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Theorem resqrexlemover 11798
Description: Lemma for resqrex 11814. Each element of the sequence is an overestimate. (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 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
resqrexlemex.agt0 (𝜑 → 0 ≤ 𝐴)
Assertion
Ref Expression
resqrexlemover ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝐴 < ((𝐹‘𝑁)↑2))
Distinct variable groups:   𝑦,𝐴,𝑧   𝜑,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   𝐹(𝑦, 𝑧)   𝑁(𝑦, 𝑧)

Proof of Theorem resqrexlemover
Dummy variables 𝑓 𝑔 ℎ 𝑘 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fveq2 5698 . . . . . 6 (𝑤 = 1 → (𝐹‘𝑤) = (𝐹‘1))
21oveq1d 6103 . . . . 5 (𝑤 = 1 → ((𝐹‘𝑤)↑2) = ((𝐹‘1)↑2))
32breq2d 4143 . . . 4 (𝑤 = 1 → (𝐴 < ((𝐹‘𝑤)↑2) ↔ 𝐴 < ((𝐹‘1)↑2)))
43imbi2d 230 . . 3 (𝑤 = 1 → ((𝜑 → 𝐴 < ((𝐹‘𝑤)↑2)) ↔ (𝜑 → 𝐴 < ((𝐹‘1)↑2))))
5 fveq2 5698 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑘 → (𝐹‘𝑤) = (𝐹‘𝑘))
65oveq1d 6103 . . . . 5 (𝑤 = 𝑘 → ((𝐹‘𝑤)↑2) = ((𝐹‘𝑘)↑2))
76breq2d 4143 . . . 4 (𝑤 = 𝑘 → (𝐴 < ((𝐹‘𝑤)↑2) ↔ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)))
87imbi2d 230 . . 3 (𝑤 = 𝑘 → ((𝜑 → 𝐴 < ((𝐹‘𝑤)↑2)) ↔ (𝜑 → 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2))))
9 fveq2 5698 . . . . . 6 (𝑤 = (𝑘 + 1) → (𝐹‘𝑤) = (𝐹‘(𝑘 + 1)))
109oveq1d 6103 . . . . 5 (𝑤 = (𝑘 + 1) → ((𝐹‘𝑤)↑2) = ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2))
1110breq2d 4143 . . . 4 (𝑤 = (𝑘 + 1) → (𝐴 < ((𝐹‘𝑤)↑2) ↔ 𝐴 < ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2)))
1211imbi2d 230 . . 3 (𝑤 = (𝑘 + 1) → ((𝜑 → 𝐴 < ((𝐹‘𝑤)↑2)) ↔ (𝜑 → 𝐴 < ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2))))
13 fveq2 5698 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑁 → (𝐹‘𝑤) = (𝐹‘𝑁))
1413oveq1d 6103 . . . . 5 (𝑤 = 𝑁 → ((𝐹‘𝑤)↑2) = ((𝐹‘𝑁)↑2))
1514breq2d 4143 . . . 4 (𝑤 = 𝑁 → (𝐴 < ((𝐹‘𝑤)↑2) ↔ 𝐴 < ((𝐹‘𝑁)↑2)))
1615imbi2d 230 . . 3 (𝑤 = 𝑁 → ((𝜑 → 𝐴 < ((𝐹‘𝑤)↑2)) ↔ (𝜑 → 𝐴 < ((𝐹‘𝑁)↑2))))
17 resqrexlemex.a . . . . 5 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
1817resqcld 11158 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℝ)
19 2re 9383 . . . . . . . 8 2 ∈ ℝ
2019a1i 9 . . . . . . 7 (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
2120, 17remulcld 8362 . . . . . 6 (𝜑 → (2 · 𝐴) ∈ ℝ)
2218, 21readdcld 8361 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴↑2) + (2 · 𝐴)) ∈ ℝ)
23 1red 8347 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
2422, 23readdcld 8361 . . . . 5 (𝜑 → (((𝐴↑2) + (2 · 𝐴)) + 1) ∈ ℝ)
2517recnd 8360 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
2625mullidd 8350 . . . . . . 7 (𝜑 → (1 · 𝐴) = 𝐴)
27 resqrexlemex.agt0 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 ≤ 𝐴)
28 1le2 9524 . . . . . . . . 9 1 ≤ 2
29 lemul1a 9196 . . . . . . . . 9 (((1 ∈ ℝ ∧ 2 ∈ ℝ ∧ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐴)) ∧ 1 ≤ 2) → (1 · 𝐴) ≤ (2 · 𝐴))
3028, 29mpan2 429 . . . . . . . 8 ((1 ∈ ℝ ∧ 2 ∈ ℝ ∧ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐴)) → (1 · 𝐴) ≤ (2 · 𝐴))
3123, 20, 17, 27, 30syl112anc 1282 . . . . . . 7 (𝜑 → (1 · 𝐴) ≤ (2 · 𝐴))
3226, 31eqbrtrrd 4155 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐴 ≤ (2 · 𝐴))
3317sqge0d 11159 . . . . . . 7 (𝜑 → 0 ≤ (𝐴↑2))
3421, 18addge02d 8869 . . . . . . 7 (𝜑 → (0 ≤ (𝐴↑2) ↔ (2 · 𝐴) ≤ ((𝐴↑2) + (2 · 𝐴))))
3533, 34mpbid 147 . . . . . 6 (𝜑 → (2 · 𝐴) ≤ ((𝐴↑2) + (2 · 𝐴)))
3617, 21, 22, 32, 35letrd 8457 . . . . 5 (𝜑 → 𝐴 ≤ ((𝐴↑2) + (2 · 𝐴)))
3722ltp1d 9268 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴↑2) + (2 · 𝐴)) < (((𝐴↑2) + (2 · 𝐴)) + 1))
3817, 22, 24, 36, 37lelttrd 8458 . . . 4 (𝜑 → 𝐴 < (((𝐴↑2) + (2 · 𝐴)) + 1))
39 resqrexlemex.seq . . . . . . . 8 𝐹 = seq1((𝑦 ∈ ℝ+, 𝑧 ∈ ℝ+ ↦ ((𝑦 + (𝐴 / 𝑦)) / 2)), (ℕ × {(1 + 𝐴)}))
4039, 17, 27resqrexlemf1 11796 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹‘1) = (1 + 𝐴))
