Proof of Theorem cvgratnnlemfm
Step | Hyp | Ref
| Expression |
1 | | fveq2 5486 |
. . . . 5
⊢ (𝑘 = 𝑀 → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑀)) |
2 | 1 | eleq1d 2235 |
. . . 4
⊢ (𝑘 = 𝑀 → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘𝑀) ∈ ℂ)) |
3 | | cvgratnn.6 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ) |
4 | 3 | ralrimiva 2539 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ) |
5 | | cvgratnnlemfm.m |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ) |
6 | 2, 4, 5 | rspcdva 2835 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝑀) ∈ ℂ) |
7 | 6 | abscld 11123 |
. 2
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘𝑀)) ∈ ℝ) |
8 | | cvgratnn.3 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ) |
9 | | cvgratnn.gt0 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 0 < 𝐴) |
10 | 8, 9 | gt0ap0d 8527 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝐴 # 0) |
11 | 8, 10 | rerecclapd 8730 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (1 / 𝐴) ∈ ℝ) |
12 | | 1red 7914 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℝ) |
13 | 11, 12 | resubcld 8279 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((1 / 𝐴) − 1) ∈
ℝ) |
14 | | cvgratnn.4 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝐴 < 1) |
15 | 8, 9 | elrpd 9629 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈
ℝ+) |
16 | 15 | reclt1d 9646 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝐴 < 1 ↔ 1 < (1 / 𝐴))) |
17 | 14, 16 | mpbid 146 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 1 < (1 / 𝐴)) |
18 | 12, 11 | posdifd 8430 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (1 < (1 / 𝐴) ↔ 0 < ((1 / 𝐴) − 1))) |
19 | 17, 18 | mpbid 146 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 0 < ((1 / 𝐴) − 1)) |
20 | 13, 19 | elrpd 9629 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / 𝐴) − 1) ∈
ℝ+) |
21 | 20 | rpreccld 9643 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (1 / ((1 / 𝐴) − 1)) ∈
ℝ+) |
22 | 21, 15 | rpdivcld 9650 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) ∈
ℝ+) |
23 | 22 | rpred 9632 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) ∈
ℝ) |
24 | | fveq2 5486 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑘 = 1 → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘1)) |
25 | 24 | eleq1d 2235 |
. . . . . 6
⊢ (𝑘 = 1 → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘1) ∈ ℂ)) |
26 | | 1nn 8868 |
. . . . . . 7
⊢ 1 ∈
ℕ |
27 | 26 | a1i 9 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℕ) |
28 | 25, 4, 27 | rspcdva 2835 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝐹‘1) ∈ ℂ) |
29 | 28 | abscld 11123 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘1)) ∈
ℝ) |
30 | 23, 29 | remulcld 7929 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) ∈
ℝ) |
31 | 30, 5 | nndivred 8907 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) / 𝑀) ∈ ℝ) |
32 | | peano2re 8034 |
. . . . 5
⊢
((abs‘(𝐹‘1)) ∈ ℝ →
((abs‘(𝐹‘1)) +
1) ∈ ℝ) |
33 | 29, 32 | syl 14 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘1)) + 1) ∈
ℝ) |
34 | 23, 33 | remulcld 7929 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · ((abs‘(𝐹‘1)) + 1)) ∈
ℝ) |
35 | 34, 5 | nndivred 8907 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · ((abs‘(𝐹‘1)) + 1)) / 𝑀) ∈
ℝ) |
36 | | nnm1nn0 9155 |
. . . . . 6
⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀 − 1) ∈
ℕ0) |
37 | 5, 36 | syl 14 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝑀 − 1) ∈
ℕ0) |
38 | 8, 37 | reexpcld 10605 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝐴↑(𝑀 − 1)) ∈
ℝ) |
39 | 29, 38 | remulcld 7929 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘1)) · (𝐴↑(𝑀 − 1))) ∈
ℝ) |
40 | | cvgratnn.7 |
. . . 4
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (abs‘(𝐹‘(𝑘 + 1))) ≤ (𝐴 · (abs‘(𝐹‘𝑘)))) |
41 | 8, 14, 9, 3, 40, 5 | cvgratnnlemnexp 11465 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘𝑀)) ≤ ((abs‘(𝐹‘1)) · (𝐴↑(𝑀 − 1)))) |
42 | 23, 5 | nndivred 8907 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀) ∈ ℝ) |
