Theorem ef0lem 12021

Description: The series defining the exponential function converges in the (trivial) case of a zero argument. (Contributed by Steve Rodriguez, 7-Jun-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 28-Apr-2014.)

Hypothesis

Ref	Expression
efcllem.1	⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝐴↑𝑛) / (!‘𝑛)))

Assertion

Ref	Expression
ef0lem	⊢ (𝐴 = 0 → seq0( + , 𝐹) ⇝ 1)

Distinct variable group:   𝐴,𝑛

Allowed substitution hint:   𝐹(𝑛)

Proof of Theorem ef0lem

Dummy variables 𝑘 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpr 110	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0))
2		nn0uz 9696	. . . . . 6 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
3	1, 2	eleqtrrdi 2300	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
4		elnn0 9310	. . . . 5 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 ↔ (𝑘 ∈ ℕ ∨ 𝑘 = 0))
5	3, 4	sylib 122	. . . 4 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → (𝑘 ∈ ℕ ∨ 𝑘 = 0))
6		0cnd 8078	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 = 0 → 0 ∈ ℂ)
7		eleq1 2269	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 = 0 → (𝐴 ∈ ℂ ↔ 0 ∈ ℂ))
8	6, 7	mpbird 167	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 = 0 → 𝐴 ∈ ℂ)
9		nnnn0 9315	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
10	9	adantl 277	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈ ℕ0)
11		efcllem.1	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝐴↑𝑛) / (!‘𝑛)))
12	11	eftvalcn 12018	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) = ((𝐴↑𝑘) / (!‘𝑘)))
13	8, 10, 12	syl2an2r 595	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) = ((𝐴↑𝑘) / (!‘𝑘)))
14		oveq1 5961	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 = 0 → (𝐴↑𝑘) = (0↑𝑘))
15		0exp 10732	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (0↑𝑘) = 0)
16	14, 15	sylan9eq 2259	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴↑𝑘) = 0)
17	16	oveq1d 5969	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐴↑𝑘) / (!‘𝑘)) = (0 / (!‘𝑘)))
18		faccl 10893	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → (!‘𝑘) ∈ ℕ)
19		nncn 9057	. . . . . . . . 9 ⊢ ((!‘𝑘) ∈ ℕ → (!‘𝑘) ∈ ℂ)
20		nnap0 9078	. . . . . . . . 9 ⊢ ((!‘𝑘) ∈ ℕ → (!‘𝑘) # 0)
21	19, 20	div0apd 8873	. . . . . . . 8 ⊢ ((!‘𝑘) ∈ ℕ → (0 / (!‘𝑘)) = 0)
22	10, 18, 21	3syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (0 / (!‘𝑘)) = 0)
23	13, 17, 22	3eqtrd 2243	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) = 0)
24		nnne0 9077	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ≠ 0)
25		velsn 3652	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ {0} ↔ 𝑘 = 0)
26	25	necon3bbii 2414	. . . . . . . . 9 ⊢ (¬ 𝑘 ∈ {0} ↔ 𝑘 ≠ 0)
27	24, 26	sylibr 134	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → ¬ 𝑘 ∈ {0})
28	27	adantl 277	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ¬ 𝑘 ∈ {0})
29	28	iffalsed 3583	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → if(𝑘 ∈ {0}, 1, 0) = 0)
30	23, 29	eqtr4d 2242	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) = if(𝑘 ∈ {0}, 1, 0))
31		fveq2 5586	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = 0 → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘0))
32		0nn0 9323	. . . . . . . . . 10 ⊢ 0 ∈ ℕ0
33	11	eftvalcn 12018	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 0 ∈ ℕ0) → (𝐹‘0) = ((𝐴↑0) / (!‘0)))
34	8, 32, 33	sylancl 413	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 = 0 → (𝐹‘0) = ((𝐴↑0) / (!‘0)))
35		oveq1 5961	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 = 0 → (𝐴↑0) = (0↑0))
36		0exp0e1 10702	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (0↑0) = 1
