Theorem georeclim 12195

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 11862	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (abs‘𝐴) ∈ ℝ)
3		0red 8274	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
4		1red 8288	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
5		0lt1 8399	. . . . . . . 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 8398	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 0 < (abs‘𝐴))
9	2, 8	gt0ap0d 8902	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (abs‘𝐴) # 0)
10		abs00ap 11743	. . . . . 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 9054	. . 3 ⊢ (𝜑 → (1 / 𝐴) ∈ ℂ)
14		1cnd 8289	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
15	14, 1, 12	absdivapd 11876	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (abs‘(1 / 𝐴)) = ((abs‘1) / (abs‘𝐴)))
16		abs1 11753	. . . . . 6 ⊢ (abs‘1) = 1
17	16	oveq1i 6059	. . . . 5 ⊢ ((abs‘1) / (abs‘𝐴)) = (1 / (abs‘𝐴))
18	15, 17	eqtrdi 2281	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (abs‘(1 / 𝐴)) = (1 / (abs‘𝐴)))
19	2, 8	elrpd 10025	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (abs‘𝐴) ∈ ℝ+)
20	19	recgt1d 10043	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (1 < (abs‘𝐴) ↔ (1 / (abs‘𝐴)) < 1))
21	7, 20	mpbid 147	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (1 / (abs‘𝐴)) < 1)
22	18, 21	eqbrtrd 4130	. . 3 ⊢ (𝜑 → (abs‘(1 / 𝐴)) < 1)
23		georeclim.3	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) = ((1 / 𝐴)↑𝑘))
24	13, 22, 23	geolim 12193	. 2 ⊢ (𝜑 → seq0( + , 𝐹) ⇝ (1 / (1 − (1 / 𝐴))))
25	1, 14, 1, 12	divsubdirapd 9103	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 − 1) / 𝐴) = ((𝐴 / 𝐴) − (1 / 𝐴)))
26	1, 12	dividapd 9059	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐴 / 𝐴) = 1)
27	26	oveq1d 6064	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 / 𝐴) − (1 / 𝐴)) = (1 − (1 / 𝐴)))
28	25, 27	eqtrd 2265	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 − 1) / 𝐴) = (1 − (1 / 𝐴)))
29	28	oveq2d 6065	. . 3 ⊢ (𝜑 → (1 / ((𝐴 − 1) / 𝐴)) = (1 / (1 − (1 / 𝐴))))
30		ax-1cn 8219	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℂ
31		subcl 8471	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝐴 − 1) ∈ ℂ)
32	1, 30, 31	sylancl 413	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴 − 1) ∈ ℂ)
33	4, 6	elrpd 10025	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ+)
34	1, 33, 7	absgtap 12192	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 # 1)
35	1, 14, 34	subap0d 8917	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴 − 1) # 0)
36	32, 1, 35, 12	recdivapd 9080	. . 3 ⊢ (𝜑 → (1 / ((𝐴 − 1) / 𝐴)) = (𝐴 / (𝐴 − 1)))
37	29, 36	eqtr3d 2267	. 2 ⊢ (𝜑 → (1 / (1 − (1 / 𝐴))) = (𝐴 / (𝐴 − 1)))
38	24, 37	breqtrd 4134	1 ⊢ (𝜑 → seq0( + , 𝐹) ⇝ (𝐴 / (𝐴 − 1)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1398   ∈ wcel 2203   class class class wbr 4108  ‘cfv 5351  (class class class)co 6049  ℂcc 8124  0cc0 8126  1c1 8127   + caddc 8129   < clt 8307   − cmin 8443   # cap 8854   / cdiv 8945  ℕ₀cn0 9495  seqcseq 10808  ↑cexp 10899  abscabs 11678   ⇝ cli 11959

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 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2205  ax-14 2206  ax-ext 2214  ax-coll 4224  ax-sep 4227  ax-nul 4235  ax-pow 4286  ax-pr 4321  ax-un 4553  ax-setind 4658  ax-iinf 4709  ax-cnex 8217  ax-resscn 8218  ax-1cn 8219  ax-1re 8220  ax-icn 8221  ax-addcl 8222  ax-addrcl 8223  ax-mulcl 8224  ax-mulrcl 8225  ax-addcom 8226  ax-mulcom 8227  ax-addass 8228  ax-mulass 8229  ax-distr 8230  ax-i2m1 8231  ax-0lt1 8232  ax-1rid 8233  ax-0id 8234  ax-rnegex 8235  ax-precex 8236  ax-cnre 8237  ax-pre-ltirr 8238  ax-pre-ltwlin 8239  ax-pre-lttrn 8240  ax-pre-apti 8241  ax-pre-ltadd 8242  ax-pre-mulgt0 8243  ax-pre-mulext 8244  ax-arch 8245  ax-caucvg 8246

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2083  df-mo 2084  df-clab 2219  df-cleq 2225  df-clel 2228  df-nfc 2373  df-ne 2413  df-nel 2508  df-ral 2525  df-rex 2526  df-reu 2527  df-rmo 2528  df-rab 2529  df-v 2814  df-sbc 3042  df-csb 3138  df-dif 3212  df-un 3214  df-in 3216  df-ss 3223  df-nul 3508  df-if 3620  df-pw 3670  df-sn 3694  df-pr 3695  df-op 3697  df-uni 3914  df-int 3949  df-iun 3992  df-br 4109  df-opab 4171  df-mpt 4172  df-tr 4208  df-id 4413  df-po 4416  df-iso 4417  df-iord 4486  df-on 4488  df-ilim 4489  df-suc 4491  df-iom 4712  df-xp 4754  df-rel 4755  df-cnv 4756  df-co 4757  df-dm 4758  df-rn 4759  df-res 4760  df-ima 4761  df-iota 5311  df-fun 5353  df-fn 5354  df-f 5355  df-f1 5356  df-fo 5357  df-f1o 5358  df-fv 5359  df-isom 5360  df-riota 6002  df-ov 6052  df-oprab 6053  df-mpo 6054  df-1st 6333  df-2nd 6334  df-recs 6535  df-irdg 6600  df-frec 6621  df-1o 6646  df-oadd 6650  df-er 6766  df-en 6975  df-dom 6976  df-fin 6977  df-pnf 8309  df-mnf 8310  df-xr 8311  df-ltxr 8312  df-le 8313  df-sub 8445  df-neg 8446  df-reap 8848  df-ap 8855  df-div 8946  df-inn 9237  df-2 9295  df-3 9296  df-4 9297  df-n0 9496  df-z 9577  df-uz 9853  df-q 9951  df-rp 9986  df-fz 10342  df-fzo 10476  df-seqfrec 10809  df-exp 10900  df-ihash 11137  df-cj 11523  df-re 11524  df-im 11525  df-rsqrt 11679  df-abs 11680  df-clim 11960  df-sumdc 12035

This theorem is referenced by:  geoisumr  12200  ege2le3  12353  eftlub  12372