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Theorem cvg1nlemcau 11006
Description: Lemma for cvg1n 11008. 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 8981 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝑛 Β· 𝑍) ∈ β„•)
73, 6ffvelcdmd 5665 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) ∈ ℝ)
8 oveq1 5895 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑛 β†’ (𝑗 Β· 𝑍) = (𝑛 Β· 𝑍))
98fveq2d 5531 . . . . . . . 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 5605 . . . . . . 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 2264 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΊβ€˜π‘›) ∈ ℝ)
14 eluznn 9613 . . . . . . . . 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 8981 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (π‘˜ Β· 𝑍) ∈ β„•)
173, 16ffvelcdmd 5665 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) ∈ ℝ)
18 oveq1 5895 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = π‘˜ β†’ (𝑗 Β· 𝑍) = (π‘˜ Β· 𝑍))
1918fveq2d 5531 . . . . . . . . 9 (𝑗 = π‘˜ β†’ (πΉβ€˜(𝑗 Β· 𝑍)) = (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)))
2019, 10fvmptg 5605 . . . . . . . 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 2264 . . . . . 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 9709 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝐢 ∈ ℝ)
2524ad2antrr 488 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝐢 ∈ ℝ)
2625, 6nndivred 8982 . . . . . 6 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)) ∈ ℝ)
2722, 26readdcld 8000 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘˜) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∈ ℝ)
281nnrecred 8979 . . . . . 6 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
2922, 28readdcld 8000 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘˜) + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
30 fveq2 5527 . . . . . . . . . . . 12 (𝑏 = (π‘˜ Β· 𝑍) β†’ (πΉβ€˜π‘) = (πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)))
3130oveq1d 5903 . . . . . . . . . . 11 (𝑏 = (π‘˜ Β· 𝑍) β†’ ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) = ((πΉβ€˜(π‘˜ Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))
3231breq2d 4027 . . . . . . . . . 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 4025 . . . . . . . . . 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 5527 . . . . . . . . . . 11 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ (β„€β‰₯β€˜π‘Ž) = (β„€β‰₯β€˜(𝑛 Β· 𝑍)))
36 fveq2 5527 . . . . . . . . . . . . 13 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ (πΉβ€˜π‘Ž) = (πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)))
37 oveq2 5896 . . . . . . . . . . . . . 14 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ (𝐢 / π‘Ž) = (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍)))
3837oveq2d 5904 . . . . . . . . . . . . 13 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)) = ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))
3936, 38breq12d 4028 . . . . . . . . . . . 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 5906 . . . . . . . . . . . . 13 (π‘Ž = (𝑛 Β· 𝑍) β†’ ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž)) = ((πΉβ€˜(𝑛 Β· 𝑍)) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))))
4140breq2d 4027 . . . . . . . . . . . 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 2695 . . . . . . . . . 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 5527 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (π‘˜ = 𝑏 β†’ (πΉβ€˜π‘˜) = (πΉβ€˜π‘))
4645oveq1d 5903 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (π‘˜ = 𝑏 β†’ ((πΉβ€˜π‘˜) + (𝐢 / 𝑛)) = ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛)))
4746breq2d 4027 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (π‘˜ = 𝑏 β†’ ((πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘˜) + (𝐢 / 𝑛)) ↔ (πΉβ€˜π‘›) < ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛))))
4845breq1d 4025 . . . . . . . . . . . . . . . 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 2715 . . . . . . . . . . . . . 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 2493 . . . . . . . . . . . . 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 5527 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = π‘Ž β†’ (β„€β‰₯β€˜π‘›) = (β„€β‰₯β€˜π‘Ž))
53 fveq2 5527 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = π‘Ž β†’ (πΉβ€˜π‘›) = (πΉβ€˜π‘Ž))
54 oveq2 5896 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 = π‘Ž β†’ (𝐢 / 𝑛) = (𝐢 / π‘Ž))
5554oveq2d 5904 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = π‘Ž β†’ ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / 𝑛)) = ((πΉβ€˜π‘) + (𝐢 / π‘Ž)))
5653, 55breq12d 4028 . . . . . . . . . . . . . . . 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 5906 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = π‘Ž β†’ ((πΉβ€˜π‘›) + (𝐢 / 𝑛)) = ((πΉβ€˜π‘Ž) + (𝐢 / π‘Ž)))
5857breq2d 4027 . . . . . . . . . . . . . . . 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 2695 . . . . . . . . . . . . . 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 2715 . . . . . . . . . . . . 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 2858 . . . . . . . . 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 9553 . . . . . . . . . . . 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 8945 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑛 ∈ ℝ)