37	35, 36	eqtrdi 2255	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 = 0 → (𝐴↑0) = 1)
38	37	oveq1d 5969	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 = 0 → ((𝐴↑0) / (!‘0)) = (1 / (!‘0)))
39	34, 38	eqtrd 2239	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 = 0 → (𝐹‘0) = (1 / (!‘0)))
40		fac0 10886	. . . . . . . . . 10 ⊢ (!‘0) = 1
41	40	oveq2i 5965	. . . . . . . . 9 ⊢ (1 / (!‘0)) = (1 / 1)
42		1div1e1 8790	. . . . . . . . 9 ⊢ (1 / 1) = 1
43	41, 42	eqtr2i 2228	. . . . . . . 8 ⊢ 1 = (1 / (!‘0))
44	39, 43	eqtr4di 2257	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 = 0 → (𝐹‘0) = 1)
45	31, 44	sylan9eqr 2261	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 = 0) → (𝐹‘𝑘) = 1)
46		simpr 110	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 = 0) → 𝑘 = 0)
47	46, 25	sylibr 134	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 = 0) → 𝑘 ∈ {0})
48	47	iftrued 3580	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 = 0) → if(𝑘 ∈ {0}, 1, 0) = 1)
49	45, 48	eqtr4d 2242	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 = 0) → (𝐹‘𝑘) = if(𝑘 ∈ {0}, 1, 0))
50	30, 49	jaodan 799	. . . 4 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ (𝑘 ∈ ℕ ∨ 𝑘 = 0)) → (𝐹‘𝑘) = if(𝑘 ∈ {0}, 1, 0))
51	5, 50	syldan 282	. . 3 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → (𝐹‘𝑘) = if(𝑘 ∈ {0}, 1, 0))
52	32, 2	eleqtri 2281	. . . 4 ⊢ 0 ∈ (ℤ≥‘0)
53	52	a1i 9	. . 3 ⊢ (𝐴 = 0 → 0 ∈ (ℤ≥‘0))
54		1cnd 8101	. . 3 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ {0}) → 1 ∈ ℂ)
55	25	biimpri 133	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = 0 → 𝑘 ∈ {0})
56	27, 55	orim12i 761	. . . . . 6 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∨ 𝑘 = 0) → (¬ 𝑘 ∈ {0} ∨ 𝑘 ∈ {0}))
57	5, 56	syl 14	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → (¬ 𝑘 ∈ {0} ∨ 𝑘 ∈ {0}))
58	57	orcomd 731	. . . 4 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → (𝑘 ∈ {0} ∨ ¬ 𝑘 ∈ {0}))
59		df-dc 837	. . . 4 ⊢ (DECID 𝑘 ∈ {0} ↔ (𝑘 ∈ {0} ∨ ¬ 𝑘 ∈ {0}))
60	58, 59	sylibr 134	. . 3 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → DECID 𝑘 ∈ {0})
61		0z 9396	. . . . . 6 ⊢ 0 ∈ ℤ
62		fzsn 10201	. . . . . 6 ⊢ (0 ∈ ℤ → (0...0) = {0})
63	61, 62	ax-mp 5	. . . . 5 ⊢ (0...0) = {0}
64	63	eqimss2i 3252	. . . 4 ⊢ {0} ⊆ (0...0)
65	64	a1i 9	. . 3 ⊢ (𝐴 = 0 → {0} ⊆ (0...0))
66	51, 53, 54, 60, 65	fsum3cvg2 11755	. 2 ⊢ (𝐴 = 0 → seq0( + , 𝐹) ⇝ (seq0( + , 𝐹)‘0))
67	61	a1i 9	. . . 4 ⊢ (𝐴 = 0 → 0 ∈ ℤ)
68	8, 3, 12	syl2an2r 595	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → (𝐹‘𝑘) = ((𝐴↑𝑘) / (!‘𝑘)))
69		eftcl 12015	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝐴↑𝑘) / (!‘𝑘)) ∈ ℂ)
70	8, 3, 69	syl2an2r 595	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → ((𝐴↑𝑘) / (!‘𝑘)) ∈ ℂ)
71	68, 70	eqeltrd 2283	. . . 4 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
72		addcl 8063	. . . . 5 ⊢ ((𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (𝑘 + 𝑦) ∈ ℂ)
73	72	adantl 277	. . . 4 ⊢ ((𝐴 = 0 ∧ (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ)) → (𝑘 + 𝑦) ∈ ℂ)
74	67, 71, 73	seq3-1 10620	. . 3 ⊢ (𝐴 = 0 → (seq0( + , 𝐹)‘0) = (𝐹‘0))
75	74, 44	eqtrd 2239	. 2 ⊢ (𝐴 = 0 → (seq0( + , 𝐹)‘0) = 1)
76	66, 75	breqtrd 4074	1 ⊢ (𝐴 = 0 → seq0( + , 𝐹) ⇝ 1)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ∨ wo 710  DECID wdc 836   = wceq 1373   ∈ wcel 2177   ≠ wne 2377   ⊆ wss 3168  ifcif 3573  {csn 3635   class class class wbr 4048   ↦ cmpt 4110  ‘cfv 5277  (class class class)co 5954  ℂcc 7936  0cc0 7938  1c1 7939   + caddc 7941   / cdiv 8758  ℕcn 9049  ℕ₀cn0 9308  ℤcz 9385  ℤ_≥cuz 9661  ...cfz 10143  seqcseq 10605  ↑cexp 10696  !cfa 10883   ⇝ cli 11639

