Theorem georeclim 12079

Description: The limit of a geometric series of reciprocals. (Contributed by Paul Chapman, 28-Dec-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
georeclim.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
georeclim.2	⊢ (𝜑 → 1 < (abs‘𝐴))
georeclim.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) = ((1 / 𝐴)↑𝑘))

Assertion

Ref	Expression
georeclim	⊢ (𝜑 → seq0( + , 𝐹) ⇝ (𝐴 / (𝐴 − 1)))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝐹   𝜑,𝑘

Proof of Theorem georeclim

Step	Hyp	Ref	Expression
1		georeclim.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
2	1	abscld 11746	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (abs‘𝐴) ∈ ℝ)
3		0red 8180	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
4		1red 8194	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
5		0lt1 8306	. . . . . . . 8 ⊢ 0 < 1
6	5	a1i 9	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 < 1)
7		georeclim.2	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 1 < (abs‘𝐴))
8	3, 4, 2, 6, 7	lttrd 8305	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 0 < (abs‘𝐴))
9	2, 8	gt0ap0d 8809	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (abs‘𝐴) # 0)
10		abs00ap 11627	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((abs‘𝐴) # 0 ↔ 𝐴 # 0))
11	1, 10	syl 14	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((abs‘𝐴) # 0 ↔ 𝐴 # 0))
12	9, 11	mpbid 147	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 # 0)
13	1, 12	recclapd 8961	. . 3 ⊢ (𝜑 → (1 / 𝐴) ∈ ℂ)
14		1cnd 8195	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
15	14, 1, 12	absdivapd 11760	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (abs‘(1 / 𝐴)) = ((abs‘1) / (abs‘𝐴)))
16		abs1 11637	. . . . . 6 ⊢ (abs‘1) = 1
17	16	oveq1i 6028	. . . . 5 ⊢ ((abs‘1) / (abs‘𝐴)) = (1 / (abs‘𝐴))
18	15, 17	eqtrdi 2280	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (abs‘(1 / 𝐴)) = (1 / (abs‘𝐴)))
19	2, 8	elrpd 9928	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (abs‘𝐴) ∈ ℝ+)
20	19	recgt1d 9946	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (1 < (abs‘𝐴) ↔ (1 / (abs‘𝐴)) < 1))
21	7, 20	mpbid 147	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (1 / (abs‘𝐴)) < 1)
22	18, 21	eqbrtrd 4110	. . 3 ⊢ (𝜑 → (abs‘(1 / 𝐴)) < 1)
23		georeclim.3	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) = ((1 / 𝐴)↑𝑘))
24	13, 22, 23	geolim 12077	. 2 ⊢ (𝜑 → seq0( + , 𝐹) ⇝ (1 / (1 − (1 / 𝐴))))
25	1, 14, 1, 12	divsubdirapd 9010	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 − 1) / 𝐴) = ((𝐴 / 𝐴) − (1 / 𝐴)))
26	1, 12	dividapd 8966	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐴 / 𝐴) = 1)
27	26	oveq1d 6033	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 / 𝐴) − (1 / 𝐴)) = (1 − (1 / 𝐴)))
28	25, 27	eqtrd 2264	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 − 1) / 𝐴) = (1 − (1 / 𝐴)))
29	28	oveq2d 6034	. . 3 ⊢ (𝜑 → (1 / ((𝐴 − 1) / 𝐴)) = (1 / (1 − (1 / 𝐴))))
30		ax-1cn 8125	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℂ
31		subcl 8378	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝐴 − 1) ∈ ℂ)
32	1, 30, 31	sylancl 413	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴 − 1) ∈ ℂ)
33	4, 6	elrpd 9928	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ+)
34	1, 33, 7	absgtap 12076	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 # 1)
35	1, 14, 34	subap0d 8824	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴 − 1) # 0)
36	32, 1, 35, 12	recdivapd 8987	. . 3 ⊢ (𝜑 → (1 / ((𝐴 − 1) / 𝐴)) = (𝐴 / (𝐴 − 1)))
37	29, 36	eqtr3d 2266	. 2 ⊢ (𝜑 → (1 / (1 − (1 / 𝐴))) = (𝐴 / (𝐴 − 1)))
38	24, 37	breqtrd 4114	1 ⊢ (𝜑 → seq0( + , 𝐹) ⇝ (𝐴 / (𝐴 − 1)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1397   ∈ wcel 2202   class class class wbr 4088  ‘cfv 5326  (class class class)co 6018  ℂcc 8030  0cc0 8032  1c1 8033   + caddc 8035   < clt 8214   − cmin 8350   # cap 8761   / cdiv 8852  ℕ₀cn0 9402  seqcseq 10710  ↑cexp 10801  abscabs 11562   ⇝ cli 11843