43 | 28 | absge0d 11126 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → 0 ≤ (abs‘(𝐹‘1))) |
44 | 8 | recnd 7927 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ) |
45 | 5 | nnzd 9312 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ) |
46 | 44, 10, 45 | expm1apd 10598 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝐴↑(𝑀 − 1)) = ((𝐴↑𝑀) / 𝐴)) |
47 | 5 | nnnn0d 9167 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈
ℕ0) |
48 | 8, 47 | reexpcld 10605 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝐴↑𝑀) ∈ ℝ) |
49 | 21 | rpred 9632 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (1 / ((1 / 𝐴) − 1)) ∈
ℝ) |
50 | 49, 5 | nndivred 8907 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝑀) ∈
ℝ) |
51 | 8, 14, 9, 5 | cvgratnnlembern 11464 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝐴↑𝑀) < ((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝑀)) |
52 | 48, 50, 15, 51 | ltdiv1dd 9690 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((𝐴↑𝑀) / 𝐴) < (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝑀) / 𝐴)) |
53 | 46, 52 | eqbrtrd 4004 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝐴↑(𝑀 − 1)) < (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝑀) / 𝐴)) |
54 | 49 | recnd 7927 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (1 / ((1 / 𝐴) − 1)) ∈
ℂ) |
55 | 5 | nncnd 8871 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ) |
56 | 5 | nnap0d 8903 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝑀 # 0) |
57 | 54, 55, 44, 56, 10 | divdiv32apd 8712 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝑀) / 𝐴) = (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀)) |
58 | 53, 57 | breqtrd 4008 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐴↑(𝑀 − 1)) < (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀)) |
59 | 38, 42, 58 | ltled 8017 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝐴↑(𝑀 − 1)) ≤ (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀)) |
60 | 38, 42, 29, 43, 59 | lemul2ad 8835 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘1)) · (𝐴↑(𝑀 − 1))) ≤ ((abs‘(𝐹‘1)) · (((1 / ((1 /
𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀))) |
61 | 29 | recnd 7927 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘1)) ∈
ℂ) |
62 | 23 | recnd 7927 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) ∈
ℂ) |
63 | 61, 62 | mulcomd 7920 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘1)) · ((1 / ((1 /
𝐴) − 1)) / 𝐴)) = (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1)))) |
64 | 63 | oveq1d 5857 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((abs‘(𝐹‘1)) · ((1 / ((1 /
𝐴) − 1)) / 𝐴)) / 𝑀) = ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) / 𝑀)) |
65 | 61, 62, 55, 56 | divassapd 8722 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((abs‘(𝐹‘1)) · ((1 / ((1 /
𝐴) − 1)) / 𝐴)) / 𝑀) = ((abs‘(𝐹‘1)) · (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀))) |
66 | 64, 65 | eqtr3d 2200 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) / 𝑀) = ((abs‘(𝐹‘1)) · (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀))) |
67 | 60, 66 | breqtrrd 4010 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘1)) · (𝐴↑(𝑀 − 1))) ≤ ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) / 𝑀)) |
68 | 7, 39, 31, 41, 67 | letrd 8022 |
. 2
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘𝑀)) ≤ ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) / 𝑀)) |
69 | 5 | nnrpd 9630 |
. . 3
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈
ℝ+) |
70 | 29 | ltp1d 8825 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘1)) <
((abs‘(𝐹‘1)) +
1)) |
71 | 29, 33, 22, 70 | ltmul2dd 9689 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) < (((1 / ((1 /
𝐴) − 1)) / 𝐴) · ((abs‘(𝐹‘1)) +
1))) |
72 | 30, 34, 69, 71 | ltdiv1dd 9690 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) / 𝑀) < ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · ((abs‘(𝐹‘1)) + 1)) / 𝑀)) |
73 | 7, 31, 35, 68, 72 | lelttrd 8023 |
1
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘𝑀)) < ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · ((abs‘(𝐹‘1)) + 1)) / 𝑀)) |