ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  geoihalfsum GIF version

Theorem geoihalfsum 10916
Description: Prove that the infinite geometric series of 1/2, 1/2 + 1/4 + 1/8 + ... = 1. Uses geoisum1 10913. This is a representation of .111... in binary with an infinite number of 1's. Theorem 0.999... 10915 proves a similar claim for .999... in base 10. (Contributed by David A. Wheeler, 4-Jan-2017.) (Proof shortened by AV, 9-Jul-2022.)
Assertion
Ref Expression
geoihalfsum Σ𝑘 ∈ ℕ (1 / (2↑𝑘)) = 1

Proof of Theorem geoihalfsum
StepHypRef Expression
1 2cn 8493 . . . . 5 2 ∈ ℂ
21a1i 9 . . . 4 (𝑘 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
3 2ap0 8515 . . . . 5 2 # 0
43a1i 9 . . . 4 (𝑘 ∈ ℕ → 2 # 0)
5 nnz 8769 . . . 4 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℤ)
62, 4, 5exprecapd 10094 . . 3 (𝑘 ∈ ℕ → ((1 / 2)↑𝑘) = (1 / (2↑𝑘)))
76sumeq2i 10753 . 2 Σ𝑘 ∈ ℕ ((1 / 2)↑𝑘) = Σ𝑘 ∈ ℕ (1 / (2↑𝑘))
8 halfcn 8630 . . . 4 (1 / 2) ∈ ℂ
9 halfre 8629 . . . . . 6 (1 / 2) ∈ ℝ
10 halfge0 8632 . . . . . 6 0 ≤ (1 / 2)
11 absid 10504 . . . . . 6 (((1 / 2) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (1 / 2)) → (abs‘(1 / 2)) = (1 / 2))
129, 10, 11mp2an 417 . . . . 5 (abs‘(1 / 2)) = (1 / 2)
13 halflt1 8633 . . . . 5 (1 / 2) < 1
1412, 13eqbrtri 3864 . . . 4 (abs‘(1 / 2)) < 1
15 geoisum1 10913 . . . 4 (((1 / 2) ∈ ℂ ∧ (abs‘(1 / 2)) < 1) → Σ𝑘 ∈ ℕ ((1 / 2)↑𝑘) = ((1 / 2) / (1 − (1 / 2))))
168, 14, 15mp2an 417 . . 3 Σ𝑘 ∈ ℕ ((1 / 2)↑𝑘) = ((1 / 2) / (1 − (1 / 2)))
17 1mhlfehlf 8634 . . . 4 (1 − (1 / 2)) = (1 / 2)
1817oveq2i 5663 . . 3 ((1 / 2) / (1 − (1 / 2))) = ((1 / 2) / (1 / 2))
19 ax-1cn 7438 . . . . 5 1 ∈ ℂ
20 1ap0 8067 . . . . 5 1 # 0
2119, 1, 20, 3divap0i 8227 . . . 4 (1 / 2) # 0
228, 21dividapi 8212 . . 3 ((1 / 2) / (1 / 2)) = 1
2316, 18, 223eqtri 2112 . 2 Σ𝑘 ∈ ℕ ((1 / 2)↑𝑘) = 1
247, 23eqtr3i 2110 1 Σ𝑘 ∈ ℕ (1 / (2↑𝑘)) = 1
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   = wceq 1289  wcel 1438   class class class wbr 3845  cfv 5015  (class class class)co 5652  cc 7348  cr 7349  0cc0 7350  1c1 7351   < clt 7522  cle 7523  cmin 7653   # cap 8058   / cdiv 8139  cn 8422  2c2 8473  cexp 9954  abscabs 10430  Σcsu 10742
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 579  ax-in2 580  ax-io 665  ax-5 1381  ax-7 1382  ax-gen 1383  ax-ie1 1427  ax-ie2 1428  ax-8 1440  ax-10 1441  ax-11 1442  ax-i12 1443  ax-bndl 1444  ax-4 1445  ax-13 1449  ax-14 1450  ax-17 1464  ax-i9 1468  ax-ial 1472  ax-i5r 1473  ax-ext 2070  ax-coll 3954  ax-sep 3957  ax-nul 3965  ax-pow 4009  ax-pr 4036  ax-un 4260  ax-setind 4353  ax-iinf 4403  ax-cnex 7436  ax-resscn 7437  ax-1cn 7438  ax-1re 7439  ax-icn 7440  ax-addcl 7441  ax-addrcl 7442  ax-mulcl 7443  ax-mulrcl 7444  ax-addcom 7445  ax-mulcom 7446  ax-addass 7447  ax-mulass 7448  ax-distr 7449  ax-i2m1 7450  ax-0lt1 7451  ax-1rid 7452  ax-0id 7453  ax-rnegex 7454  ax-precex 7455  ax-cnre 7456  ax-pre-ltirr 7457  ax-pre-ltwlin 7458  ax-pre-lttrn 7459  ax-pre-apti 7460  ax-pre-ltadd 7461  ax-pre-mulgt0 7462  ax-pre-mulext 7463  ax-arch 7464  ax-caucvg 7465
This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 781  df-3or 925  df-3an 926  df-tru 1292  df-fal 1295  df-nf 1395  df-sb 1693  df-eu 1951  df-mo 1952  df-clab 2075  df-cleq 2081  df-clel 2084  df-nfc 2217  df-ne 2256  df-nel 2351  df-ral 2364  df-rex 2365  df-reu 2366  df-rmo 2367  df-rab 2368  df-v 2621  df-sbc 2841  df-csb 2934  df-dif 3001  df-un 3003  df-in 3005  df-ss 3012  df-nul 3287  df-if 3394  df-pw 3431  df-sn 3452  df-pr 3453  df-op 3455  df-uni 3654  df-int 3689  df-iun 3732  df-br 3846  df-opab 3900  df-mpt 3901  df-tr 3937  df-id 4120  df-po 4123  df-iso 4124  df-iord 4193  df-on 4195  df-ilim 4196  df-suc 4198  df-iom 4406  df-xp 4444  df-rel 4445  df-cnv 4446  df-co 4447  df-dm 4448  df-rn 4449  df-res 4450  df-ima 4451  df-iota 4980  df-fun 5017  df-fn 5018  df-f 5019  df-f1 5020  df-fo 5021  df-f1o 5022  df-fv 5023  df-isom 5024  df-riota 5608  df-ov 5655  df-oprab 5656  df-mpt2 5657  df-1st 5911  df-2nd 5912  df-recs 6070  df-irdg 6135  df-frec 6156  df-1o 6181  df-oadd 6185  df-er 6292  df-en 6458  df-dom 6459  df-fin 6460  df-pnf 7524  df-mnf 7525  df-xr 7526  df-ltxr 7527  df-le 7528  df-sub 7655  df-neg 7656  df-reap 8052  df-ap 8059  df-div 8140  df-inn 8423  df-2 8481  df-3 8482  df-4 8483  df-n0 8674  df-z 8751  df-uz 9020  df-q 9105  df-rp 9135  df-fz 9425  df-fzo 9554  df-iseq 9853  df-seq3 9854  df-exp 9955  df-ihash 10184  df-cj 10276  df-re 10277  df-im 10278  df-rsqrt 10431  df-abs 10432  df-clim 10667  df-isum 10743
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator