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Theorem cvg1nlemcau 10992
Description: Lemma for cvg1n 10994. By selecting spaced out terms for the modified sequence 𝐺, the terms are within 1 / 𝑛 (without the constant 𝐢). (Contributed by Jim Kingdon, 1-Aug-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
cvg1n.f (πœ‘ β†’ 𝐹:β„•βŸΆβ„)
cvg1n.c (πœ‘ β†’ 𝐢 ∈ ℝ+)
cvg1n.cau (πœ‘ β†’ βˆ€π‘› ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘˜) + (𝐢 / 𝑛)) ∧ (πΉβ€˜π‘˜) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛))))
cvg1nlem.g 𝐺 = (𝑗 ∈ β„• ↦ (πΉβ€˜(𝑗 Β· 𝑍)))
cvg1nlem.z (πœ‘ β†’ 𝑍 ∈ β„•)
cvg1nlem.start (πœ‘ β†’ 𝐢 < 𝑍)
Assertion
Ref Expression
cvg1nlemcau (πœ‘ β†’ βˆ€π‘› ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)((πΊβ€˜π‘›) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (1 / 𝑛)) ∧ (πΊβ€˜π‘˜) < ((πΊβ€˜π‘›) + (1 / 𝑛))))
Distinct variable groups:   𝐢,𝑛,π‘˜   𝑛,𝐹,𝑗,π‘˜   𝑗,𝑍   πœ‘,π‘˜,𝑛
Allowed substitution hints:   πœ‘(𝑗)   𝐢(𝑗)   𝐺(𝑗,π‘˜,𝑛)   𝑍(π‘˜,𝑛)

Proof of Theorem cvg1nlemcau
Dummy variables π‘Ž 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simplr 528 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑛 ∈ β„•)
2 cvg1n.f . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ 𝐹:β„•βŸΆβ„)
32ad2antrr 488 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝐹:β„•βŸΆβ„)
4 cvg1nlem.z . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ 𝑍 ∈ β„•)
54ad2antrr 488 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑍 ∈ β„•)
61, 5nnmulcld 8967 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝑛 Β· 𝑍) ∈ β„•)
73, 6ffvelcdmd 5652 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) ∈ ℝ)
8 oveq1 5881 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑛 β†’ (𝑗 Β· 𝑍) = (𝑛 Β· 𝑍))
98fveq2d 5519 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑛 β†’ (πΉβ€˜(𝑗 Β· 𝑍)) = (πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)))
10 cvg1nlem.g . . . . . . . 8 𝐺 = (𝑗 ∈ β„• ↦ (πΉβ€˜(𝑗 Β· 𝑍)))
119, 10fvmptg 5592 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ β„• ∧ (πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) ∈ ℝ) β†’ (πΊβ€˜π‘›) = (πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)))
121, 7, 11syl2anc 411 . . . . . 6 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΊβ€˜π‘›) = (πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)))
1312, 7eqeltrd 2254 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΊβ€˜π‘›) ∈ ℝ)
14 eluznn 9599 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ β„• ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ π‘˜ ∈ β„•)
1514adantll 476 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ π‘˜ ∈ β„•)
1615, 5nnmulcld 8967 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (π‘˜ Β· 𝑍) ∈ β„•)
173, 16ffvelcdmd 5652 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) ∈ ℝ)
18 oveq1 5881 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = π‘˜ β†’ (𝑗 Β· 𝑍) = (π‘˜ Β· 𝑍))
1918fveq2d 5519 . . . . . . . . 9 (𝑗 = π‘˜ β†’ (πΉβ€˜(𝑗 Β· 𝑍)) = (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)))
2019, 10fvmptg 5592 . . . . . . . 8 ((π‘˜ ∈ β„• ∧ (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) ∈ ℝ) β†’ (πΊβ€˜π‘˜) = (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)))
2115, 17, 20syl2anc 411 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΊβ€˜π‘˜) = (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)))
2221, 17eqeltrd 2254 . . . . . 6 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΊβ€˜π‘˜) ∈ ℝ)
23 cvg1n.c . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ 𝐢 ∈ ℝ+)
2423rpred 9695 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝐢 ∈ ℝ)
2524ad2antrr 488 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝐢 ∈ ℝ)
2625, 6nndivred 8968 . . . . . 6 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)) ∈ ℝ)
2722, 26readdcld 7986 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∈ ℝ)
281nnrecred 8965 . . . . . 6 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
2922, 28readdcld 7986 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘˜) + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
30 fveq2 5515 . . . . . . . . . . . 12 (𝑏 = (π‘˜ Β· 𝑍) β†’ (πΉβ€˜π‘) = (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)))
3130oveq1d 5889 . . . . . . . . . . 11 (𝑏 = (π‘˜ Β· 𝑍) β†’ ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) = ((πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))
3231breq2d 4015 . . . . . . . . . 10 (𝑏 = (π‘˜ Β· 𝑍) β†’ ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ↔ (πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))))
3330breq1d 4013 . . . . . . . . . 10 (𝑏 = (π‘˜ Β· 𝑍) β†’ ((πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ↔ (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))))
3432, 33anbi12d 473 . . . . . . . . 9 (𝑏 = (π‘˜ Β· 𝑍) β†’ (((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))) ↔ ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∧ (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))))