41 1cnd 8348 . . . . . . . 8 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
4241, 25addcomd 8484 . . . . . . 7 (𝜑 → (1 + 𝐴) = (𝐴 + 1))
4340, 42eqtrd 2271 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹‘1) = (𝐴 + 1))
4443oveq1d 6103 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐹‘1)↑2) = ((𝐴 + 1)↑2))
45 binom21 11110 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℂ → ((𝐴 + 1)↑2) = (((𝐴↑2) + (2 · 𝐴)) + 1))
4625, 45syl 14 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 + 1)↑2) = (((𝐴↑2) + (2 · 𝐴)) + 1))
4744, 46eqtrd 2271 . . . 4 (𝜑 → ((𝐹‘1)↑2) = (((𝐴↑2) + (2 · 𝐴)) + 1))
4838, 47breqtrrd 4159 . . 3 (𝜑 → 𝐴 < ((𝐹‘1)↑2))
4939, 17, 27resqrexlemf 11795 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 𝐹:ℕ⟶ℝ+)
5049ffvelcdmda 5846 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ+)
5150rpred 10114 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
5217adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℝ)
5352, 50rerpdivcld 10146 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴 / (𝐹‘𝑘)) ∈ ℝ)
5451, 53resubcld 8715 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘))) ∈ ℝ)
5554adantr 276 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → ((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘))) ∈ ℝ)
5655resqcld 11158 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → (((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) ∈ ℝ)
57 4re 9390 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℝ
5857a1i 9 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 4 ∈ ℝ)
5951resqcld 11158 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹‘𝑘)↑2) ∈ ℝ)
6059, 52resubcld 8715 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘)↑2) − 𝐴) ∈ ℝ)
6160adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → (((𝐹‘𝑘)↑2) − 𝐴) ∈ ℝ)
6251adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
6352, 59posdifd 8867 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2) ↔ 0 < (((𝐹‘𝑘)↑2) − 𝐴)))
6463biimpa 296 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 0 < (((𝐹‘𝑘)↑2) − 𝐴))
6550rpgt0d 10117 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 0 < (𝐹‘𝑘))
6665adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 0 < (𝐹‘𝑘))
6761, 62, 64, 66divgt0d 9273 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 0 < ((((𝐹‘𝑘)↑2) − 𝐴) / (𝐹‘𝑘)))
6851recnd 8360 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
6968sqcld 11130 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹‘𝑘)↑2) ∈ ℂ)
7069adantr 276 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → ((𝐹‘𝑘)↑2) ∈ ℂ)
7125adantr 276 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℂ)
7271adantr 276 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 𝐴 ∈ ℂ)
7368adantr 276 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
7450rpap0d 10120 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) # 0)
7574adantr 276 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → (𝐹‘𝑘) # 0)
7670, 72, 73, 75divsubdirapd 9168 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → ((((𝐹‘𝑘)↑2) − 𝐴) / (𝐹‘𝑘)) = ((((𝐹‘𝑘)↑2) / (𝐹‘𝑘)) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))
7773sqvald 11129 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → ((𝐹‘𝑘)↑2) = ((𝐹‘𝑘) · (𝐹‘𝑘)))
7877oveq1d 6103 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → (((𝐹‘𝑘)↑2) / (𝐹‘𝑘)) = (((𝐹‘𝑘) · (𝐹‘𝑘)) / (𝐹‘𝑘)))
7973, 73, 75divcanap3d 9133 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → (((𝐹‘𝑘) · (𝐹‘𝑘)) / (𝐹‘𝑘)) = (𝐹‘𝑘))
8078, 79eqtrd 2271 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → (((𝐹‘𝑘)↑2) / (𝐹‘𝑘)) = (𝐹‘𝑘))
8180oveq1d 6103 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → ((((𝐹‘𝑘)↑2) / (𝐹‘𝑘)) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘))) = ((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))
