Theorem cvg1n 11216

Description: Convergence of real sequences.

This is a version of caucvgre 11211 with a constant multiplier 𝐶 on the rate of convergence. That is, all terms after the nth term must be within 𝐶 / 𝑛 of the nth term.

(Contributed by Jim Kingdon, 1-Aug-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
cvg1n.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:ℕ⟶ℝ)
cvg1n.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ+)
cvg1n.cau	⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛)((𝐹‘𝑛) < ((𝐹‘𝑘) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹‘𝑘) < ((𝐹‘𝑛) + (𝐶 / 𝑛))))

Assertion

Ref	Expression
cvg1n	⊢ (𝜑 → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑖 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑖) < (𝑦 + 𝑥) ∧ 𝑦 < ((𝐹‘𝑖) + 𝑥)))

Distinct variable groups:   𝐶,𝑘,𝑛   𝐶,𝑖,𝑗,𝑥,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦   𝑘,𝐹,𝑛   𝑖,𝐹,𝑗   𝜑,𝑘,𝑛,𝑗   𝜑,𝑖,𝑥,𝑦,𝑗   𝑗,𝑛   𝑦,𝑘,𝑗,𝑖

Proof of Theorem cvg1n

Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cvg1n.c	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ+)
2	1	rpred 9800	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ)
3		arch 9274	. . 3 ⊢ (𝐶 ∈ ℝ → ∃𝑧 ∈ ℕ 𝐶 < 𝑧)
4	2, 3	syl 14	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑧 ∈ ℕ 𝐶 < 𝑧)
5		cvg1n.f	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹:ℕ⟶ℝ)
6	5	adantr 276	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝐶 < 𝑧)) → 𝐹:ℕ⟶ℝ)
7	1	adantr 276	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝐶 < 𝑧)) → 𝐶 ∈ ℝ+)
8		cvg1n.cau	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛)((𝐹‘𝑛) < ((𝐹‘𝑘) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹‘𝑘) < ((𝐹‘𝑛) + (𝐶 / 𝑛))))
9	8	adantr 276	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝐶 < 𝑧)) → ∀𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑛)((𝐹‘𝑛) < ((𝐹‘𝑘) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹‘𝑘) < ((𝐹‘𝑛) + (𝐶 / 𝑛))))
10		eqid 2204	. . 3 ⊢ (𝑗 ∈ ℕ ↦ (𝐹‘(𝑗 · 𝑧))) = (𝑗 ∈ ℕ ↦ (𝐹‘(𝑗 · 𝑧)))
11		simprl 529	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝐶 < 𝑧)) → 𝑧 ∈ ℕ)
12		simprr 531	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝐶 < 𝑧)) → 𝐶 < 𝑧)
13	6, 7, 9, 10, 11, 12	cvg1nlemres 11215	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝐶 < 𝑧)) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑖 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑖) < (𝑦 + 𝑥) ∧ 𝑦 < ((𝐹‘𝑖) + 𝑥)))
14	4, 13	rexlimddv 2627	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑖 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑖) < (𝑦 + 𝑥) ∧ 𝑦 < ((𝐹‘𝑖) + 𝑥)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ∈ wcel 2175  ∀wral 2483  ∃wrex 2484   class class class wbr 4043   ↦ cmpt 4104  ⟶wf 5264  ‘cfv 5268  (class class class)co 5934  ℝcr 7906   + caddc 7910   · cmul 7912   < clt 8089   / cdiv 8727  ℕcn 9018  ℤ_≥cuz 9630  ℝ⁺crp 9757

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 1469  ax-7 1470  ax-gen 1471  ax-ie1 1515  ax-ie2 1516  ax-8 1526  ax-10 1527  ax-11 1528  ax-i12 1529  ax-bndl 1531  ax-4 1532  ax-17 1548  ax-i9 1552  ax-ial 1556  ax-i5r 1557  ax-13 2177  ax-14 2178  ax-ext 2186  ax-sep 4161  ax-pow 4217  ax-pr 4252  ax-un 4478  ax-setind 4583  ax-cnex 7998  ax-resscn 7999  ax-1cn 8000  ax-1re 8001  ax-icn 8002  ax-addcl 8003  ax-addrcl 8004  ax-mulcl 8005  ax-mulrcl 8006  ax-addcom 8007  ax-mulcom 8008  ax-addass 8009  ax-mulass 8010  ax-distr 8011  ax-i2m1 8012  ax-0lt1 8013  ax-1rid 8014  ax-0id 8015  ax-rnegex 8016  ax-precex 8017  ax-cnre 8018  ax-pre-ltirr 8019  ax-pre-ltwlin 8020  ax-pre-lttrn 8021  ax-pre-apti 8022  ax-pre-ltadd 8023  ax-pre-mulgt0 8024  ax-pre-mulext 8025  ax-arch 8026  ax-caucvg 8027

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1375  df-fal 1378  df-nf 1483  df-sb 1785  df-eu 2056  df-mo 2057  df-clab 2191  df-cleq 2197  df-clel 2200  df-nfc 2336  df-ne 2376  df-nel 2471  df-ral 2488  df-rex 2489  df-reu 2490  df-rmo 2491  df-rab 2492  df-v 2773  df-sbc 2998  df-dif 3167  df-un 3169  df-in 3171  df-ss 3178  df-pw 3617  df-sn 3638  df-pr 3639  df-op 3641  df-uni 3850  df-int 3885  df-br 4044  df-opab 4105  df-mpt 4106  df-id 4338  df-po 4341  df-iso 4342  df-xp 4679  df-rel 4680  df-cnv 4681  df-co 4682  df-dm 4683  df-rn 4684  df-res 4685  df-ima 4686  df-iota 5229  df-fun 5270  df-fn 5271  df-f 5272  df-fv 5276  df-riota 5889  df-ov 5937  df-oprab 5938  df-mpo 5939  df-pnf 8091  df-mnf 8092  df-xr 8093  df-ltxr 8094  df-le 8095  df-sub 8227  df-neg 8228  df-reap 8630  df-ap 8637  df-div 8728  df-inn 9019  df-2 9077  df-n0 9278  df-z 9355  df-uz 9631  df-rp 9758

This theorem is referenced by:  resqrexlemcvg  11249  climrecvg1n  11578