35 fveq2 5515 . . . . . . . . . . 11 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ (β„€β‰₯β€˜π‘Ž) = (β„€β‰₯β€˜(𝑛 Β· 𝑍)))
36 fveq2 5515 . . . . . . . . . . . . 13 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ (πΉβ€˜π‘Ž) = (πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)))
37 oveq2 5882 . . . . . . . . . . . . . 14 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ (𝐢 / π‘Ž) = (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))
3837oveq2d 5890 . . . . . . . . . . . . 13 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)) = ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))
3936, 38breq12d 4016 . . . . . . . . . . . 12 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ ((πΉβ€˜π‘Ž) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)) ↔ (πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))))
4036, 37oveq12d 5892 . . . . . . . . . . . . 13 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž)) = ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))
4140breq2d 4015 . . . . . . . . . . . 12 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ ((πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž)) ↔ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))))
4239, 41anbi12d 473 . . . . . . . . . . 11 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ (((πΉβ€˜π‘Ž) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž))) ↔ ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))))
4335, 42raleqbidv 2684 . . . . . . . . . 10 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ (βˆ€π‘ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘Ž)((πΉβ€˜π‘Ž) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž))) ↔ βˆ€π‘ ∈ (β„€β‰₯β€˜(𝑛 Β· 𝑍))((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))))
44 cvg1n.cau . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘› ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘˜) + (𝐢 / 𝑛)) ∧ (πΉβ€˜π‘˜) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛))))
45 fveq2 5515 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (π‘˜ = 𝑏 β†’ (πΉβ€˜π‘˜) = (πΉβ€˜π‘))
4645oveq1d 5889 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (π‘˜ = 𝑏 β†’ ((πΉβ€˜π‘˜) + (𝐢 / 𝑛)) = ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛)))
4746breq2d 4015 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (π‘˜ = 𝑏 β†’ ((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘˜) + (𝐢 / 𝑛)) ↔ (πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛))))
4845breq1d 4013 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (π‘˜ = 𝑏 β†’ ((πΉβ€˜π‘˜) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛)) ↔ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛))))
4947, 48anbi12d 473 . . . . . . . . . . . . . . 15 (π‘˜ = 𝑏 β†’ (((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘˜) + (𝐢 / 𝑛)) ∧ (πΉβ€˜π‘˜) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛))) ↔ ((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛)))))
5049cbvralv 2703 . . . . . . . . . . . . . 14 (βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘˜) + (𝐢 / 𝑛)) ∧ (πΉβ€˜π‘˜) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛))) ↔ βˆ€π‘ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛))))
5150ralbii 2483 . . . . . . . . . . . . 13 (βˆ€π‘› ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘˜) + (𝐢 / 𝑛)) ∧ (πΉβ€˜π‘˜) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛))) ↔ βˆ€π‘› ∈ β„• βˆ€π‘ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛))))
52 fveq2 5515 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = π‘Ž β†’ (β„€β‰₯β€˜π‘›) = (β„€β‰₯β€˜π‘Ž))
53 fveq2 5515 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = π‘Ž β†’ (πΉβ€˜π‘›) = (πΉβ€˜π‘Ž))
54 oveq2 5882 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 = π‘Ž β†’ (𝐢 / 𝑛) = (𝐢 / π‘Ž))
5554oveq2d 5890 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = π‘Ž β†’ ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛)) = ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)))
5653, 55breq12d 4016 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = π‘Ž β†’ ((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛)) ↔ (πΉβ€˜π‘Ž) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž))))
5753, 54oveq12d 5892 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = π‘Ž β†’ ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛)) = ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž)))
5857breq2d 4015 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = π‘Ž β†’ ((πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛)) ↔ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž))))
5956, 58anbi12d 473 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = π‘Ž β†’ (((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛))) ↔ ((πΉβ€˜π‘Ž) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž)))))
6052, 59raleqbidv 2684 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = π‘Ž β†’ (βˆ€π‘ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛))) ↔ βˆ€π‘ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘Ž)((πΉβ€˜π‘Ž) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž)))))
