Type | Label | Description |
Statement |
|
Theorem | isumsplit 11501* |
Split off the first ๐ terms of an infinite sum.
(Contributed by
Paul Chapman, 9-Feb-2008.) (Revised by Jim Kingdon, 21-Oct-2022.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข ๐ =
(โคโฅโ๐)
& โข (๐ โ ๐ โ ๐)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) = ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ seq๐( + , ๐น) โ dom โ
) โ โข (๐ โ ฮฃ๐ โ ๐ ๐ด = (ฮฃ๐ โ (๐...(๐ โ 1))๐ด + ฮฃ๐ โ ๐ ๐ด)) |
|
Theorem | isum1p 11502* |
The infinite sum of a converging infinite series equals the first term
plus the infinite sum of the rest of it. (Contributed by NM,
2-Jan-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 24-Apr-2014.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) = ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ seq๐( + , ๐น) โ dom โ
) โ โข (๐ โ ฮฃ๐ โ ๐ ๐ด = ((๐นโ๐) + ฮฃ๐ โ (โคโฅโ(๐ + 1))๐ด)) |
|
Theorem | isumnn0nn 11503* |
Sum from 0 to infinity in terms of sum from 1 to infinity. (Contributed
by NM, 2-Jan-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 24-Apr-2014.)
|
โข (๐ = 0 โ ๐ด = ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐นโ๐) = ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ seq0( + , ๐น) โ dom โ
) โ โข (๐ โ ฮฃ๐ โ โ0 ๐ด = (๐ต + ฮฃ๐ โ โ ๐ด)) |
|
Theorem | isumrpcl 11504* |
The infinite sum of positive reals is positive. (Contributed by Paul
Chapman, 9-Feb-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 24-Apr-2014.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข ๐ =
(โคโฅโ๐)
& โข (๐ โ ๐ โ ๐)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) = ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ ๐ด โ โ+) & โข (๐ โ seq๐( + , ๐น) โ dom โ
) โ โข (๐ โ ฮฃ๐ โ ๐ ๐ด โ
โ+) |
|
Theorem | isumle 11505* |
Comparison of two infinite sums. (Contributed by Paul Chapman,
13-Nov-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 24-Apr-2014.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) = ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ ๐ด โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐บโ๐) = ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ ๐ต โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ ๐ด โค ๐ต)
& โข (๐ โ seq๐( + , ๐น) โ dom โ ) & โข (๐ โ seq๐( + , ๐บ) โ dom โ
) โ โข (๐ โ ฮฃ๐ โ ๐ ๐ด โค ฮฃ๐ โ ๐ ๐ต) |
|
Theorem | isumlessdc 11506* |
A finite sum of nonnegative numbers is less than or equal to its limit.
(Contributed by Mario Carneiro, 24-Apr-2014.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ ๐ด โ Fin) & โข (๐ โ ๐ด โ ๐)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) = ๐ต)
& โข (๐ โ โ๐ โ ๐ DECID ๐ โ ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ ๐ต โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ 0 โค ๐ต)
& โข (๐ โ seq๐( + , ๐น) โ dom โ
) โ โข (๐ โ ฮฃ๐ โ ๐ด ๐ต โค ฮฃ๐ โ ๐ ๐ต) |
|
4.8.5 Miscellaneous converging and diverging
sequences
|
|
Theorem | divcnv 11507* |
The sequence of reciprocals of positive integers, multiplied by the
factor ๐ด, converges to zero. (Contributed by
NM, 6-Feb-2008.)
(Revised by Jim Kingdon, 22-Oct-2022.)
|
โข (๐ด โ โ โ (๐ โ โ โฆ (๐ด / ๐)) โ 0) |
|
4.8.6 Arithmetic series
|
|
Theorem | arisum 11508* |
Arithmetic series sum of the first ๐ positive integers. This is
Metamath 100 proof #68. (Contributed by FL, 16-Nov-2006.) (Proof
shortened by Mario Carneiro, 22-May-2014.)
|
โข (๐ โ โ0 โ
ฮฃ๐ โ (1...๐)๐ = (((๐โ2) + ๐) / 2)) |
|
Theorem | arisum2 11509* |
Arithmetic series sum of the first ๐ nonnegative integers.
(Contributed by Mario Carneiro, 17-Apr-2015.) (Proof shortened by AV,
2-Aug-2021.)
|
โข (๐ โ โ0 โ
ฮฃ๐ โ
(0...(๐ โ 1))๐ = (((๐โ2) โ ๐) / 2)) |
|
Theorem | trireciplem 11510 |
Lemma for trirecip 11511. Show that the sum converges. (Contributed
by
Scott Fenton, 22-Apr-2014.) (Revised by Mario Carneiro,
22-May-2014.)
|
โข ๐น = (๐ โ โ โฆ (1 / (๐ ยท (๐ + 1)))) โ โข seq1( + , ๐น) โ 1 |
|
Theorem | trirecip 11511 |
The sum of the reciprocals of the triangle numbers converge to two.
This is Metamath 100 proof #42. (Contributed by Scott Fenton,
23-Apr-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 22-May-2014.)
|
โข ฮฃ๐ โ โ (2 / (๐ ยท (๐ + 1))) = 2 |
|
4.8.7 Geometric series
|
|
Theorem | expcnvap0 11512* |
A sequence of powers of a complex number ๐ด with absolute value
smaller than 1 converges to zero. (Contributed by NM, 8-May-2006.)
(Revised by Jim Kingdon, 23-Oct-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ (absโ๐ด) < 1) & โข (๐ โ ๐ด # 0) โ โข (๐ โ (๐ โ โ0 โฆ (๐ดโ๐)) โ 0) |
|
Theorem | expcnvre 11513* |
A sequence of powers of a nonnegative real number less than one
converges to zero. (Contributed by Jim Kingdon, 28-Oct-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด < 1) & โข (๐ โ 0 โค ๐ด) โ โข (๐ โ (๐ โ โ0 โฆ (๐ดโ๐)) โ 0) |
|
Theorem | expcnv 11514* |
A sequence of powers of a complex number ๐ด with absolute value
smaller than 1 converges to zero. (Contributed by NM, 8-May-2006.)
(Revised by Jim Kingdon, 28-Oct-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ (absโ๐ด) <
1) โ โข (๐ โ (๐ โ โ0 โฆ (๐ดโ๐)) โ 0) |
|
Theorem | explecnv 11515* |
A sequence of terms converges to zero when it is less than powers of a
number ๐ด whose absolute value is smaller than
1. (Contributed by
NM, 19-Jul-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐น โ ๐)
& โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ (absโ๐ด) < 1) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (absโ(๐นโ๐)) โค (๐ดโ๐)) โ โข (๐ โ ๐น โ 0) |
|
Theorem | geosergap 11516* |
The value of the finite geometric series ๐ดโ๐ + ๐ดโ(๐ + 1) +...
+ ๐ดโ(๐ โ 1). (Contributed by Mario
Carneiro, 2-May-2016.)
(Revised by Jim Kingdon, 24-Oct-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด # 1) & โข (๐ โ ๐ โ โ0) & โข (๐ โ ๐ โ (โคโฅโ๐))
โ โข (๐ โ ฮฃ๐ โ (๐..^๐)(๐ดโ๐) = (((๐ดโ๐) โ (๐ดโ๐)) / (1 โ ๐ด))) |
|
Theorem | geoserap 11517* |
The value of the finite geometric series 1 + ๐ดโ1 + ๐ดโ2 +...
+ ๐ดโ(๐ โ 1). This is Metamath 100
proof #66. (Contributed by
NM, 12-May-2006.) (Revised by Jim Kingdon, 24-Oct-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด # 1) & โข (๐ โ ๐ โ
โ0) โ โข (๐ โ ฮฃ๐ โ (0...(๐ โ 1))(๐ดโ๐) = ((1 โ (๐ดโ๐)) / (1 โ ๐ด))) |
|
Theorem | pwm1geoserap1 11518* |
The n-th power of a number decreased by 1 expressed by the finite
geometric series 1 + ๐ดโ1 + ๐ดโ2 +... + ๐ดโ(๐ โ 1).
(Contributed by AV, 14-Aug-2021.) (Revised by Jim Kingdon,
24-Oct-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ โ โ0) & โข (๐ โ ๐ด # 1) โ โข (๐ โ ((๐ดโ๐) โ 1) = ((๐ด โ 1) ยท ฮฃ๐ โ (0...(๐ โ 1))(๐ดโ๐))) |
|
Theorem | absltap 11519 |
Less-than of absolute value implies apartness. (Contributed by Jim
Kingdon, 29-Oct-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ต โ โ) & โข (๐ โ (absโ๐ด) < ๐ต) โ โข (๐ โ ๐ด # ๐ต) |
|
Theorem | absgtap 11520 |
Greater-than of absolute value implies apartness. (Contributed by Jim
Kingdon, 29-Oct-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ต โ โ+) & โข (๐ โ ๐ต < (absโ๐ด)) โ โข (๐ โ ๐ด # ๐ต) |
|
Theorem | geolim 11521* |
The partial sums in the infinite series 1 + ๐ดโ1 + ๐ดโ2...
converge to (1 / (1 โ ๐ด)). (Contributed by NM,
15-May-2006.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ (absโ๐ด) < 1) & โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐นโ๐) = (๐ดโ๐)) โ โข (๐ โ seq0( + , ๐น) โ (1 / (1 โ ๐ด))) |
|
Theorem | geolim2 11522* |
The partial sums in the geometric series ๐ดโ๐ + ๐ดโ(๐ + 1)...
converge to ((๐ดโ๐) / (1 โ ๐ด)). (Contributed by NM,
6-Jun-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ (absโ๐ด) < 1) & โข (๐ โ ๐ โ โ0) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ (๐นโ๐) = (๐ดโ๐)) โ โข (๐ โ seq๐( + , ๐น) โ ((๐ดโ๐) / (1 โ ๐ด))) |
|
Theorem | georeclim 11523* |
The limit of a geometric series of reciprocals. (Contributed by Paul
Chapman, 28-Dec-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ 1 < (absโ๐ด)) & โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐นโ๐) = ((1 / ๐ด)โ๐)) โ โข (๐ โ seq0( + , ๐น) โ (๐ด / (๐ด โ 1))) |
|
Theorem | geo2sum 11524* |
The value of the finite geometric series 2โ-1 + 2โ-2
+...
+ 2โ-๐, multiplied by a constant.
(Contributed by Mario
Carneiro, 17-Mar-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)
|
โข ((๐ โ โ โง ๐ด โ โ) โ ฮฃ๐ โ (1...๐)(๐ด / (2โ๐)) = (๐ด โ (๐ด / (2โ๐)))) |
|
Theorem | geo2sum2 11525* |
The value of the finite geometric series 1 + 2 + 4 + 8
+...
+ 2โ(๐ โ 1). (Contributed by Mario
Carneiro, 7-Sep-2016.)
|
โข (๐ โ โ0 โ
ฮฃ๐ โ (0..^๐)(2โ๐) = ((2โ๐) โ 1)) |
|
Theorem | geo2lim 11526* |
The value of the infinite geometric series
2โ-1 + 2โ-2 +... , multiplied by a
constant. (Contributed
by Mario Carneiro, 15-Jun-2014.)
|
โข ๐น = (๐ โ โ โฆ (๐ด / (2โ๐))) โ โข (๐ด โ โ โ seq1( + , ๐น) โ ๐ด) |
|
Theorem | geoisum 11527* |
The infinite sum of 1 + ๐ดโ1 + ๐ดโ2... is (1 /
(1 โ ๐ด)).
(Contributed by NM, 15-May-2006.) (Revised by Mario Carneiro,
26-Apr-2014.)
|
โข ((๐ด โ โ โง (absโ๐ด) < 1) โ ฮฃ๐ โ โ0
(๐ดโ๐) = (1 / (1 โ ๐ด))) |
|
Theorem | geoisumr 11528* |
The infinite sum of reciprocals
1 + (1 / ๐ด)โ1 + (1 / ๐ด)โ2... is ๐ด / (๐ด โ 1).
(Contributed by rpenner, 3-Nov-2007.) (Revised by Mario Carneiro,
26-Apr-2014.)
|
โข ((๐ด โ โ โง 1 <
(absโ๐ด)) โ
ฮฃ๐ โ
โ0 ((1 / ๐ด)โ๐) = (๐ด / (๐ด โ 1))) |
|
Theorem | geoisum1 11529* |
The infinite sum of ๐ดโ1 + ๐ดโ2... is (๐ด / (1 โ ๐ด)).
