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

Theorem resqrexlemex 10790
Description: Lemma for resqrex 10791. Existence of square root given a sequence which converges to the square root. (Contributed by Mario Carneiro and Jim Kingdon, 27-Jul-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
resqrexlemex.seq 𝐹 = seq1((𝑦 ∈ ℝ+, 𝑧 ∈ ℝ+ ↦ ((𝑦 + (𝐴 / 𝑦)) / 2)), (ℕ × {(1 + 𝐴)}))
resqrexlemex.a (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
resqrexlemex.agt0 (𝜑 → 0 ≤ 𝐴)
Assertion
Ref Expression
resqrexlemex (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ (0 ≤ 𝑥 ∧ (𝑥↑2) = 𝐴))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦,𝑧   𝑦,𝐹,𝑧   𝜑,𝑧,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝐹(𝑥)

Proof of Theorem resqrexlemex
Dummy variables 𝑟 𝑛 𝑒 𝑎 𝑏 𝑐 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 resqrexlemex.seq . . 3 𝐹 = seq1((𝑦 ∈ ℝ+, 𝑧 ∈ ℝ+ ↦ ((𝑦 + (𝐴 / 𝑦)) / 2)), (ℕ × {(1 + 𝐴)}))
2 resqrexlemex.a . . 3 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
3 resqrexlemex.agt0 . . 3 (𝜑 → 0 ≤ 𝐴)
41, 2, 3resqrexlemcvg 10784 . 2 (𝜑 → ∃𝑟 ∈ ℝ ∀𝑒 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)))
5 simprl 520 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ ∀𝑒 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)))) → 𝑟 ∈ ℝ)
62adantr 274 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ ∀𝑒 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)))) → 𝐴 ∈ ℝ)
73adantr 274 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ ∀𝑒 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)))) → 0 ≤ 𝐴)
8 simprr 521 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ ∀𝑒 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)))) → ∀𝑒 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)))
9 fveq2 5414 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑐 → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑐))
109breq1d 3934 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑐 → ((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ↔ (𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒)))
119oveq1d 5782 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑐 → ((𝐹𝑘) + 𝑒) = ((𝐹𝑐) + 𝑒))
1211breq2d 3936 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑐 → (𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒) ↔ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒)))
1310, 12anbi12d 464 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑐 → (((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)) ↔ ((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒))))
1413cbvralv 2652 . . . . . . . . 9 (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)) ↔ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒)))
1514rexbii 2440 . . . . . . . 8 (∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)) ↔ ∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒)))
16 fveq2 5414 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑏 → (ℤ𝑛) = (ℤ𝑏))
1716raleqdv 2630 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑏 → (∀𝑐 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒)) ↔ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑏)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒))))
1817cbvrexv 2653 . . . . . . . 8 (∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒)) ↔ ∃𝑏 ∈ ℕ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑏)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒)))
1915, 18bitri 183 . . . . . . 7 (∃𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)) ↔ ∃𝑏 ∈ ℕ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑏)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒)))
2019ralbii 2439 . . . . . 6 (∀𝑒 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)) ↔ ∀𝑒 ∈ ℝ+𝑏 ∈ ℕ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑏)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒)))
21 oveq2 5775 . . . . . . . . . 10 (𝑒 = 𝑎 → (𝑟 + 𝑒) = (𝑟 + 𝑎))
2221breq2d 3936 . . . . . . . . 9 (𝑒 = 𝑎 → ((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ↔ (𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑎)))
23 oveq2 5775 . . . . . . . . . 10 (𝑒 = 𝑎 → ((𝐹𝑐) + 𝑒) = ((𝐹𝑐) + 𝑎))
2423breq2d 3936 . . . . . . . . 9 (𝑒 = 𝑎 → (𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒) ↔ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑎)))
2522, 24anbi12d 464 . . . . . . . 8 (𝑒 = 𝑎 → (((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒)) ↔ ((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑎) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑎))))
2625rexralbidv 2459 . . . . . . 7 (𝑒 = 𝑎 → (∃𝑏 ∈ ℕ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑏)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒)) ↔ ∃𝑏 ∈ ℕ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑏)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑎) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑎))))
2726cbvralv 2652 . . . . . 6 (∀𝑒 ∈ ℝ+𝑏 ∈ ℕ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑏)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑒)) ↔ ∀𝑎 ∈ ℝ+𝑏 ∈ ℕ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑏)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑎) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑎)))
2820, 27bitri 183 . . . . 5 (∀𝑒 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)) ↔ ∀𝑎 ∈ ℝ+𝑏 ∈ ℕ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑏)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑎) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑎)))
298, 28sylib 121 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ ∀𝑒 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)))) → ∀𝑎 ∈ ℝ+𝑏 ∈ ℕ ∀𝑐 ∈ (ℤ𝑏)((𝐹𝑐) < (𝑟 + 𝑎) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑐) + 𝑎)))
301, 6, 7, 5, 29resqrexlemgt0 10785 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ ∀𝑒 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)))) → 0 ≤ 𝑟)
311, 6, 7, 5, 8resqrexlemsqa 10789 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ ∀𝑒 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)))) → (𝑟↑2) = 𝐴)
32 breq2 3928 . . . . 5 (𝑥 = 𝑟 → (0 ≤ 𝑥 ↔ 0 ≤ 𝑟))
33 oveq1 5774 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑟 → (𝑥↑2) = (𝑟↑2))
3433eqeq1d 2146 . . . . 5 (𝑥 = 𝑟 → ((𝑥↑2) = 𝐴 ↔ (𝑟↑2) = 𝐴))
3532, 34anbi12d 464 . . . 4 (𝑥 = 𝑟 → ((0 ≤ 𝑥 ∧ (𝑥↑2) = 𝐴) ↔ (0 ≤ 𝑟 ∧ (𝑟↑2) = 𝐴)))
3635rspcev 2784 . . 3 ((𝑟 ∈ ℝ ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ (𝑟↑2) = 𝐴)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (0 ≤ 𝑥 ∧ (𝑥↑2) = 𝐴))
375, 30, 31, 36syl12anc 1214 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ ∀𝑒 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑘) < (𝑟 + 𝑒) ∧ 𝑟 < ((𝐹𝑘) + 𝑒)))) → ∃𝑥 ∈ ℝ (0 ≤ 𝑥 ∧ (𝑥↑2) = 𝐴))
384, 37rexlimddv 2552 1 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ (0 ≤ 𝑥 ∧ (𝑥↑2) = 𝐴))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 103   = wceq 1331  wcel 1480  wral 2414  wrex 2415  {csn 3522   class class class wbr 3924   × cxp 4532  cfv 5118  (class class class)co 5767  cmpo 5769  cr 7612  0cc0 7613  1c1 7614   + caddc 7616   < clt 7793  cle 7794   / cdiv 8425  cn 8713  2c2 8764  cuz 9319  +crp 9434  seqcseq 10211  cexp 10285
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2119  ax-coll 4038  ax-sep 4041  ax-nul 4049  ax-pow 4093  ax-pr 4126  ax-un 4350  ax-setind 4447  ax-iinf 4497  ax-cnex 7704  ax-resscn 7705  ax-1cn 7706  ax-1re 7707  ax-icn 7708  ax-addcl 7709  ax-addrcl 7710  ax-mulcl 7711  ax-mulrcl 7712  ax-addcom 7713  ax-mulcom 7714  ax-addass 7715  ax-mulass 7716  ax-distr 7717  ax-i2m1 7718  ax-0lt1 7719  ax-1rid 7720  ax-0id 7721  ax-rnegex 7722  ax-precex 7723  ax-cnre 7724  ax-pre-ltirr 7725  ax-pre-ltwlin 7726  ax-pre-lttrn 7727  ax-pre-apti 7728  ax-pre-ltadd 7729  ax-pre-mulgt0 7730  ax-pre-mulext 7731  ax-arch 7732  ax-caucvg 7733
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 820  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2000  df-mo 2001  df-clab 2124  df-cleq 2130  df-clel 2133  df-nfc 2268  df-ne 2307  df-nel 2402  df-ral 2419  df-rex 2420  df-reu 2421  df-rmo 2422  df-rab 2423  df-v 2683  df-sbc 2905  df-csb 2999  df-dif 3068  df-un 3070  df-in 3072  df-ss 3079  df-nul 3359  df-if 3470  df-pw 3507  df-sn 3528  df-pr 3529  df-op 3531  df-uni 3732  df-int 3767  df-iun 3810  df-br 3925  df-opab 3985  df-mpt 3986  df-tr 4022  df-id 4210  df-po 4213  df-iso 4214  df-iord 4283  df-on 4285  df-ilim 4286  df-suc 4288  df-iom 4500  df-xp 4540  df-rel 4541  df-cnv 4542  df-co 4543  df-dm 4544  df-rn 4545  df-res 4546  df-ima 4547  df-iota 5083  df-fun 5120  df-fn 5121  df-f 5122  df-f1 5123  df-fo 5124  df-f1o 5125  df-fv 5126  df-riota 5723  df-ov 5770  df-oprab 5771  df-mpo 5772  df-1st 6031  df-2nd 6032  df-recs 6195  df-frec 6281  df-pnf 7795  df-mnf 7796  df-xr 7797  df-ltxr 7798  df-le 7799  df-sub 7928  df-neg 7929  df-reap 8330  df-ap 8337  df-div 8426  df-inn 8714  df-2 8772  df-3 8773  df-4 8774  df-n0 8971  df-z 9048  df-uz 9320  df-rp 9435  df-seqfrec 10212  df-exp 10286
This theorem is referenced by:  resqrex  10791
  Copyright terms: Public domain W3C validator