6160cbvralv 2703 . . . . . . . . . . . . 13 (βˆ€π‘› ∈ β„• βˆ€π‘ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛))) ↔ βˆ€π‘Ž ∈ β„• βˆ€π‘ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘Ž)((πΉβ€˜π‘Ž) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž))))
6251, 61bitri 184 . . . . . . . . . . . 12 (βˆ€π‘› ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘˜) + (𝐢 / 𝑛)) ∧ (πΉβ€˜π‘˜) < ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛))) ↔ βˆ€π‘Ž ∈ β„• βˆ€π‘ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘Ž)((πΉβ€˜π‘Ž) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž))))
6344, 62sylib 122 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘Ž ∈ β„• βˆ€π‘ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘Ž)((πΉβ€˜π‘Ž) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž))))
6463ad2antrr 488 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ βˆ€π‘Ž ∈ β„• βˆ€π‘ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘Ž)((πΉβ€˜π‘Ž) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž))))
6543, 64, 6rspcdva 2846 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ βˆ€π‘ ∈ (β„€β‰₯β€˜(𝑛 Β· 𝑍))((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∧ (πΉβ€˜π‘) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))))
66 eluzle 9539 . . . . . . . . . . . 12 (π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›) β†’ 𝑛 ≀ π‘˜)
6766adantl 277 . . . . . . . . . . 11 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑛 ≀ π‘˜)
681nnred 8931 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑛 ∈ ℝ)
6915nnred 8931 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ π‘˜ ∈ ℝ)
705nnrpd 9693 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑍 ∈ ℝ+)
7168, 69, 70lemul1d 9739 . . . . . . . . . . 11 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝑛 ≀ π‘˜ ↔ (𝑛 Β· 𝑍) ≀ (π‘˜ Β· 𝑍)))
7267, 71mpbid 147 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝑛 Β· 𝑍) ≀ (π‘˜ Β· 𝑍))
736nnzd 9373 . . . . . . . . . . 11 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝑛 Β· 𝑍) ∈ β„€)
7416nnzd 9373 . . . . . . . . . . 11 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (π‘˜ Β· 𝑍) ∈ β„€)
75 eluz 9540 . . . . . . . . . . 11 (((𝑛 Β· 𝑍) ∈ β„€ ∧ (π‘˜ Β· 𝑍) ∈ β„€) β†’ ((π‘˜ Β· 𝑍) ∈ (β„€β‰₯β€˜(𝑛 Β· 𝑍)) ↔ (𝑛 Β· 𝑍) ≀ (π‘˜ Β· 𝑍)))
7673, 74, 75syl2anc 411 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((π‘˜ Β· 𝑍) ∈ (β„€β‰₯β€˜(𝑛 Β· 𝑍)) ↔ (𝑛 Β· 𝑍) ≀ (π‘˜ Β· 𝑍)))
7772, 76mpbird 167 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (π‘˜ Β· 𝑍) ∈ (β„€β‰₯β€˜(𝑛 Β· 𝑍)))
7834, 65, 77rspcdva 2846 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∧ (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))))
7921oveq1d 5889 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) = ((πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))
8079breq2d 4015 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ↔ (πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))))
8121breq1d 4013 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘˜) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ↔ (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))))
8280, 81anbi12d 473 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∧ (πΊβ€˜π‘˜) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))) ↔ ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∧ (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))))
8378, 82mpbird 167 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∧ (πΊβ€˜π‘˜) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))))
8412breq1d 4013 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘›) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ↔ (πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))))
8512oveq1d 5889 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘›) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) = ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))
8685breq2d 4015 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘˜) < ((πΊβ€˜π‘›) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ↔ (πΊβ€˜π‘˜) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))))
8784, 86anbi12d 473 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (((πΊβ€˜π‘›) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∧ (πΊβ€˜π‘˜) < ((πΊβ€˜π‘›) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))) ↔ ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∧ (πΊβ€˜π‘˜) < ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))))
8883, 87mpbird 167 . . . . . 6 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘›) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∧ (πΊβ€˜π‘˜) < ((πΊβ€˜π‘›) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))))
8988simpld 112 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΊβ€˜π‘›) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))
905nnred 8931 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑍 ∈ ℝ)