8276, 81eqtrd 2271 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → ((((𝐹‘𝑘)↑2) − 𝐴) / (𝐹‘𝑘)) = ((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))
8367, 82breqtrd 4157 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 0 < ((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))
8455, 83gt0ap0d 8965 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → ((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘))) # 0)
8555, 84sqgt0apd 11160 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 0 < (((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2))
86 4pos 9410 . . . . . . . . . 10 0 < 4
8786a1i 9 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 0 < 4)
8856, 58, 85, 87divgt0d 9273 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 0 < ((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4))
8957, 86gt0ap0ii 8964 . . . . . . . . . . 11 4 # 0
9089a1i 9 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 4 # 0)
9156, 58, 90redivclapd 9173 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → ((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4) ∈ ℝ)
9252adantr 276 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 𝐴 ∈ ℝ)
9391, 92ltaddpos2d 8865 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → (0 < ((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4) ↔ 𝐴 < (((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4) + 𝐴)))
9488, 93mpbid 147 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 𝐴 < (((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4) + 𝐴))
9539, 17, 27resqrexlemfp1 11797 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘(𝑘 + 1)) = (((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘))) / 2))
9695oveq1d 6103 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2) = ((((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘))) / 2)↑2))
9751, 53readdcld 8361 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘))) ∈ ℝ)
9897recnd 8360 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘))) ∈ ℂ)
99 2cnd 9386 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 2 ∈ ℂ)
100 2ap0 9406 . . . . . . . . . . . . . . 15 2 # 0
101100a1i 9 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 2 # 0)
10298, 99, 101sqdivapd 11145 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘))) / 2)↑2) = ((((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / (2↑2)))
10396, 102eqtrd 2271 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2) = ((((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / (2↑2)))
104 sq2 11093 . . . . . . . . . . . . 13 (2↑2) = 4
105104oveq2i 6099 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / (2↑2)) = ((((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4)
106103, 105eqtrdi 2287 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2) = ((((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4))
10771, 68, 74divcanap2d 9130 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹‘𝑘) · (𝐴 / (𝐹‘𝑘))) = 𝐴)
108107oveq2d 6104 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (2 · ((𝐹‘𝑘) · (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))) = (2 · 𝐴))
109108oveq2d 6104 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · ((𝐹‘𝑘) · (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))) = (((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · 𝐴)))
110109oveq1d 6103 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · ((𝐹‘𝑘) · (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)) = ((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · 𝐴)) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)))
111110oveq1d 6103 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · ((𝐹‘𝑘) · (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)) + (4 · 𝐴)) = (((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · 𝐴)) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)) + (4 · 𝐴)))