(Contributed by NM, 1-Nov-2007.) (Revised by Mario Carneiro,
26-Apr-2014.)
|
โข ((๐ด โ โ โง (absโ๐ด) < 1) โ ฮฃ๐ โ โ (๐ดโ๐) = (๐ด / (1 โ ๐ด))) |
|
Theorem | geoisum1c 11530* |
The infinite sum of ๐ด ยท (๐
โ1) + ๐ด ยท (๐
โ2)... is
(๐ด
ยท ๐
) / (1 โ
๐
). (Contributed by
NM, 2-Nov-2007.) (Revised
by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)
|
โข ((๐ด โ โ โง ๐
โ โ โง (absโ๐
) < 1) โ ฮฃ๐ โ โ (๐ด ยท (๐
โ๐)) = ((๐ด ยท ๐
) / (1 โ ๐
))) |
|
Theorem | 0.999... 11531 |
The recurring decimal 0.999..., which is defined as the infinite sum 0.9 +
0.09 + 0.009 + ... i.e. 9 / 10โ1 + 9 / 10โ2 + 9
/ 10โ3
+ ..., is exactly equal to 1. (Contributed by NM,
2-Nov-2007.)
(Revised by AV, 8-Sep-2021.)
|
โข ฮฃ๐ โ โ (9 / (;10โ๐)) = 1 |
|
Theorem | geoihalfsum 11532 |
Prove that the infinite geometric series of 1/2, 1/2 + 1/4 + 1/8 + ... =
1. Uses geoisum1 11529. This is a representation of .111... in
binary with
an infinite number of 1's. Theorem 0.999... 11531 proves a similar claim for
.999... in base 10. (Contributed by David A. Wheeler, 4-Jan-2017.)
(Proof shortened by AV, 9-Jul-2022.)
|
โข ฮฃ๐ โ โ (1 / (2โ๐)) = 1 |
|
4.8.8 Ratio test for infinite series
convergence
|
|
Theorem | cvgratnnlembern 11533 |
Lemma for cvgratnn 11541. Upper bound for a geometric progression of
positive ratio less than one. (Contributed by Jim Kingdon,
24-Nov-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด < 1) & โข (๐ โ 0 < ๐ด)
& โข (๐ โ ๐ โ โ)
โ โข (๐ โ (๐ดโ๐) < ((1 / ((1 / ๐ด) โ 1)) / ๐)) |
|
Theorem | cvgratnnlemnexp 11534* |
Lemma for cvgratnn 11541. (Contributed by Jim Kingdon, 15-Nov-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด < 1) & โข (๐ โ 0 < ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (absโ(๐นโ(๐ + 1))) โค (๐ด ยท (absโ(๐นโ๐)))) & โข (๐ โ ๐ โ โ)
โ โข (๐ โ (absโ(๐นโ๐)) โค ((absโ(๐นโ1)) ยท (๐ดโ(๐ โ 1)))) |
|
Theorem | cvgratnnlemmn 11535* |
Lemma for cvgratnn 11541. (Contributed by Jim Kingdon,
15-Nov-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด < 1) & โข (๐ โ 0 < ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (absโ(๐นโ(๐ + 1))) โค (๐ด ยท (absโ(๐นโ๐)))) & โข (๐ โ ๐ โ โ) & โข (๐ โ ๐ โ (โคโฅโ๐))
โ โข (๐ โ (absโ(๐นโ๐)) โค ((absโ(๐นโ๐)) ยท (๐ดโ(๐ โ ๐)))) |
|
Theorem | cvgratnnlemseq 11536* |
Lemma for cvgratnn 11541. (Contributed by Jim Kingdon,
21-Nov-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด < 1) & โข (๐ โ 0 < ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (absโ(๐นโ(๐ + 1))) โค (๐ด ยท (absโ(๐นโ๐)))) & โข (๐ โ ๐ โ โ) & โข (๐ โ ๐ โ (โคโฅโ๐))
โ โข (๐ โ ((seq1( + , ๐น)โ๐) โ (seq1( + , ๐น)โ๐)) = ฮฃ๐ โ ((๐ + 1)...๐)(๐นโ๐)) |
|
Theorem | cvgratnnlemabsle 11537* |
Lemma for cvgratnn 11541. (Contributed by Jim Kingdon,
21-Nov-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด < 1) & โข (๐ โ 0 < ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (absโ(๐นโ(๐ + 1))) โค (๐ด ยท (absโ(๐นโ๐)))) & โข (๐ โ ๐ โ โ) & โข (๐ โ ๐ โ (โคโฅโ๐))
โ โข (๐ โ (absโฮฃ๐ โ ((๐ + 1)...๐)(๐นโ๐)) โค ((absโ(๐นโ๐)) ยท ฮฃ๐ โ ((๐ + 1)...๐)(๐ดโ(๐ โ ๐)))) |
|
Theorem | cvgratnnlemsumlt 11538* |
Lemma for cvgratnn 11541. (Contributed by Jim Kingdon,
23-Nov-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด < 1) & โข (๐ โ 0 < ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (absโ(๐นโ(๐ + 1))) โค (๐ด ยท (absโ(๐นโ๐)))) & โข (๐ โ ๐ โ โ) & โข (๐ โ ๐ โ (โคโฅโ๐))
โ โข (๐ โ ฮฃ๐ โ ((๐ + 1)...๐)(๐ดโ(๐ โ ๐)) < (๐ด / (1 โ ๐ด))) |
|
Theorem | cvgratnnlemfm 11539* |
Lemma for cvgratnn 11541. (Contributed by Jim Kingdon, 23-Nov-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด < 1) & โข (๐ โ 0 < ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (absโ(๐นโ(๐ + 1))) โค (๐ด ยท (absโ(๐นโ๐)))) & โข (๐ โ ๐ โ โ)
โ โข (๐ โ (absโ(๐นโ๐)) < ((((1 / ((1 / ๐ด) โ 1)) / ๐ด) ยท ((absโ(๐นโ1)) + 1)) / ๐)) |
|
Theorem | cvgratnnlemrate 11540* |
Lemma for cvgratnn 11541. (Contributed by Jim Kingdon, 21-Nov-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด < 1) & โข (๐ โ 0 < ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (absโ(๐นโ(๐ + 1))) โค (๐ด ยท (absโ(๐นโ๐)))) & โข (๐ โ ๐ โ โ) & โข (๐ โ ๐ โ (โคโฅโ๐))
โ โข (๐ โ (absโ((seq1( + , ๐น)โ๐) โ (seq1( + , ๐น)โ๐))) < (((((1 / ((1 / ๐ด) โ 1)) / ๐ด) ยท ((absโ(๐นโ1)) + 1)) ยท (๐ด / (1 โ ๐ด))) / ๐)) |
|
Theorem | cvgratnn 11541* |
Ratio test for convergence of a complex infinite series. If the ratio
๐ด of the absolute values of successive
terms in an infinite
sequence ๐น is less than 1 for all terms, then
the infinite sum of
the terms of ๐น converges to a complex number.
Although this
theorem is similar to cvgratz 11542 and cvgratgt0 11543, the decision to
index starting at one is not merely cosmetic, as proving convergence
using climcvg1n 11360 is sensitive to how a sequence is indexed.
(Contributed by NM, 26-Apr-2005.) (Revised by Jim Kingdon,
12-Nov-2022.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด < 1) & โข (๐ โ 0 < ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ) โ (absโ(๐นโ(๐ + 1))) โค (๐ด ยท (absโ(๐นโ๐)))) โ โข (๐ โ seq1( + , ๐น) โ dom โ ) |
|
Theorem | cvgratz 11542* |
Ratio test for convergence of a complex infinite series. If the ratio
๐ด of the absolute values of successive
terms in an infinite sequence
๐น is less than 1 for all terms, then
the infinite sum of the terms
of ๐น converges to a complex number.
(Contributed by NM,
26-Apr-2005.) (Revised by Jim Kingdon, 11-Nov-2022.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด < 1) & โข (๐ โ 0 < ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (absโ(๐นโ(๐ + 1))) โค (๐ด ยท (absโ(๐นโ๐)))) โ โข (๐ โ seq๐( + , ๐น) โ dom โ ) |
|
Theorem | cvgratgt0 11543* |
Ratio test for convergence of a complex infinite series. If the ratio
๐ด of the absolute values of successive
terms in an infinite sequence
๐น is less than 1 for all terms beyond
some index ๐ต, then the
infinite sum of the terms of ๐น converges to a complex number.
(Contributed by NM, 26-Apr-2005.) (Revised by Jim Kingdon,
11-Nov-2022.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข ๐ =
(โคโฅโ๐)
& โข (๐ โ ๐ด โ โ) & โข (๐ โ ๐ด < 1) & โข (๐ โ 0 < ๐ด)
& โข (๐ โ ๐ โ ๐)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (absโ(๐นโ(๐ + 1))) โค (๐ด ยท (absโ(๐นโ๐)))) โ โข (๐ โ seq๐( + , ๐น) โ dom โ ) |
|
4.8.9 Mertens' theorem
|
|
Theorem | mertenslemub 11544* |
Lemma for mertensabs 11547. An upper bound for ๐. (Contributed by
Jim Kingdon, 3-Dec-2022.)
|
โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐บโ๐) = ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ ๐ต โ โ) & โข (๐ โ seq0( + , ๐บ) โ dom โ
)
& โข ๐ = {๐ง โฃ โ๐ โ (0...(๐ โ 1))๐ง = (absโฮฃ๐ โ (โคโฅโ(๐ + 1))(๐บโ๐))} & โข (๐ โ ๐ โ ๐)
& โข (๐ โ ๐ โ โ)
โ โข (๐ โ ๐ โค ฮฃ๐ โ (0...(๐ โ 1))(absโฮฃ๐ โ
(โคโฅโ(๐ + 1))(๐บโ๐))) |
|
Theorem | mertenslemi1 11545* |
Lemma for mertensabs 11547. (Contributed by Mario Carneiro,
29-Apr-2014.) (Revised by Jim Kingdon, 2-Dec-2022.)
|
โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐นโ๐) = ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐พโ๐) = (absโ๐ด)) & โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ ๐ด โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐บโ๐) = ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ ๐ต โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐ปโ๐) = ฮฃ๐ โ (0...๐)(๐ด ยท (๐บโ(๐ โ ๐)))) & โข (๐ โ seq0( + , ๐พ) โ dom โ
)
& โข (๐ โ seq0( + , ๐บ) โ dom โ ) & โข (๐ โ ๐ธ โ โ+) & โข ๐ = {๐ง โฃ โ๐ โ (0...(๐ โ 1))๐ง = (absโฮฃ๐ โ (โคโฅโ(๐ + 1))(๐บโ๐))} & โข (๐ โ (๐ โ โ โง โ๐ โ
(โคโฅโ๐ )(absโฮฃ๐ โ (โคโฅโ(๐ + 1))(๐บโ๐)) < ((๐ธ / 2) / (ฮฃ๐ โ โ0 (๐พโ๐) + 1)))) & โข (๐ โ ๐ โ โ) & โข (๐ โ (๐ โง (๐ก โ โ0 โง
โ๐ โ
(โคโฅโ๐ก)(๐พโ๐) < (((๐ธ / 2) / ๐ ) / (๐ + 1))))) & โข (๐ โ 0 โค ๐)
& โข (๐ โ โ๐ค โ ๐ ๐ค โค ๐) โ โข (๐ โ โ๐ฆ โ โ0 โ๐ โ
(โคโฅโ๐ฆ)(absโฮฃ๐ โ (0...๐)(๐ด ยท ฮฃ๐ โ
(โคโฅโ((๐ โ ๐) + 1))๐ต)) < ๐ธ) |
|
Theorem | mertenslem2 11546* |
Lemma for mertensabs 11547. (Contributed by Mario Carneiro,
28-Apr-2014.)