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 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4204  ax-sep 4207  ax-nul 4215  ax-pow 4264  ax-pr 4299  ax-un 4530  ax-setind 4635  ax-iinf 4686  ax-cnex 8123  ax-resscn 8124  ax-1cn 8125  ax-1re 8126  ax-icn 8127  ax-addcl 8128  ax-addrcl 8129  ax-mulcl 8130  ax-mulrcl 8131  ax-addcom 8132  ax-mulcom 8133  ax-addass 8134  ax-mulass 8135  ax-distr 8136  ax-i2m1 8137  ax-0lt1 8138  ax-1rid 8139  ax-0id 8140  ax-rnegex 8141  ax-precex 8142  ax-cnre 8143  ax-pre-ltirr 8144  ax-pre-ltwlin 8145  ax-pre-lttrn 8146  ax-pre-apti 8147  ax-pre-ltadd 8148  ax-pre-mulgt0 8149  ax-pre-mulext 8150  ax-arch 8151  ax-caucvg 8152

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 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2363  df-ne 2403  df-nel 2498  df-ral 2515  df-rex 2516  df-reu 2517  df-rmo 2518  df-rab 2519  df-v 2804  df-sbc 3032  df-csb 3128  df-dif 3202  df-un 3204  df-in 3206  df-ss 3213  df-nul 3495  df-if 3606  df-pw 3654  df-sn 3675  df-pr 3676  df-op 3678  df-uni 3894  df-int 3929  df-iun 3972  df-br 4089  df-opab 4151  df-mpt 4152  df-tr 4188  df-id 4390  df-po 4393  df-iso 4394  df-iord 4463  df-on 4465  df-ilim 4466  df-suc 4468  df-iom 4689  df-xp 4731  df-rel 4732  df-cnv 4733  df-co 4734  df-dm 4735  df-rn 4736  df-res 4737  df-ima 4738  df-iota 5286  df-fun 5328  df-fn 5329  df-f 5330  df-f1 5331  df-fo 5332  df-f1o 5333  df-fv 5334  df-isom 5335  df-riota 5971  df-ov 6021  df-oprab 6022  df-mpo 6023  df-1st 6303  df-2nd 6304  df-recs 6471  df-irdg 6536  df-frec 6557  df-1o 6582  df-oadd 6586  df-er 6702  df-en 6910  df-dom 6911  df-fin 6912  df-pnf 8216  df-mnf 8217  df-xr 8218  df-ltxr 8219  df-le 8220  df-sub 8352  df-neg 8353  df-reap 8755  df-ap 8762  df-div 8853  df-inn 9144  df-2 9202  df-3 9203  df-4 9204  df-n0 9403  df-z 9480  df-uz 9756  df-q 9854  df-rp 9889  df-fz 10244  df-fzo 10378  df-seqfrec 10711  df-exp 10802  df-ihash 11039  df-cj 11407  df-re 11408  df-im 11409  df-rsqrt 11563  df-abs 11564  df-clim 11844  df-sumdc 11919

This theorem is referenced by:  geoisumr  12084  ege2le3  12237  eftlub  12256