911nnrpd 9693 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑛 ∈ ℝ+)
92 cvg1nlem.start . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ 𝐢 < 𝑍)
9392ad2antrr 488 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝐢 < 𝑍)
9425, 90, 91, 93ltmul1dd 9751 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝐢 Β· 𝑛) < (𝑍 Β· 𝑛))
956nncnd 8932 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝑛 Β· 𝑍) ∈ β„‚)
9695mulid2d 7975 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (1 Β· (𝑛 Β· 𝑍)) = (𝑛 Β· 𝑍))
9796breq2d 4015 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((𝐢 Β· 𝑛) < (1 Β· (𝑛 Β· 𝑍)) ↔ (𝐢 Β· 𝑛) < (𝑛 Β· 𝑍)))
98 1red 7971 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 1 ∈ ℝ)
996nnrpd 9693 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝑛 Β· 𝑍) ∈ ℝ+)
10025, 91, 98, 99lt2mul2divd 9764 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((𝐢 Β· 𝑛) < (1 Β· (𝑛 Β· 𝑍)) ↔ (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)) < (1 / 𝑛)))
1011nncnd 8932 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑛 ∈ β„‚)
1025nncnd 8932 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑍 ∈ β„‚)
103101, 102mulcomd 7978 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝑛 Β· 𝑍) = (𝑍 Β· 𝑛))
104103breq2d 4015 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((𝐢 Β· 𝑛) < (𝑛 Β· 𝑍) ↔ (𝐢 Β· 𝑛) < (𝑍 Β· 𝑛)))
10597, 100, 1043bitr3d 218 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)) < (1 / 𝑛) ↔ (𝐢 Β· 𝑛) < (𝑍 Β· 𝑛)))
10694, 105mpbird 167 . . . . . 6 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)) < (1 / 𝑛))
10726, 28, 22, 106ltadd2dd 8378 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (1 / 𝑛)))
10813, 27, 29, 89, 107lttrd 8082 . . . 4 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΊβ€˜π‘›) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (1 / 𝑛)))
10913, 26readdcld 7986 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘›) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∈ ℝ)
11013, 28readdcld 7986 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘›) + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
11188simprd 114 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΊβ€˜π‘˜) < ((πΊβ€˜π‘›) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))
11226, 28, 13, 106ltadd2dd 8378 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘›) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) < ((πΊβ€˜π‘›) + (1 / 𝑛)))
11322, 109, 110, 111, 112lttrd 8082 . . . 4 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΊβ€˜π‘˜) < ((πΊβ€˜π‘›) + (1 / 𝑛)))
114108, 113jca 306 . . 3 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘›) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (1 / 𝑛)) ∧ (πΊβ€˜π‘˜) < ((πΊβ€˜π‘›) + (1 / 𝑛))))
115114ralrimiva 2550 . 2 ((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) β†’ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)((πΊβ€˜π‘›) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (1 / 𝑛)) ∧ (πΊβ€˜π‘˜) < ((πΊβ€˜π‘›) + (1 / 𝑛))))
116115ralrimiva 2550 1 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘› ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)((πΊβ€˜π‘›) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (1 / 𝑛)) ∧ (πΊβ€˜π‘˜) < ((πΊβ€˜π‘›) + (1 / 𝑛))))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1353   ∈ wcel 2148  βˆ€wral 2455   class class class wbr 4003   ↦ cmpt 4064  βŸΆwf 5212  β€˜cfv 5216  (class class class)co 5874  β„cr 7809  1c1 7811   + caddc 7813   Β· cmul 7815   < clt 7991   ≀ cle 7992   / cdiv 8628  β„•cn 8918  β„€cz 9252  β„€β‰₯cuz 9527  β„+crp 9652
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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-sep 4121  ax-pow 4174  ax-pr 4209  ax-un 4433  ax-setind 4536  ax-cnex 7901  ax-resscn 7902  ax-1cn 7903  ax-1re 7904  ax-icn 7905  ax-addcl 7906  ax-addrcl 7907  ax-mulcl 7908  ax-mulrcl 7909  ax-addcom 7910  ax-mulcom 7911  ax-addass 7912  ax-mulass 7913  ax-distr 7914  ax-i2m1 7915  ax-0lt1 7916  ax-1rid 7917  ax-0id 7918  ax-rnegex 7919  ax-precex 7920  ax-cnre 7921  ax-pre-ltirr 7922  ax-pre-ltwlin 7923  ax-pre-lttrn 7924  ax-pre-apti 7925  ax-pre-ltadd 7926  ax-pre-mulgt0 7927  ax-pre-mulext 7928
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2739  df-sbc 2963  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-pw 3577  df-sn 3598  df-pr 3599  df-op 3601  df-uni 3810  df-int 3845  df-br 4004  df-opab 4065  df-mpt 4066  df-id 4293  df-po 4296  df-iso 4297  df-xp 4632  df-rel 4633  df-cnv 4634  df-co 4635  df-dm 4636  df-rn 4637  df-res 4638  df-ima 4639  df-iota 5178  df-fun 5218  df-fn 5219  df-f 5220  df-fv 5224  df-riota 5830  df-ov 5877  df-oprab 5878  df-mpo 5879  df-pnf 7993  df-mnf 7994  df-xr 7995  df-ltxr 7996  df-le 7997  df-sub 8129  df-neg 8130  df-reap 8531  df-ap 8538  df-div 8629  df-inn 8919  df-n0 9176  df-z 9253  df-uz 9528  df-rp 9653
This theorem is referenced by:  cvg1nlemres  10993
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