Theorem expcnvre 12087

Description: A sequence of powers of a nonnegative real number less than one converges to zero. (Contributed by Jim Kingdon, 28-Oct-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
expcnvre.ar	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
expcnvre.a1	⊢ (𝜑 → 𝐴 < 1)
expcnvre.a0	⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝐴)

Assertion

Ref	Expression
expcnvre	⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴↑𝑛)) ⇝ 0)

Distinct variable group:   𝐴,𝑛

Allowed substitution hint:   𝜑(𝑛)

Proof of Theorem expcnvre

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		expcnvre.ar	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
2		1red 8199	. . 3 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
3		expcnvre.a1	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 < 1)
4		qbtwnre 10522	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 1) → ∃𝑥 ∈ ℚ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))
5	1, 2, 3, 4	syl3anc 1273	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℚ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))
6		nn0uz 9796	. . 3 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
7		0zd 9496	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → 0 ∈ ℤ)
8		qre 9864	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ℚ → 𝑥 ∈ ℝ)
9	8	ad2antrl 490	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → 𝑥 ∈ ℝ)
10	9	recnd 8213	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → 𝑥 ∈ ℂ)
11		0red 8185	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → 0 ∈ ℝ)
12	1	adantr 276	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → 𝐴 ∈ ℝ)
13		expcnvre.a0	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝐴)
14	13	adantr 276	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → 0 ≤ 𝐴)
15		simprrl 541	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → 𝐴 < 𝑥)
16	11, 12, 9, 14, 15	lelttrd 8309	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → 0 < 𝑥)
17	11, 9, 16	ltled 8303	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → 0 ≤ 𝑥)
18	9, 17	absidd 11750	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → (abs‘𝑥) = 𝑥)
19		simprrr 542	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → 𝑥 < 1)
20	18, 19	eqbrtrd 4111	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → (abs‘𝑥) < 1)
21	9, 16	gt0ap0d 8814	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → 𝑥 # 0)
22	10, 20, 21	expcnvap0 12086	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝑥↑𝑛)) ⇝ 0)
23		nn0ex 9413	. . . . 5 ⊢ ℕ0 ∈ V
24	23	mptex 5885	. . . 4 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴↑𝑛)) ∈ V
25	24	a1i 9	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴↑𝑛)) ∈ V)
26		simpr 110	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑘 ∈ ℕ0)
27	9	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑥 ∈ ℝ)
28	27, 26	reexpcld 10958	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑥↑𝑘) ∈ ℝ)
29		oveq2 6031	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝑥↑𝑛) = (𝑥↑𝑘))
30		eqid 2230	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝑥↑𝑛)) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝑥↑𝑛))
31	29, 30	fvmptg 5725	. . . . 5 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ0 ∧ (𝑥↑𝑘) ∈ ℝ) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝑥↑𝑛))‘𝑘) = (𝑥↑𝑘))
32	26, 28, 31	syl2anc 411	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝑥↑𝑛))‘𝑘) = (𝑥↑𝑘))
33	32, 28	eqeltrd 2307	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝑥↑𝑛))‘𝑘) ∈ ℝ)
34	12	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ ℝ)
35	34, 26	reexpcld 10958	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐴↑𝑘) ∈ ℝ)
36		oveq2 6031	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝐴↑𝑛) = (𝐴↑𝑘))
37		eqid 2230	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴↑𝑛)) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴↑𝑛))
38	36, 37	fvmptg 5725	. . . . 5 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴↑𝑘) ∈ ℝ) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴↑𝑛))‘𝑘) = (𝐴↑𝑘))
39	26, 35, 38	syl2anc 411	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴↑𝑛))‘𝑘) = (𝐴↑𝑘))
40	39, 35	eqeltrd 2307	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴↑𝑛))‘𝑘) ∈ ℝ)
41	14	adantr 276	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 0 ≤ 𝐴)
42	15	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝐴 < 𝑥)
43	34, 27, 42	ltled 8303	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝐴 ≤ 𝑥)
44		leexp1a 10862	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) ∧ (0 ≤ 𝐴 ∧ 𝐴 ≤ 𝑥)) → (𝐴↑𝑘) ≤ (𝑥↑𝑘))
45	34, 27, 26, 41, 43, 44	syl32anc 1281	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐴↑𝑘) ≤ (𝑥↑𝑘))
46	45, 39, 32	3brtr4d 4121	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴↑𝑛))‘𝑘) ≤ ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝑥↑𝑛))‘𝑘))
47	34, 26, 41	expge0d 10959	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 0 ≤ (𝐴↑𝑘))
48	47, 39	breqtrrd 4117	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 0 ≤ ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴↑𝑛))‘𝑘))
49	6, 7, 22, 25, 33, 40, 46, 48	climsqz2 11919	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℚ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 1))) → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴↑𝑛)) ⇝ 0)
50	5, 49	rexlimddv 2654	1 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐴↑𝑛)) ⇝ 0)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1397   ∈ wcel 2201  ∃wrex 2510  Vcvv 2801   class class class wbr 4089   ↦ cmpt 4151  ‘cfv 5328  (class class class)co 6023  ℝcr 8036  0cc0 8037  1c1 8038   < clt 8219   ≤ cle 8220  ℕ₀cn0 9407  ℚcq 9858  ↑cexp 10806  abscabs 11580   ⇝ cli 11861

