mulext 8297  ax-arch 8298  ax-caucvg 8299
This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-tr 4230  df-id 4438  df-po 4441  df-iso 4442  df-iord 4511  df-on 4513  df-ilim 4514  df-suc 4516  df-iom 4738  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-isom 5386  df-riota 6038  df-ov 6088  df-oprab 6089  df-mpo 6090  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-recs 6576  df-irdg 6641  df-frec 6662  df-1o 6687  df-oadd 6691  df-er 6807  df-en 7023  df-dom 7024  df-fin 7025  df-pnf 8362  df-mnf 8363  df-xr 8364  df-ltxr 8365  df-le 8366  df-sub 8499  df-neg 8500  df-reap 8904  df-ap 8911  df-div 9004  df-inn 9306  df-2 9364  df-3 9365  df-4 9366  df-5 9367  df-6 9368  df-7 9369  df-8 9370  df-9 9371  df-n0 9566  df-z 9647  df-dec 9780  df-uz 9924  df-q 10022  df-rp 10057  df-fz 10414  df-fzo 10552  df-seqfrec 10887  df-exp 10978  df-ihash 11217  df-cj 11609  df-re 11610  df-im 11611  df-rsqrt 11766  df-abs 11767  df-clim 12047  df-sumdc 12122
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator