ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  geoisum1c GIF version

Theorem geoisum1c 11547
Description: The infinite sum of ๐ด ยท (๐‘…โ†‘1) + ๐ด ยท (๐‘…โ†‘2)... is (๐ด ยท ๐‘…) / (1 โˆ’ ๐‘…). (Contributed by NM, 2-Nov-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)
Assertion
Ref Expression
geoisum1c ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) = ((๐ด ยท ๐‘…) / (1 โˆ’ ๐‘…)))
Distinct variable groups:   ๐ด,๐‘˜   ๐‘…,๐‘˜

Proof of Theorem geoisum1c
Dummy variable ๐‘› is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simp1 999 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
2 simp2 1000 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ๐‘… โˆˆ โ„‚)
3 1cnd 7992 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
43, 2subcld 8287 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ (1 โˆ’ ๐‘…) โˆˆ โ„‚)
5 1red 7991 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ 1 โˆˆ โ„)
6 simp3 1001 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ (absโ€˜๐‘…) < 1)
72, 5, 6absltap 11536 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ๐‘… # 1)
8 apsym 8582 . . . . . 6 ((๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚) โ†’ (๐‘… # 1 โ†” 1 # ๐‘…))
92, 3, 8syl2anc 411 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ (๐‘… # 1 โ†” 1 # ๐‘…))
107, 9mpbid 147 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ 1 # ๐‘…)
113, 2, 10subap0d 8620 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ (1 โˆ’ ๐‘…) # 0)
121, 2, 4, 11divassapd 8802 . 2 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ((๐ด ยท ๐‘…) / (1 โˆ’ ๐‘…)) = (๐ด ยท (๐‘… / (1 โˆ’ ๐‘…))))
13 geoisum1 11546 . . . 4 ((๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐‘…โ†‘๐‘˜) = (๐‘… / (1 โˆ’ ๐‘…)))
14133adant1 1017 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐‘…โ†‘๐‘˜) = (๐‘… / (1 โˆ’ ๐‘…)))
1514oveq2d 5907 . 2 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ (๐ด ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐‘…โ†‘๐‘˜)) = (๐ด ยท (๐‘… / (1 โˆ’ ๐‘…))))
16 nnuz 9582 . . 3 โ„• = (โ„คโ‰ฅโ€˜1)
17 1zzd 9299 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ 1 โˆˆ โ„ค)
18 simpr 110 . . . 4 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•)
19 simpl2 1003 . . . . 5 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ ๐‘… โˆˆ โ„‚)
2018nnnn0d 9248 . . . . 5 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0)
2119, 20expcld 10673 . . . 4 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘…โ†‘๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
22 oveq2 5899 . . . . 5 (๐‘› = ๐‘˜ โ†’ (๐‘…โ†‘๐‘›) = (๐‘…โ†‘๐‘˜))
23 eqid 2189 . . . . 5 (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›)) = (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))
2422, 23fvmptg 5608 . . . 4 ((๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง (๐‘…โ†‘๐‘˜) โˆˆ โ„‚) โ†’ ((๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))โ€˜๐‘˜) = (๐‘…โ†‘๐‘˜))
2518, 21, 24syl2anc 411 . . 3 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))โ€˜๐‘˜) = (๐‘…โ†‘๐‘˜))
26 nnnn0 9202 . . . . 5 (๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0)
2726adantl 277 . . . 4 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0)
2819, 27expcld 10673 . . 3 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘…โ†‘๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
29 seqex 10466 . . . 4 seq1( + , (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))) โˆˆ V
30 1nn0 9211 . . . . . . 7 1 โˆˆ โ„•0
3130a1i 9 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ 1 โˆˆ โ„•0)
32 elnnuz 9583 . . . . . . 7 (๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†” ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜1))
3332, 25sylan2br 288 . . . . . 6 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜1)) โ†’ ((๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))โ€˜๐‘˜) = (๐‘…โ†‘๐‘˜))
342, 6, 31, 33geolim2 11539 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ seq1( + , (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))) โ‡ ((๐‘…โ†‘1) / (1 โˆ’ ๐‘…)))
35 climcl 11309 . . . . 5 (seq1( + , (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))) โ‡ ((๐‘…โ†‘1) / (1 โˆ’ ๐‘…)) โ†’ ((๐‘…โ†‘1) / (1 โˆ’ ๐‘…)) โˆˆ โ„‚)
3634, 35syl 14 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ((๐‘…โ†‘1) / (1 โˆ’ ๐‘…)) โˆˆ โ„‚)
37 breldmg 4848 . . . 4 ((seq1( + , (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))) โˆˆ V โˆง ((๐‘…โ†‘1) / (1 โˆ’ ๐‘…)) โˆˆ โ„‚ โˆง seq1( + , (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))) โ‡ ((๐‘…โ†‘1) / (1 โˆ’ ๐‘…))) โ†’ seq1( + , (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))) โˆˆ dom โ‡ )
3829, 36, 34, 37mp3an2i 1353 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ seq1( + , (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))) โˆˆ dom โ‡ )
3916, 17, 25, 28, 38, 1isummulc2 11453 . 2 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ (๐ด ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐‘…โ†‘๐‘˜)) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)))
4012, 15, 393eqtr2rd 2229 1 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) = ((๐ด ยท ๐‘…) / (1 โˆ’ ๐‘…)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 104   โ†” wb 105   โˆง w3a 980   = wceq 1364   โˆˆ wcel 2160  Vcvv 2752   class class class wbr 4018   โ†ฆ cmpt 4079  dom cdm 4641  โ€˜cfv 5231  (class class class)co 5891  โ„‚cc 7828  1c1 7831   + caddc 7833   ยท cmul 7835   < clt 8011   โˆ’ cmin 8147   # cap 8557   / cdiv 8648  โ„•cn 8938  โ„•0cn0 9195  โ„คโ‰ฅcuz 9547  seqcseq 10464  โ†‘cexp 10538  abscabs 11025   โ‡ cli 11305  ฮฃcsu 11380
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 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2162  ax-14 2163  ax-ext 2171  ax-coll 4133  ax-sep 4136  ax-nul 4144  ax-pow 4189  ax-pr 4224  ax-un 4448  ax-setind 4551  ax-iinf 4602  ax-cnex 7921  ax-resscn 7922  ax-1cn 7923  ax-1re 7924  ax-icn 7925  ax-addcl 7926  ax-addrcl 7927  ax-mulcl 7928  ax-mulrcl 7929  ax-addcom 7930  ax-mulcom 7931  ax-addass 7932  ax-mulass 7933  ax-distr 7934  ax-i2m1 7935  ax-0lt1 7936  ax-1rid 7937  ax-0id 7938  ax-rnegex 7939  ax-precex 7940  ax-cnre 7941  ax-pre-ltirr 7942  ax-pre-ltwlin 7943  ax-pre-lttrn 7944  ax-pre-apti 7945  ax-pre-ltadd 7946  ax-pre-mulgt0 7947  ax-pre-mulext 7948  ax-arch 7949  ax-caucvg 7950
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2041  df-mo 2042  df-clab 2176  df-cleq 2182  df-clel 2185  df-nfc 2321  df-ne 2361  df-nel 2456  df-ral 2473  df-rex 2474  df-reu 2475  df-rmo 2476  df-rab 2477  df-v 2754  df-sbc 2978  df-csb 3073  df-dif 3146  df-un 3148  df-in 3150  df-ss 3157  df-nul 3438  df-if 3550  df-pw 3592  df-sn 3613  df-pr 3614  df-op 3616  df-uni 3825  df-int 3860  df-iun 3903  df-br 4019  df-opab 4080  df-mpt 4081  df-tr 4117  df-id 4308  df-po 4311  df-iso 4312  df-iord 4381  df-on 4383  df-ilim 4384  df-suc 4386  df-iom 4605  df-xp 4647  df-rel 4648  df-cnv 4649  df-co 4650  df-dm 4651  df-rn 4652  df-res 4653  df-ima 4654  df-iota 5193  df-fun 5233  df-fn 5234  df-f 5235  df-f1 5236  df-fo 5237  df-f1o 5238  df-fv 5239  df-isom 5240  df-riota 5847  df-ov 5894  df-oprab 5895  df-mpo 5896  df-1st 6159  df-2nd 6160  df-recs 6324  df-irdg 6389  df-frec 6410  df-1o 6435  df-oadd 6439  df-er 6553  df-en 6759  df-dom 6760  df-fin 6761  df-pnf 8013  df-mnf 8014  df-xr 8015  df-ltxr 8016  df-le 8017  df-sub 8149  df-neg 8150  df-reap 8551  df-ap 8558  df-div 8649  df-inn 8939  df-2 8997  df-3 8998  df-4 8999  df-n0 9196  df-z 9273  df-uz 9548  df-q 9639  df-rp 9673  df-fz 10028  df-fzo 10162  df-seqfrec 10465  df-exp 10539  df-ihash 10775  df-cj 10870  df-re 10871  df-im 10872  df-rsqrt 11026  df-abs 11027  df-clim 11306  df-sumdc 11381
This theorem is referenced by:  0.999...  11548
  Copyright terms: Public domain W3C validator