11253recnd 8360 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴 / (𝐹‘𝑘)) ∈ ℂ)
113 binom2sub 11111 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (𝐴 / (𝐹‘𝑘)) ∈ ℂ) → (((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) = ((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · ((𝐹‘𝑘) · (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)))
11468, 112, 113syl2anc 415 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) = ((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · ((𝐹‘𝑘) · (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)))
115114oveq1d 6103 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) + (4 · 𝐴)) = (((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · ((𝐹‘𝑘) · (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)) + (4 · 𝐴)))
116 binom2 11109 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (𝐴 / (𝐹‘𝑘)) ∈ ℂ) → (((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) = ((((𝐹‘𝑘)↑2) + (2 · ((𝐹‘𝑘) · (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)))
11768, 112, 116syl2anc 415 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) = ((((𝐹‘𝑘)↑2) + (2 · ((𝐹‘𝑘) · (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)))
118108oveq2d 6104 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘)↑2) + (2 · ((𝐹‘𝑘) · (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))) = (((𝐹‘𝑘)↑2) + (2 · 𝐴)))
119118oveq1d 6103 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((((𝐹‘𝑘)↑2) + (2 · ((𝐹‘𝑘) · (𝐴 / (𝐹‘𝑘))))) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)) = ((((𝐹‘𝑘)↑2) + (2 · 𝐴)) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)))
120117, 119eqtrd 2271 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) = ((((𝐹‘𝑘)↑2) + (2 · 𝐴)) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)))
12199, 71mulcld 8352 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (2 · 𝐴) ∈ ℂ)
122121negcld 8631 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → -(2 · 𝐴) ∈ ℂ)
123 4cn 9391 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4 ∈ ℂ
124123a1i 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 4 ∈ ℂ)
125124, 71mulcld 8352 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (4 · 𝐴) ∈ ℂ)
12669, 122, 125addassd 8354 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((((𝐹‘𝑘)↑2) + -(2 · 𝐴)) + (4 · 𝐴)) = (((𝐹‘𝑘)↑2) + ( -(2 · 𝐴) + (4 · 𝐴))))
12769, 121negsubd 8650 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘)↑2) + -(2 · 𝐴)) = (((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · 𝐴)))
128127oveq1d 6103 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((((𝐹‘𝑘)↑2) + -(2 · 𝐴)) + (4 · 𝐴)) = ((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · 𝐴)) + (4 · 𝐴)))
129 2cn 9384 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2 ∈ ℂ
130129negcli 8601 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 -2 ∈ ℂ
131130a1i 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → -2 ∈ ℂ)
132131, 124, 71adddird 8357 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (( -2 + 4) · 𝐴) = (( -2 · 𝐴) + (4 · 𝐴)))
13399, 71mulneg1d 8745 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ( -2 · 𝐴) = -(2 · 𝐴))
134133oveq1d 6103 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (( -2 · 𝐴) + (4 · 𝐴)) = ( -(2 · 𝐴) + (4 · 𝐴)))
135132, 134eqtrd 2271 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (( -2 + 4) · 𝐴) = ( -(2 · 𝐴) + (4 · 𝐴)))
136130, 129, 129addassi 8340 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (( -2 + 2) + 2) = ( -2 + (2 + 2))
137129subidi 8604 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (2 − 2) = 0
138137negeqi 8527 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 -(2 − 2) = -0
139129, 129negsubdii 8618 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 -(2 − 2) = ( -2 + 2)