|
โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐นโ๐) = ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐พโ๐) = (absโ๐ด)) & โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ ๐ด โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐บโ๐) = ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ ๐ต โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐ปโ๐) = ฮฃ๐ โ (0...๐)(๐ด ยท (๐บโ(๐ โ ๐)))) & โข (๐ โ seq0( + , ๐พ) โ dom โ
)
& โข (๐ โ seq0( + , ๐บ) โ dom โ ) & โข (๐ โ ๐ธ โ โ+) & โข ๐ = {๐ง โฃ โ๐ โ (0...(๐ โ 1))๐ง = (absโฮฃ๐ โ (โคโฅโ(๐ + 1))(๐บโ๐))} & โข (๐ โ (๐ โ โ โง โ๐ โ
(โคโฅโ๐ )(absโฮฃ๐ โ (โคโฅโ(๐ + 1))(๐บโ๐)) < ((๐ธ / 2) / (ฮฃ๐ โ โ0 (๐พโ๐) + 1)))) โ โข (๐ โ โ๐ฆ โ โ0 โ๐ โ
(โคโฅโ๐ฆ)(absโฮฃ๐ โ (0...๐)(๐ด ยท ฮฃ๐ โ
(โคโฅโ((๐ โ ๐) + 1))๐ต)) < ๐ธ) |
|
Theorem | mertensabs 11547* |
Mertens' theorem. If ๐ด(๐) is an absolutely convergent series
and
๐ต(๐) is convergent, then
(ฮฃ๐ โ โ0๐ด(๐) ยท ฮฃ๐ โ โ0๐ต(๐)) =
ฮฃ๐ โ โ0ฮฃ๐ โ (0...๐)(๐ด(๐) ยท ๐ต(๐ โ ๐)) (and
this latter series is convergent). This latter sum is commonly known as
the Cauchy product of the sequences. The proof follows the outline at
http://en.wikipedia.org/wiki/Cauchy_product#Proof_of_Mertens.27_theorem.
(Contributed by Mario Carneiro, 29-Apr-2014.) (Revised by Jim Kingdon,
8-Dec-2022.)
|
โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐นโ๐) = ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐พโ๐) = (absโ๐ด)) & โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ ๐ด โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐บโ๐) = ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ ๐ต โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ โ0) โ (๐ปโ๐) = ฮฃ๐ โ (0...๐)(๐ด ยท (๐บโ(๐ โ ๐)))) & โข (๐ โ seq0( + , ๐พ) โ dom โ
)
& โข (๐ โ seq0( + , ๐บ) โ dom โ ) & โข (๐ โ seq0( + , ๐น) โ dom โ
) โ โข (๐ โ seq0( + , ๐ป) โ (ฮฃ๐ โ โ0 ๐ด ยท ฮฃ๐ โ โ0
๐ต)) |
|
4.8.10 Finite and infinite
products
|
|
4.8.10.1 Product sequences
|
|
Theorem | prodf 11548* |
An infinite product of complex terms is a function from an upper set of
integers to โ. (Contributed by Scott
Fenton, 4-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) โ โ)
โ โข (๐ โ seq๐( ยท , ๐น):๐โถโ) |
|
Theorem | clim2prod 11549* |
The limit of an infinite product with an initial segment added.
(Contributed by Scott Fenton, 18-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ ๐)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข (๐ โ seq(๐ + 1)( ยท , ๐น) โ ๐ด) โ โข (๐ โ seq๐( ยท , ๐น) โ ((seq๐( ยท , ๐น)โ๐) ยท ๐ด)) |
|
Theorem | clim2divap 11550* |
The limit of an infinite product with an initial segment removed.
(Contributed by Scott Fenton, 20-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ ๐)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข (๐ โ seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ด)
& โข (๐ โ (seq๐( ยท , ๐น)โ๐) # 0) โ โข (๐ โ seq(๐ + 1)( ยท , ๐น) โ (๐ด / (seq๐( ยท , ๐น)โ๐))) |
|
Theorem | prod3fmul 11551* |
The product of two infinite products. (Contributed by Scott Fenton,
18-Dec-2017.) (Revised by Jim Kingdon, 22-Mar-2024.)
|
โข (๐ โ ๐ โ (โคโฅโ๐)) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ (๐บโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ (๐ปโ๐) = ((๐นโ๐) ยท (๐บโ๐))) โ โข (๐ โ (seq๐( ยท , ๐ป)โ๐) = ((seq๐( ยท , ๐น)โ๐) ยท (seq๐( ยท , ๐บ)โ๐))) |
|
Theorem | prodf1 11552 |
The value of the partial products in a one-valued infinite product.
(Contributed by Scott Fenton, 5-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐)
โ โข (๐ โ ๐ โ (seq๐( ยท , (๐ ร {1}))โ๐) = 1) |
|
Theorem | prodf1f 11553 |
A one-valued infinite product is equal to the constant one function.
(Contributed by Scott Fenton, 5-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐)
โ โข (๐ โ โค โ seq๐( ยท , (๐ ร {1})) = (๐ ร {1})) |
|
Theorem | prodfclim1 11554 |
The constant one product converges to one. (Contributed by Scott
Fenton, 5-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐)
โ โข (๐ โ โค โ seq๐( ยท , (๐ ร {1})) โ 1) |
|
Theorem | prodfap0 11555* |
The product of finitely many terms apart from zero is apart from zero.
(Contributed by Scott Fenton, 14-Jan-2018.) (Revised by Jim Kingdon,
23-Mar-2024.)
|
โข (๐ โ ๐ โ (โคโฅโ๐)) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ (๐...๐)) โ (๐นโ๐) # 0) โ โข (๐ โ (seq๐( ยท , ๐น)โ๐) # 0) |
|
Theorem | prodfrecap 11556* |
The reciprocal of a finite product. (Contributed by Scott Fenton,
15-Jan-2018.) (Revised by Jim Kingdon, 24-Mar-2024.)
|
โข (๐ โ ๐ โ (โคโฅโ๐)) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ (๐...๐)) โ (๐นโ๐) # 0) & โข ((๐ โง ๐ โ (๐...๐)) โ (๐บโ๐) = (1 / (๐นโ๐))) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ (๐บโ๐) โ โ)
โ โข (๐ โ (seq๐( ยท , ๐บ)โ๐) = (1 / (seq๐( ยท , ๐น)โ๐))) |
|
Theorem | prodfdivap 11557* |
The quotient of two products. (Contributed by Scott Fenton,
15-Jan-2018.) (Revised by Jim Kingdon, 24-Mar-2024.)
|
โข (๐ โ ๐ โ (โคโฅโ๐)) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ (๐นโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ (๐บโ๐) โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ (๐บโ๐) # 0) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ (๐ปโ๐) = ((๐นโ๐) / (๐บโ๐))) โ โข (๐ โ (seq๐( ยท , ๐ป)โ๐) = ((seq๐( ยท , ๐น)โ๐) / (seq๐( ยท , ๐บ)โ๐))) |
|
4.8.10.2 Non-trivial convergence
|
|
Theorem | ntrivcvgap 11558* |
A non-trivially converging infinite product converges. (Contributed by
Scott Fenton, 18-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ โ๐ โ ๐ โ๐ฆ(๐ฆ # 0 โง seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ฆ))
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) โ โ)
โ โข (๐ โ seq๐( ยท , ๐น) โ dom โ ) |
|
Theorem | ntrivcvgap0 11559* |
A product that converges to a value apart from zero converges
non-trivially. (Contributed by Scott Fenton, 18-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ seq๐( ยท , ๐น) โ ๐)
& โข (๐ โ ๐ # 0) โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ โ๐ฆ(๐ฆ # 0 โง seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ฆ)) |
|
4.8.10.3 Complex products
|
|
Syntax | cprod 11560 |
Extend class notation to include complex products.
|
class โ๐ โ ๐ด ๐ต |
|
Definition | df-proddc 11561* |
Define the product of a series with an index set of integers ๐ด.
