ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  2clim GIF version

Theorem 2clim 11010
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 9417 . . . . . 6 (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
3 breq2 3901 . . . . . . . 8 (𝑥 = (𝑦 / 2) → ((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2)))
43rexralbidv 2436 . . . . . . 7 (𝑥 = (𝑦 / 2) → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < 𝑥 ↔ ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2)))
54rspccva 2760 . . . . . 6 ((∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < 𝑥 ∧ (𝑦 / 2) ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2))
61, 2, 5syl2an 285 . . . . 5 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2))
7 2clim.1 . . . . . 6 𝑍 = (ℤ𝑀)
8 2clim.2 . . . . . . 7 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
98adantr 272 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → 𝑀 ∈ ℤ)
102adantl 273 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
11 eqidd 2116 . . . . . 6 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑘))
12 2clim.7 . . . . . . 7 (𝜑𝐹𝐴)
1312adantr 272 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → 𝐹𝐴)
147, 9, 10, 11, 13climi 10996 . . . . 5 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2)))
157rexanuz2 10703 . . . . 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 411 . . . 4 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))))
177uztrn2 9292 . . . . . . . 8 ((𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘𝑍)
18 an12 533 . . . . . . . . 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 504 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
20 2clim.5 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ ℂ)
2120ad2ant2r 498 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → (𝐺𝑘) ∈ ℂ)
2219, 21abssubd 10905 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → (abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) = (abs‘((𝐺𝑘) − (𝐹𝑘))))
2322breq1d 3907 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → ((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ↔ (abs‘((𝐺𝑘) − (𝐹𝑘))) < (𝑦 / 2)))
2423anbi1d 458 . . . . . . . . . . . 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 10991 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐹𝐴𝐴 ∈ ℂ)
2612, 25syl 14 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
2726ad2antrr 477 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → 𝐴 ∈ ℂ)
28 rpre 9396 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ)
2928ad2antlr 478 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → 𝑦 ∈ ℝ)
30 abs3lem 10823 . . . . . . . . . . . . 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 1200 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → (((abs‘((𝐺𝑘) − (𝐹𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2)) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3224, 31sylbid 149 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ)) → (((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2)) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3332anassrs 395 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) ∧ (𝐹𝑘) ∈ ℂ) → (((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2)) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3433expimpd 358 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ ((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3518, 34syl5bi 151 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3617, 35sylan2 282 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → (((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3736anassrs 395 . . . . . 6 ((((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (((abs‘((𝐹𝑘) − (𝐺𝑘))) < (𝑦 / 2) ∧ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < (𝑦 / 2))) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
3837ralimdva 2474 . . . . 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 2509 . . . 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 13 . . 3 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦)
4140ralrimiva 2480 . 2 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦)
42 2clim.3 . . 3 (𝜑𝐺𝑉)
43 eqidd 2116 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) = (𝐺𝑘))
447, 8, 42, 43, 26, 20clim2c 10993 . 2 (𝜑 → (𝐺𝐴 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑦))
4541, 44mpbird 166 1 (𝜑𝐺𝐴)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 103   = wceq 1314  wcel 1463  wral 2391  wrex 2392   class class class wbr 3897  cfv 5091  (class class class)co 5740  cc 7582  cr 7583   < clt 7764  cmin 7897   / cdiv 8392  2c2 8728  cz 9005  cuz 9275  +crp 9390  abscabs 10709  cli 10987
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 586  ax-in2 587  ax-io 681  ax-5 1406  ax-7 1407  ax-gen 1408  ax-ie1 1452  ax-ie2 1453  ax-8 1465  ax-10 1466  ax-11 1467  ax-i12 1468  ax-bndl 1469  ax-4 1470  ax-13 1474  ax-14 1475  ax-17 1489  ax-i9 1493  ax-ial 1497  ax-i5r 1498  ax-ext 2097  ax-coll 4011  ax-sep 4014  ax-nul 4022  ax-pow 4066  ax-pr 4099  ax-un 4323  ax-setind 4420  ax-iinf 4470  ax-cnex 7675  ax-resscn 7676  ax-1cn 7677  ax-1re 7678  ax-icn 7679  ax-addcl 7680  ax-addrcl 7681  ax-mulcl 7682  ax-mulrcl 7683  ax-addcom 7684  ax-mulcom 7685  ax-addass 7686  ax-mulass 7687  ax-distr 7688  ax-i2m1 7689  ax-0lt1 7690  ax-1rid 7691  ax-0id 7692  ax-rnegex 7693  ax-precex 7694  ax-cnre 7695  ax-pre-ltirr 7696  ax-pre-ltwlin 7697  ax-pre-lttrn 7698  ax-pre-apti 7699  ax-pre-ltadd 7700  ax-pre-mulgt0 7701  ax-pre-mulext 7702  ax-arch 7703  ax-caucvg 7704
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 803  df-3or 946  df-3an 947  df-tru 1317  df-fal 1320  df-nf 1420  df-sb 1719  df-eu 1978  df-mo 1979  df-clab 2102  df-cleq 2108  df-clel 2111  df-nfc 2245  df-ne 2284  df-nel 2379  df-ral 2396  df-rex 2397  df-reu 2398  df-rmo 2399  df-rab 2400  df-v 2660  df-sbc 2881  df-csb 2974  df-dif 3041  df-un 3043  df-in 3045  df-ss 3052  df-nul 3332  df-if 3443  df-pw 3480  df-sn 3501  df-pr 3502  df-op 3504  df-uni 3705  df-int 3740  df-iun 3783  df-br 3898  df-opab 3958  df-mpt 3959  df-tr 3995  df-id 4183  df-po 4186  df-iso 4187  df-iord 4256  df-on 4258  df-ilim 4259  df-suc 4261  df-iom 4473  df-xp 4513  df-rel 4514  df-cnv 4515  df-co 4516  df-dm 4517  df-rn 4518  df-res 4519  df-ima 4520  df-iota 5056  df-fun 5093  df-fn 5094  df-f 5095  df-f1 5096  df-fo 5097  df-f1o 5098  df-fv 5099  df-riota 5696  df-ov 5743  df-oprab 5744  df-mpo 5745  df-1st 6004  df-2nd 6005  df-recs 6168  df-frec 6254  df-pnf 7766  df-mnf 7767  df-xr 7768  df-ltxr 7769  df-le 7770  df-sub 7899  df-neg 7900  df-reap 8300  df-ap 8307  df-div 8393  df-inn 8678  df-2 8736  df-3 8737  df-4 8738  df-n0 8929  df-z 9006  df-uz 9276  df-rp 9391  df-seqfrec 10159  df-exp 10233  df-cj 10554  df-re 10555  df-im 10556  df-rsqrt 10710  df-abs 10711  df-clim 10988
This theorem is referenced by:  mertensabs  11246
  Copyright terms: Public domain W3C validator