140 neg0 8579 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 -0 = 0
141138, 139, 1403eqtr3i 2267 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ( -2 + 2) = 0
142141oveq1i 6098 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (( -2 + 2) + 2) = (0 + 2)
143129addlidi 8476 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (0 + 2) = 2
144142, 143eqtri 2259 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (( -2 + 2) + 2) = 2
145 2p2e4 9440 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (2 + 2) = 4
146145oveq2i 6099 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ( -2 + (2 + 2)) = ( -2 + 4)
147136, 144, 1463eqtr3ri 2268 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ( -2 + 4) = 2
148147oveq1i 6098 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (( -2 + 4) · 𝐴) = (2 · 𝐴)
149135, 148eqtr3di 2286 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ( -(2 · 𝐴) + (4 · 𝐴)) = (2 · 𝐴))
150149oveq2d 6104 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘)↑2) + ( -(2 · 𝐴) + (4 · 𝐴))) = (((𝐹‘𝑘)↑2) + (2 · 𝐴)))
151126, 128, 1503eqtr3rd 2280 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘)↑2) + (2 · 𝐴)) = ((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · 𝐴)) + (4 · 𝐴)))
152151oveq1d 6103 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((((𝐹‘𝑘)↑2) + (2 · 𝐴)) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)) = (((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · 𝐴)) + (4 · 𝐴)) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)))
15319a1i 9 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 2 ∈ ℝ)
154153, 52remulcld 8362 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (2 · 𝐴) ∈ ℝ)
15559, 154resubcld 8715 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · 𝐴)) ∈ ℝ)
15657a1i 9 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 4 ∈ ℝ)
157156, 52remulcld 8362 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (4 · 𝐴) ∈ ℝ)
15853resqcld 11158 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2) ∈ ℝ)
159 recn 8318 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑓 ∈ ℝ → 𝑓 ∈ ℂ)
160 recn 8318 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑔 ∈ ℝ → 𝑔 ∈ ℂ)
161 addcom 8470 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑓 ∈ ℂ ∧ 𝑔 ∈ ℂ) → (𝑓 + 𝑔) = (𝑔 + 𝑓))
162159, 160, 161syl2an 289 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) → (𝑓 + 𝑔) = (𝑔 + 𝑓))
163162adantl 277 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) → (𝑓 + 𝑔) = (𝑔 + 𝑓))
164 recn 8318 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (ℎ ∈ ℝ → ℎ ∈ ℂ)
165 addass 8315 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑓 ∈ ℂ ∧ 𝑔 ∈ ℂ ∧ ℎ ∈ ℂ) → ((𝑓 + 𝑔) + ℎ) = (𝑓 + (𝑔 + ℎ)))
166159, 160, 164, 165syl3an 1320 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ∧ ℎ ∈ ℝ) → ((𝑓 + 𝑔) + ℎ) = (𝑓 + (𝑔 + ℎ)))
167166adantl 277 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ∧ ℎ ∈ ℝ)) → ((𝑓 + 𝑔) + ℎ) = (𝑓 + (𝑔 + ℎ)))
168155, 157, 158, 163, 167caov32d 6273 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · 𝐴)) + (4 · 𝐴)) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)) = (((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · 𝐴)) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)) + (4 · 𝐴)))
169120, 152, 1683eqtrd 2275 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) = (((((𝐹‘𝑘)↑2) − (2 · 𝐴)) + ((𝐴 / (𝐹‘𝑘))↑2)) + (4 · 𝐴)))
170111, 115, 1693eqtr4rd 2282 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) = ((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) + (4 · 𝐴)))
171170oveq1d 6103 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((((𝐹‘𝑘) + (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4) = (((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) + (4 · 𝐴)) / 4))
172106, 171eqtrd 2271 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2) = (((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) + (4 · 𝐴)) / 4))
17368, 112subcld 8644 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘))) ∈ ℂ)
174173sqcld 11130 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) ∈ ℂ)
17589a1i 9 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 4 # 0)
176174, 125, 124, 175divdirapd 9167 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) + (4 · 𝐴)) / 4) = (((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4) + ((4 · 𝐴) / 4)))
17771, 124, 175divcanap3d 9133 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((4 · 𝐴) / 4) = 𝐴)
178177oveq2d 6104 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4) + ((4 · 𝐴) / 4)) = (((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4) + 𝐴))
179172, 176, 1783eqtrd 2275 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2) = (((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4) + 𝐴))
180179breq2d 4143 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴 < ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2) ↔ 𝐴 < (((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4) + 𝐴)))
181180adantr 276 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → (𝐴 < ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2) ↔ 𝐴 < (((((𝐹‘𝑘) − (𝐴 / (𝐹‘𝑘)))↑2) / 4) + 𝐴)))
18294, 181mpbird 167 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → 𝐴 < ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2))
183182ex 115 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2) → 𝐴 < ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2)))
184183expcom 116 . . . 4 (𝑘 ∈ ℕ → (𝜑 → (𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2) → 𝐴 < ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2))))
185184a2d 26 . . 3 (𝑘 ∈ ℕ → ((𝜑 → 𝐴 < ((𝐹‘𝑘)↑2)) → (𝜑 → 𝐴 < ((𝐹‘(𝑘 + 1))↑2))))
1864, 8, 12, 16, 48, 185nnind 9329 . 2 (𝑁 ∈ ℕ → (𝜑 → 𝐴 < ((𝐹‘𝑁)↑2)))
187186impcom 125 1 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝐴 < ((𝐹‘𝑁)↑2))
Colors of variables:    wff set class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 1009   = wceq 1402   ∈ wcel 2209  {csn 3709   class class class wbr 4131   × cxp 4774  ‘cfv 5380  (class class class)co 6088   ∈ cmpo 6090  ℂcc 8183  ℝcr 8184  0cc0 8185  1c1 8186   + caddc 8188   · cmul 8190   < clt 8366   ≤ cle 8367   − cmin 8504   -cneg 8505   # cap 8917   / cdiv 9010  ℕcn 9313  2c2 9364  4c4 9366  ℝ+crp 10071  seqcseq 10905  ↑cexp 10996
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4248  ax-sep 4251  ax-nul 4261  ax-pow 4313  ax-pr 4348  ax-un 4580  ax-setind 4686  ax-iinf 4737  ax-cnex 8276  ax-resscn 8277  ax-1cn 8278  ax-1re 8279  ax-icn 8280  ax-addcl 8281  ax-addrcl 8282  ax-mulcl 8283  ax-mulrcl 8284  ax-addcom 8285  ax-mulcom 8286  ax-addass 8287  ax-mulass 8288  ax-distr 8289  ax-i2m1 8290  ax-0lt1 8291  ax-1rid 8292  ax-0id 8293  ax-rnegex 8294  ax-precex 8295  ax-cnre 8296  ax-pre-ltirr 8297  ax-pre-ltwlin 8298  ax-pre-lttrn 8299  ax-pre-apti 8300  ax-pre-ltadd 8301  ax-pre-mulgt0 8302  ax-pre-mulext 8303
This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4132  df-opab 4194  df-mpt 4195  df-tr 4232  df-id 4440  df-po 4443  df-iso 4444  df-iord 4513  df-on 4515  df-ilim 4516  df-suc 4518  df-iom 4740  df-xp 4782  df-rel 4783  df-cnv 4784  df-co 4785  df-dm 4786  df-rn 4787  df-res 4788  df-ima 4789  df-iota 5340  df-fun 5382  df-fn 5383  df-f 5384  df-f1 5385  df-fo 5386  df-f1o 5387  df-fv 5388  df-riota 6041  df-ov 6091  df-oprab 6092  df-mpo 6093  df-1st 6378  df-2nd 6379  df-recs 6580  df-frec 6666  df-pnf 8368  df-mnf 8369  df-xr 8370  df-ltxr 8371  df-le 8372  df-sub 8506  df-neg 8507  df-reap 8911  df-ap 8918  df-div 9011  df-inn 9314  df-2 9372  df-3 9373  df-4 9374  df-n0 9575  df-z 9656  df-uz 9938  df-rp 10072  df-seqfrec 10906  df-exp 10997
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