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 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2179  ax-14 2180  ax-ext 2188  ax-coll 4164  ax-sep 4167  ax-nul 4175  ax-pow 4223  ax-pr 4258  ax-un 4485  ax-setind 4590  ax-iinf 4641  ax-cnex 8029  ax-resscn 8030  ax-1cn 8031  ax-1re 8032  ax-icn 8033  ax-addcl 8034  ax-addrcl 8035  ax-mulcl 8036  ax-mulrcl 8037  ax-addcom 8038  ax-mulcom 8039  ax-addass 8040  ax-mulass 8041  ax-distr 8042  ax-i2m1 8043  ax-0lt1 8044  ax-1rid 8045  ax-0id 8046  ax-rnegex 8047  ax-precex 8048  ax-cnre 8049  ax-pre-ltirr 8050  ax-pre-ltwlin 8051  ax-pre-lttrn 8052  ax-pre-apti 8053  ax-pre-ltadd 8054  ax-pre-mulgt0 8055  ax-pre-mulext 8056

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 837  df-3or 982  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2193  df-cleq 2199  df-clel 2202  df-nfc 2338  df-ne 2378  df-nel 2473  df-ral 2490  df-rex 2491  df-reu 2492  df-rmo 2493  df-rab 2494  df-v 2775  df-sbc 3001  df-csb 3096  df-dif 3170  df-un 3172  df-in 3174  df-ss 3181  df-nul 3463  df-if 3574  df-pw 3620  df-sn 3641  df-pr 3642  df-op 3644  df-uni 3854  df-int 3889  df-iun 3932  df-br 4049  df-opab 4111  df-mpt 4112  df-tr 4148  df-id 4345  df-po 4348  df-iso 4349  df-iord 4418  df-on 4420  df-ilim 4421  df-suc 4423  df-iom 4644  df-xp 4686  df-rel 4687  df-cnv 4688  df-co 4689  df-dm 4690  df-rn 4691  df-res 4692  df-ima 4693  df-iota 5238  df-fun 5279  df-fn 5280  df-f 5281  df-f1 5282  df-fo 5283  df-f1o 5284  df-fv 5285  df-riota 5909  df-ov 5957  df-oprab 5958  df-mpo 5959  df-1st 6236  df-2nd 6237  df-recs 6401  df-frec 6487  df-pnf 8122  df-mnf 8123  df-xr 8124  df-ltxr 8125  df-le 8126  df-sub 8258  df-neg 8259  df-reap 8661  df-ap 8668  df-div 8759  df-inn 9050  df-2 9108  df-n0 9309  df-z 9386  df-uz 9662  df-rp 9789  df-fz 10144  df-seqfrec 10606  df-exp 10697  df-fac 10884  df-cj 11203  df-rsqrt 11359  df-abs 11360  df-clim 11640

This theorem is referenced by:  ef0  12033