This definition takes most of the aspects of df-sumdc 11364 and adapts them
for multiplication instead of addition. However, we insist that in the
infinite case, there is a nonzero tail of the sequence. This ensures
that the convergence criteria match those of infinite sums.
(Contributed by Scott Fenton, 4-Dec-2017.) (Revised by Jim Kingdon,
21-Mar-2024.)
|
โข โ๐ โ ๐ด ๐ต = (โฉ๐ฅ(โ๐ โ โค ((๐ด โ
(โคโฅโ๐) โง โ๐ โ (โคโฅโ๐)DECID ๐ โ ๐ด) โง (โ๐ โ (โคโฅโ๐)โ๐ฆ(๐ฆ # 0 โง seq๐( ยท , (๐ โ โค โฆ if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1))) โ ๐ฆ) โง seq๐( ยท , (๐ โ โค โฆ if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1))) โ ๐ฅ)) โจ โ๐ โ โ โ๐(๐:(1...๐)โ1-1-ontoโ๐ด โง ๐ฅ = (seq1( ยท , (๐ โ โ โฆ if(๐ โค ๐, โฆ(๐โ๐) / ๐โฆ๐ต, 1)))โ๐)))) |
|
Theorem | prodeq1f 11562 |
Equality theorem for a product. (Contributed by Scott Fenton,
1-Dec-2017.)
|
โข โฒ๐๐ด
& โข โฒ๐๐ต โ โข (๐ด = ๐ต โ โ๐ โ ๐ด ๐ถ = โ๐ โ ๐ต ๐ถ) |
|
Theorem | prodeq1 11563* |
Equality theorem for a product. (Contributed by Scott Fenton,
1-Dec-2017.)
|
โข (๐ด = ๐ต โ โ๐ โ ๐ด ๐ถ = โ๐ โ ๐ต ๐ถ) |
|
Theorem | nfcprod1 11564* |
Bound-variable hypothesis builder for product. (Contributed by Scott
Fenton, 4-Dec-2017.)
|
โข โฒ๐๐ด โ โข โฒ๐โ๐ โ ๐ด ๐ต |
|
Theorem | nfcprod 11565* |
Bound-variable hypothesis builder for product: if ๐ฅ is (effectively)
not free in ๐ด and ๐ต, it is not free in โ๐ โ
๐ด๐ต.
(Contributed by Scott Fenton, 1-Dec-2017.)
|
โข โฒ๐ฅ๐ด
& โข โฒ๐ฅ๐ต โ โข โฒ๐ฅโ๐ โ ๐ด ๐ต |
|
Theorem | prodeq2w 11566* |
Equality theorem for product, when the class expressions ๐ต and ๐ถ
are equal everywhere. Proved using only Extensionality. (Contributed
by Scott Fenton, 4-Dec-2017.)
|
โข (โ๐ ๐ต = ๐ถ โ โ๐ โ ๐ด ๐ต = โ๐ โ ๐ด ๐ถ) |
|
Theorem | prodeq2 11567* |
Equality theorem for product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข (โ๐ โ ๐ด ๐ต = ๐ถ โ โ๐ โ ๐ด ๐ต = โ๐ โ ๐ด ๐ถ) |
|
Theorem | cbvprod 11568* |
Change bound variable in a product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข (๐ = ๐ โ ๐ต = ๐ถ)
& โข โฒ๐๐ด
& โข โฒ๐๐ด
& โข โฒ๐๐ต
& โข โฒ๐๐ถ โ โข โ๐ โ ๐ด ๐ต = โ๐ โ ๐ด ๐ถ |
|
Theorem | cbvprodv 11569* |
Change bound variable in a product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข (๐ = ๐ โ ๐ต = ๐ถ) โ โข โ๐ โ ๐ด ๐ต = โ๐ โ ๐ด ๐ถ |
|
Theorem | cbvprodi 11570* |
Change bound variable in a product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข โฒ๐๐ต
& โข โฒ๐๐ถ
& โข (๐ = ๐ โ ๐ต = ๐ถ) โ โข โ๐ โ ๐ด ๐ต = โ๐ โ ๐ด ๐ถ |
|
Theorem | prodeq1i 11571* |
Equality inference for product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข ๐ด = ๐ต โ โข โ๐ โ ๐ด ๐ถ = โ๐ โ ๐ต ๐ถ |
|
Theorem | prodeq2i 11572* |
Equality inference for product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ ๐ต = ๐ถ) โ โข โ๐ โ ๐ด ๐ต = โ๐ โ ๐ด ๐ถ |
|
Theorem | prodeq12i 11573* |
Equality inference for product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข ๐ด = ๐ต
& โข (๐ โ ๐ด โ ๐ถ = ๐ท) โ โข โ๐ โ ๐ด ๐ถ = โ๐ โ ๐ต ๐ท |
|
Theorem | prodeq1d 11574* |
Equality deduction for product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข (๐ โ ๐ด = ๐ต) โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ถ = โ๐ โ ๐ต ๐ถ) |
|
Theorem | prodeq2d 11575* |
Equality deduction for product. Note that unlike prodeq2dv 11576, ๐
may occur in ๐. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ต = ๐ถ) โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ต = โ๐ โ ๐ด ๐ถ) |
|
Theorem | prodeq2dv 11576* |
Equality deduction for product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต = ๐ถ) โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ต = โ๐ โ ๐ด ๐ถ) |
|
Theorem | prodeq2sdv 11577* |
Equality deduction for product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข (๐ โ ๐ต = ๐ถ) โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ต = โ๐ โ ๐ด ๐ถ) |
|
Theorem | 2cprodeq2dv 11578* |
Equality deduction for double product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด โง ๐ โ ๐ต) โ ๐ถ = ๐ท) โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด โ๐ โ ๐ต ๐ถ = โ๐ โ ๐ด โ๐ โ ๐ต ๐ท) |
|
Theorem | prodeq12dv 11579* |
Equality deduction for product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข (๐ โ ๐ด = ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ถ = ๐ท) โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ถ = โ๐ โ ๐ต ๐ท) |
|
Theorem | prodeq12rdv 11580* |
Equality deduction for product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข (๐ โ ๐ด = ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐ต) โ ๐ถ = ๐ท) โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ถ = โ๐ โ ๐ต ๐ท) |
|
Theorem | prodrbdclem 11581* |
Lemma for prodrbdc 11584. (Contributed by Scott Fenton, 4-Dec-2017.)