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 619  ax-in2 620  ax-io 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2203  ax-14 2204  ax-ext 2212  ax-coll 4205  ax-sep 4208  ax-nul 4216  ax-pow 4266  ax-pr 4301  ax-un 4532  ax-setind 4637  ax-iinf 4688  ax-cnex 8128  ax-resscn 8129  ax-1cn 8130  ax-1re 8131  ax-icn 8132  ax-addcl 8133  ax-addrcl 8134  ax-mulcl 8135  ax-mulrcl 8136  ax-addcom 8137  ax-mulcom 8138  ax-addass 8139  ax-mulass 8140  ax-distr 8141  ax-i2m1 8142  ax-0lt1 8143  ax-1rid 8144  ax-0id 8145  ax-rnegex 8146  ax-precex 8147  ax-cnre 8148  ax-pre-ltirr 8149  ax-pre-ltwlin 8150  ax-pre-lttrn 8151  ax-pre-apti 8152  ax-pre-ltadd 8153  ax-pre-mulgt0 8154  ax-pre-mulext 8155  ax-arch 8156  ax-caucvg 8157

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 842  df-3or 1005  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1810  df-eu 2081  df-mo 2082  df-clab 2217  df-cleq 2223  df-clel 2226  df-nfc 2362  df-ne 2402  df-nel 2497  df-ral 2514  df-rex 2515  df-reu 2516  df-rmo 2517  df-rab 2518  df-v 2803  df-sbc 3031  df-csb 3127  df-dif 3201  df-un 3203  df-in 3205  df-ss 3212  df-nul 3494  df-if 3605  df-pw 3655  df-sn 3676  df-pr 3677  df-op 3679  df-uni 3895  df-int 3930  df-iun 3973  df-br 4090  df-opab 4152  df-mpt 4153  df-tr 4189  df-id 4392  df-po 4395  df-iso 4396  df-iord 4465  df-on 4467  df-ilim 4468  df-suc 4470  df-iom 4691  df-xp 4733  df-rel 4734  df-cnv 4735  df-co 4736  df-dm 4737  df-rn 4738  df-res 4739  df-ima 4740  df-iota 5288  df-fun 5330  df-fn 5331  df-f 5332  df-f1 5333  df-fo 5334  df-f1o 5335  df-fv 5336  df-riota 5976  df-ov 6026  df-oprab 6027  df-mpo 6028  df-1st 6308  df-2nd 6309  df-recs 6476  df-frec 6562  df-pnf 8221  df-mnf 8222  df-xr 8223  df-ltxr 8224  df-le 8225  df-sub 8357  df-neg 8358  df-reap 8760  df-ap 8767  df-div 8858  df-inn 9149  df-2 9207  df-3 9208  df-4 9209  df-n0 9408  df-z 9485  df-uz 9761  df-q 9859  df-rp 9894  df-seqfrec 10716  df-exp 10807  df-cj 11425  df-re 11426  df-im 11427  df-rsqrt 11581  df-abs 11582  df-clim 11862

This theorem is referenced by:  expcnv  12088