Proof of Theorem cvgratnnlemfm
| Step | Hyp | Ref
| Expression |
| 1 | | fveq2 5561 |
. . . . 5
⊢ (𝑘 = 𝑀 → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑀)) |
| 2 | 1 | eleq1d 2265 |
. . . 4
⊢ (𝑘 = 𝑀 → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘𝑀) ∈ ℂ)) |
| 3 | | cvgratnn.6 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ) |
| 4 | 3 | ralrimiva 2570 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ) |
| 5 | | cvgratnnlemfm.m |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ) |
| 6 | 2, 4, 5 | rspcdva 2873 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝑀) ∈ ℂ) |
| 7 | 6 | abscld 11363 |
. 2
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘𝑀)) ∈ ℝ) |
| 8 | | cvgratnn.3 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ) |
| 9 | | cvgratnn.gt0 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 0 < 𝐴) |
| 10 | 8, 9 | gt0ap0d 8673 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝐴 # 0) |
| 11 | 8, 10 | rerecclapd 8878 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (1 / 𝐴) ∈ ℝ) |
| 12 | | 1red 8058 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℝ) |
| 13 | 11, 12 | resubcld 8424 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((1 / 𝐴) − 1) ∈
ℝ) |
| 14 | | cvgratnn.4 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝐴 < 1) |
| 15 | 8, 9 | elrpd 9785 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈
ℝ+) |
| 16 | 15 | reclt1d 9802 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝐴 < 1 ↔ 1 < (1 / 𝐴))) |
| 17 | 14, 16 | mpbid 147 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 1 < (1 / 𝐴)) |
| 18 | 12, 11 | posdifd 8576 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (1 < (1 / 𝐴) ↔ 0 < ((1 / 𝐴) − 1))) |
| 19 | 17, 18 | mpbid 147 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 0 < ((1 / 𝐴) − 1)) |
| 20 | 13, 19 | elrpd 9785 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / 𝐴) − 1) ∈
ℝ+) |
| 21 | 20 | rpreccld 9799 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (1 / ((1 / 𝐴) − 1)) ∈
ℝ+) |
| 22 | 21, 15 | rpdivcld 9806 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) ∈
ℝ+) |
| 23 | 22 | rpred 9788 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) ∈
ℝ) |
| 24 | | fveq2 5561 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑘 = 1 → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘1)) |
| 25 | 24 | eleq1d 2265 |
. . . . . 6
⊢ (𝑘 = 1 → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘1) ∈ ℂ)) |
| 26 | | 1nn 9018 |
. . . . . . 7
⊢ 1 ∈
ℕ |
| 27 | 26 | a1i 9 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℕ) |
| 28 | 25, 4, 27 | rspcdva 2873 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝐹‘1) ∈ ℂ) |
| 29 | 28 | abscld 11363 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘1)) ∈
ℝ) |
| 30 | 23, 29 | remulcld 8074 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) ∈
ℝ) |
| 31 | 30, 5 | nndivred 9057 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) / 𝑀) ∈ ℝ) |
| 32 | | peano2re 8179 |
. . . . 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 8074 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · ((abs‘(𝐹‘1)) + 1)) ∈
ℝ) |
| 35 | 34, 5 | nndivred 9057 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · ((abs‘(𝐹‘1)) + 1)) / 𝑀) ∈
ℝ) |
| 36 | | nnm1nn0 9307 |
. . . . . 6
⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀 − 1) ∈
ℕ0) |
| 37 | 5, 36 | syl 14 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝑀 − 1) ∈
ℕ0) |
| 38 | 8, 37 | reexpcld 10799 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝐴↑(𝑀 − 1)) ∈
ℝ) |
| 39 | 29, 38 | remulcld 8074 |
. . 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 11706 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘𝑀)) ≤ ((abs‘(𝐹‘1)) · (𝐴↑(𝑀 − 1)))) |
| 42 | 23, 5 | nndivred 9057 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀) ∈ ℝ) |
| 43 | 28 | absge0d 11366 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → 0 ≤ (abs‘(𝐹‘1))) |
| 44 | 8 | recnd 8072 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ) |
| 45 | 5 | nnzd 9464 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ) |
| 46 | 44, 10, 45 | expm1apd 10792 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝐴↑(𝑀 − 1)) = ((𝐴↑𝑀) / 𝐴)) |
| 47 | 5 | nnnn0d 9319 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈
ℕ0) |
| 48 | 8, 47 | reexpcld 10799 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝐴↑𝑀) ∈ ℝ) |
| 49 | 21 | rpred 9788 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (1 / ((1 / 𝐴) − 1)) ∈
ℝ) |
| 50 | 49, 5 | nndivred 9057 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝑀) ∈
ℝ) |
| 51 | 8, 14, 9, 5 | cvgratnnlembern 11705 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝐴↑𝑀) < ((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝑀)) |
| 52 | 48, 50, 15, 51 | ltdiv1dd 9846 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((𝐴↑𝑀) / 𝐴) < (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝑀) / 𝐴)) |
| 53 | 46, 52 | eqbrtrd 4056 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝐴↑(𝑀 − 1)) < (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝑀) / 𝐴)) |
| 54 | 49 | recnd 8072 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (1 / ((1 / 𝐴) − 1)) ∈
ℂ) |
| 55 | 5 | nncnd 9021 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ) |
| 56 | 5 | nnap0d 9053 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝑀 # 0) |
| 57 | 54, 55, 44, 56, 10 | divdiv32apd 8860 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝑀) / 𝐴) = (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀)) |
| 58 | 53, 57 | breqtrd 4060 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐴↑(𝑀 − 1)) < (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀)) |
| 59 | 38, 42, 58 | ltled 8162 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝐴↑(𝑀 − 1)) ≤ (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀)) |
| 60 | 38, 42, 29, 43, 59 | lemul2ad 8984 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘1)) · (𝐴↑(𝑀 − 1))) ≤ ((abs‘(𝐹‘1)) · (((1 / ((1 /
𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀))) |
| 61 | 29 | recnd 8072 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘1)) ∈
ℂ) |
| 62 | 23 | recnd 8072 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) ∈
ℂ) |
| 63 | 61, 62 | mulcomd 8065 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘1)) · ((1 / ((1 /
𝐴) − 1)) / 𝐴)) = (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1)))) |
| 64 | 63 | oveq1d 5940 |
. . . . 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 8870 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((abs‘(𝐹‘1)) · ((1 / ((1 /
𝐴) − 1)) / 𝐴)) / 𝑀) = ((abs‘(𝐹‘1)) · (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀))) |
| 66 | 64, 65 | eqtr3d 2231 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) / 𝑀) = ((abs‘(𝐹‘1)) · (((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) / 𝑀))) |
| 67 | 60, 66 | breqtrrd 4062 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘1)) · (𝐴↑(𝑀 − 1))) ≤ ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) / 𝑀)) |
| 68 | 7, 39, 31, 41, 67 | letrd 8167 |
. 2
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘𝑀)) ≤ ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · (abs‘(𝐹‘1))) / 𝑀)) |
| 69 | 5 | nnrpd 9786 |
. . 3
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈
ℝ+) |
| 70 | 29 | ltp1d 8974 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘1)) <
((abs‘(𝐹‘1)) +
1)) |
| 71 | 29, 33, 22, 70 | ltmul2dd 9845 |
. . 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 9846 |
. 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 8168 |
1
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘𝑀)) < ((((1 / ((1 / 𝐴) − 1)) / 𝐴) · ((abs‘(𝐹‘1)) + 1)) / 𝑀)) |