(Revised by Jim Kingdon, 4-Apr-2024.)
|
โข ๐น = (๐ โ โค โฆ if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1)) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ DECID
๐ โ ๐ด)
& โข (๐ โ ๐ โ (โคโฅโ๐))
โ โข ((๐ โง ๐ด โ
(โคโฅโ๐)) โ (seq๐( ยท , ๐น) โพ
(โคโฅโ๐)) = seq๐( ยท , ๐น)) |
|
Theorem | fproddccvg 11582* |
The sequence of partial products of a finite product converges to
the whole product. (Contributed by Scott Fenton, 4-Dec-2017.)
|
โข ๐น = (๐ โ โค โฆ if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1)) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ DECID
๐ โ ๐ด)
& โข (๐ โ ๐ โ (โคโฅโ๐)) & โข (๐ โ ๐ด โ (๐...๐)) โ โข (๐ โ seq๐( ยท , ๐น) โ (seq๐( ยท , ๐น)โ๐)) |
|
Theorem | prodrbdclem2 11583* |
Lemma for prodrbdc 11584. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข ๐น = (๐ โ โค โฆ if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1)) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต โ โ) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ ๐ด โ
(โคโฅโ๐)) & โข (๐ โ ๐ด โ
(โคโฅโ๐)) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ DECID
๐ โ ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ DECID
๐ โ ๐ด) โ โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ (seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ถ โ seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ถ)) |
|
Theorem | prodrbdc 11584* |
Rebase the starting point of a product. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.)
|
โข ๐น = (๐ โ โค โฆ if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1)) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต โ โ) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ ๐ด โ
(โคโฅโ๐)) & โข (๐ โ ๐ด โ
(โคโฅโ๐)) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ DECID
๐ โ ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ DECID
๐ โ ๐ด) โ โข (๐ โ (seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ถ โ seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ถ)) |
|
Theorem | prodmodclem3 11585* |
Lemma for prodmodc 11588. (Contributed by Scott Fenton, 4-Dec-2017.)
(Revised by Jim Kingdon, 11-Apr-2024.)
|
โข ๐น = (๐ โ โค โฆ if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1)) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต โ โ) & โข ๐บ = (๐ โ โ โฆ if(๐ โค (โฏโ๐ด), โฆ(๐โ๐) / ๐โฆ๐ต, 1)) & โข ๐ป = (๐ โ โ โฆ if(๐ โค (โฏโ๐ด), โฆ(๐พโ๐) / ๐โฆ๐ต, 1)) & โข (๐ โ (๐ โ โ โง ๐ โ โ)) & โข (๐ โ ๐:(1...๐)โ1-1-ontoโ๐ด)
& โข (๐ โ ๐พ:(1...๐)โ1-1-ontoโ๐ด) โ โข (๐ โ (seq1( ยท , ๐บ)โ๐) = (seq1( ยท , ๐ป)โ๐)) |
|
Theorem | prodmodclem2a 11586* |
Lemma for prodmodc 11588. (Contributed by Scott Fenton, 4-Dec-2017.)
(Revised by Jim Kingdon, 11-Apr-2024.)
|
โข ๐น = (๐ โ โค โฆ if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1)) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต โ โ) & โข ๐บ = (๐ โ โ โฆ if(๐ โค (โฏโ๐ด), โฆ(๐โ๐) / ๐โฆ๐ต, 1)) & โข ๐ป = (๐ โ โ โฆ if(๐ โค (โฏโ๐ด), โฆ(๐พโ๐) / ๐โฆ๐ต, 1)) & โข ((๐ โง ๐ โ (โคโฅโ๐)) โ DECID
๐ โ ๐ด)
& โข (๐ โ ๐ โ โ) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ ๐ด โ
(โคโฅโ๐)) & โข (๐ โ ๐:(1...๐)โ1-1-ontoโ๐ด)
& โข (๐ โ ๐พ Isom < , <
((1...(โฏโ๐ด)),
๐ด)) โ โข (๐ โ seq๐( ยท , ๐น) โ (seq1( ยท , ๐บ)โ๐)) |
|
Theorem | prodmodclem2 11587* |
Lemma for prodmodc 11588. (Contributed by Scott Fenton, 4-Dec-2017.)
(Revised by Jim Kingdon, 13-Apr-2024.)
|
โข ๐น = (๐ โ โค โฆ if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1)) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต โ โ) & โข ๐บ = (๐ โ โ โฆ if(๐ โค (โฏโ๐ด), โฆ(๐โ๐) / ๐โฆ๐ต, 1)) โ โข ((๐ โง โ๐ โ โค ((๐ด โ
(โคโฅโ๐) โง โ๐ โ (โคโฅโ๐)DECID ๐ โ ๐ด) โง (โ๐ โ (โคโฅโ๐)โ๐ฆ(๐ฆ # 0 โง seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ฆ) โง seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ฅ))) โ (โ๐ โ โ โ๐(๐:(1...๐)โ1-1-ontoโ๐ด โง ๐ง = (seq1( ยท , ๐บ)โ๐)) โ ๐ฅ = ๐ง)) |
|
Theorem | prodmodc 11588* |
A product has at most one limit. (Contributed by Scott Fenton,
4-Dec-2017.) (Modified by Jim Kingdon, 14-Apr-2024.)
|
โข ๐น = (๐ โ โค โฆ if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1)) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต โ โ) & โข ๐บ = (๐ โ โ โฆ if(๐ โค (โฏโ๐ด), โฆ(๐โ๐) / ๐โฆ๐ต, 1)) โ โข (๐ โ โ*๐ฅ(โ๐ โ โค ((๐ด โ
(โคโฅโ๐) โง โ๐ โ (โคโฅโ๐)DECID ๐ โ ๐ด) โง (โ๐ โ (โคโฅโ๐)โ๐ฆ(๐ฆ # 0 โง seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ฆ) โง seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ฅ)) โจ โ๐ โ โ โ๐(๐:(1...๐)โ1-1-ontoโ๐ด โง ๐ฅ = (seq1( ยท , ๐บ)โ๐)))) |
|
Theorem | zproddc 11589* |
Series product with index set a subset of the upper integers.