6915nnred 8945 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ π‘˜ ∈ ℝ)
705nnrpd 9707 . . . . . . . . . . . 12 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑍 ∈ ℝ+)
7168, 69, 70lemul1d 9753 . . . . . . . . . . 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 9387 . . . . . . . . . . 11 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝑛 Β· 𝑍) ∈ β„€)
7416nnzd 9387 . . . . . . . . . . 11 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (π‘˜ Β· 𝑍) ∈ β„€)
75 eluz 9554 . . . . . . . . . . 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 2858 . . . . . . . 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 5903 . . . . . . . . . 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 4027 . . . . . . . . 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 4025 . . . . . . . . 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 4025 . . . . . . . 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 5903 . . . . . . . . 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 4027 . . . . . . . 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 8945 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑍 ∈ ℝ)
911nnrpd 9707 . . . . . . . 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 9765 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝐢 Β· 𝑛) < (𝑍 Β· 𝑛))
956nncnd 8946 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝑛 Β· 𝑍) ∈ β„‚)
9695mulid2d 7989 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (1 Β· (𝑛 Β· 𝑍)) = (𝑛 Β· 𝑍))
9796breq2d 4027 . . . . . . . 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 7985 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 1 ∈ ℝ)
996nnrpd 9707 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝑛 Β· 𝑍) ∈ ℝ+)
10025, 91, 98, 99lt2mul2divd 9778 . . . . . . . 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 8946 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑛 ∈ β„‚)
1025nncnd 8946 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ 𝑍 ∈ β„‚)
103101, 102mulcomd 7992 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (𝑛 Β· 𝑍) = (𝑍 Β· 𝑛))
104103breq2d 4027 . . . . . . . 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 8392 . . . . 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 8096 . . . 4 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ (πΊβ€˜π‘›) < ((πΊβ€˜π‘˜) + (1 / 𝑛)))
10913, 26readdcld 8000 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ β„•) ∧ π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ ((πΊβ€˜π‘›) + (𝐢 / (𝑛 Β· 𝑍))) ∈ ℝ)
11013, 28readdcld 8000 . . . . 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 8392 . . . . 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 8096 . . . 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 2560 . 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 2560 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 1363   ∈ wcel 2158  βˆ€wral 2465   class class class wbr 4015   ↦ cmpt 4076  βŸΆwf 5224  β€˜cfv 5228  (class class class)co 5888  β„cr 7823  1c1 7825   + caddc 7827   Β· cmul 7829   < clt 8005   ≀ cle 8006   / cdiv 8642  β„•cn 8932  β„€cz 9266  β„€β‰₯cuz 9541  β„+crp 9666
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 1457  ax-7 1458  ax-gen 1459  ax-ie1 1503  ax-ie2 1504  ax-8 1514  ax-10 1515  ax-11 1516  ax-i12 1517  ax-bndl 1519  ax-4 1520  ax-17 1536  ax-i9 1540  ax-ial 1544  ax-i5r 1545  ax-13 2160  ax-14 2161  ax-ext 2169  ax-sep 4133  ax-pow 4186  ax-pr 4221  ax-un 4445  ax-setind 4548  ax-cnex 7915  ax-resscn 7916  ax-1cn 7917  ax-1re 7918  ax-icn 7919  ax-addcl 7920  ax-addrcl 7921  ax-mulcl 7922  ax-mulrcl 7923  ax-addcom 7924  ax-mulcom 7925  ax-addass 7926  ax-mulass 7927  ax-distr 7928  ax-i2m1 7929  ax-0lt1 7930  ax-1rid 7931  ax-0id 7932  ax-rnegex 7933  ax-precex 7934  ax-cnre 7935  ax-pre-ltirr 7936  ax-pre-ltwlin 7937  ax-pre-lttrn 7938  ax-pre-apti 7939  ax-pre-ltadd 7940  ax-pre-mulgt0 7941  ax-pre-mulext 7942
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 980  df-3an 981  df-tru 1366  df-fal 1369  df-nf 1471  df-sb 1773  df-eu 2039  df-mo 2040  df-clab 2174  df-cleq 2180  df-clel 2183  df-nfc 2318  df-ne 2358  df-nel 2453  df-ral 2470  df-rex 2471  df-reu 2472  df-rmo 2473  df-rab 2474  df-v 2751  df-sbc 2975  df-dif 3143  df-un 3145  df-in 3147  df-ss 3154  df-pw 3589  df-sn 3610  df-pr 3611  df-op 3613  df-uni 3822  df-int 3857  df-br 4016  df-opab 4077  df-mpt 4078  df-id 4305  df-po 4308  df-iso 4309  df-xp 4644  df-rel 4645  df-cnv 4646  df-co 4647  df-dm 4648  df-rn 4649  df-res 4650  df-ima 4651  df-iota 5190  df-fun 5230  df-fn 5231  df-f 5232  df-fv 5236  df-riota 5844  df-ov 5891  df-oprab 5892  df-mpo 5893  df-pnf 8007  df-mnf 8008  df-xr 8009  df-ltxr 8010  df-le 8011  df-sub 8143  df-neg 8144  df-reap 8545  df-ap 8552  df-div 8643  df-inn 8933  df-n0 9190  df-z 9267  df-uz 9542  df-rp 9667
This theorem is referenced by:  cvg1nlemres  11007
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