(Contributed by Scott Fenton, 5-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ โ๐ โ ๐ โ๐ฆ(๐ฆ # 0 โง seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ฆ))
& โข (๐ โ ๐ด โ ๐)
& โข (๐ โ โ๐ โ ๐ DECID ๐ โ ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) = if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1)) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต โ โ)
โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ต = ( โ โseq๐( ยท , ๐น))) |
|
Theorem | iprodap 11590* |
Series product with an upper integer index set (i.e. an infinite
product.) (Contributed by Scott Fenton, 5-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ โ๐ โ ๐ โ๐ฆ(๐ฆ # 0 โง seq๐( ยท , ๐น) โ ๐ฆ))
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) = ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ ๐ต โ โ)
โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ ๐ต = ( โ โseq๐( ยท , ๐น))) |
|
Theorem | zprodap0 11591* |
Nonzero series product with index set a subset of the upper integers.
(Contributed by Scott Fenton, 6-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ ๐ # 0) & โข (๐ โ seq๐( ยท , ๐น) โ ๐)
& โข (๐ โ โ๐ โ ๐ DECID ๐ โ ๐ด)
& โข (๐ โ ๐ด โ ๐)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) = if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1)) & โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต โ โ)
โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ต = ๐) |
|
Theorem | iprodap0 11592* |
Nonzero series product with an upper integer index set (i.e. an
infinite product.) (Contributed by Scott Fenton, 6-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ ๐ # 0) & โข (๐ โ seq๐( ยท , ๐น) โ ๐)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐นโ๐) = ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐) โ ๐ต โ โ)
โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ ๐ต = ๐) |
|
4.8.10.4 Finite products
|
|
Theorem | fprodseq 11593* |
The value of a product over a nonempty finite set. (Contributed by
Scott Fenton, 6-Dec-2017.) (Revised by Jim Kingdon, 15-Jul-2024.)
|
โข (๐ = (๐นโ๐) โ ๐ต = ๐ถ)
& โข (๐ โ ๐ โ โ) & โข (๐ โ ๐น:(1...๐)โ1-1-ontoโ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต โ โ) & โข ((๐ โง ๐ โ (1...๐)) โ (๐บโ๐) = ๐ถ) โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ต = (seq1( ยท , (๐ โ โ โฆ if(๐ โค ๐, (๐บโ๐), 1)))โ๐)) |
|
Theorem | fprodntrivap 11594* |
A non-triviality lemma for finite sequences. (Contributed by Scott
Fenton, 16-Dec-2017.)
|
โข ๐ = (โคโฅโ๐) & โข (๐ โ ๐ โ ๐)
& โข (๐ โ ๐ด โ (๐...๐)) โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ โ๐ฆ(๐ฆ # 0 โง seq๐( ยท , (๐ โ ๐ โฆ if(๐ โ ๐ด, ๐ต, 1))) โ ๐ฆ)) |
|
Theorem | prod0 11595 |
A product over the empty set is one. (Contributed by Scott Fenton,
5-Dec-2017.)
|
โข โ๐ โ โ
๐ด = 1 |
|
Theorem | prod1dc 11596* |
Any product of one over a valid set is one. (Contributed by Scott
Fenton, 7-Dec-2017.) (Revised by Jim Kingdon, 5-Aug-2024.)
|
โข (((๐ โ โค โง ๐ด โ
(โคโฅโ๐) โง โ๐ โ (โคโฅโ๐)DECID ๐ โ ๐ด) โจ ๐ด โ Fin) โ โ๐ โ ๐ด 1 = 1) |
|
Theorem | prodfct 11597* |
A lemma to facilitate conversions from the function form to the
class-variable form of a product. (Contributed by Scott Fenton,
7-Dec-2017.)
|
โข (โ๐ โ ๐ด ๐ต โ โ โ โ๐ โ ๐ด ((๐ โ ๐ด โฆ ๐ต)โ๐) = โ๐ โ ๐ด ๐ต) |
|
Theorem | fprodf1o 11598* |
Re-index a finite product using a bijection. (Contributed by Scott
Fenton, 7-Dec-2017.)
|
โข (๐ = ๐บ โ ๐ต = ๐ท)
& โข (๐ โ ๐ถ โ Fin) & โข (๐ โ ๐น:๐ถโ1-1-ontoโ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐ถ) โ (๐นโ๐) = ๐บ)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ต โ โ)
โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ต = โ๐ โ ๐ถ ๐ท) |
|
Theorem | prodssdc 11599* |
Change the index set to a subset in an upper integer product.
(Contributed by Scott Fenton, 11-Dec-2017.) (Revised by Jim Kingdon,
6-Aug-2024.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ถ โ โ) & โข (๐ โ โ๐ โ (โคโฅโ๐)โ๐ฆ(๐ฆ # 0 โง seq๐( ยท , (๐ โ (โคโฅโ๐) โฆ if(๐ โ ๐ต, ๐ถ, 1))) โ ๐ฆ))
& โข (๐ โ โ๐ โ (โคโฅโ๐)DECID ๐ โ ๐ด)
& โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข ((๐ โง ๐ โ (๐ต โ ๐ด)) โ ๐ถ = 1) & โข (๐ โ ๐ต โ
(โคโฅโ๐)) & โข (๐ โ โ๐ โ
(โคโฅโ๐)DECID ๐ โ ๐ต) โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ถ = โ๐ โ ๐ต ๐ถ) |
|
Theorem | fprodssdc 11600* |
Change the index set to a subset in a finite sum. (Contributed by Scott
Fenton, 16-Dec-2017.)
|
โข (๐ โ ๐ด โ ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ โ ๐ด) โ ๐ถ โ โ) & โข (๐ โ โ๐ โ ๐ต DECID ๐ โ ๐ด)
& โข ((๐ โง ๐ โ (๐ต โ ๐ด)) โ ๐ถ = 1) & โข (๐ โ ๐ต โ Fin) โ โข (๐ โ โ๐ โ ๐ด ๐ถ = โ๐ โ ๐ต ๐ถ) |