MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  basellem6 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem basellem6 26517
Description: Lemma for basel 26521. The function 𝐺 goes to zero because it is bounded by 1 / 𝑛. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Jul-2014.)
Hypothesis
Ref Expression
basel.g 𝐺 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / ((2 · 𝑛) + 1)))
Assertion
Ref Expression
basellem6 𝐺 ⇝ 0

Proof of Theorem basellem6
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nnuz 12847 . . 3 ℕ = (ℤ‘1)
2 1zzd 12575 . . 3 (⊤ → 1 ∈ ℤ)
3 ax-1cn 11150 . . . 4 1 ∈ ℂ
4 divcnv 15781 . . . 4 (1 ∈ ℂ → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛)) ⇝ 0)
53, 4mp1i 13 . . 3 (⊤ → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛)) ⇝ 0)
6 basel.g . . . . 5 𝐺 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / ((2 · 𝑛) + 1)))
7 nnex 12200 . . . . . 6 ℕ ∈ V
87mptex 7209 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / ((2 · 𝑛) + 1))) ∈ V
96, 8eqeltri 2828 . . . 4 𝐺 ∈ V
109a1i 11 . . 3 (⊤ → 𝐺 ∈ V)
11 oveq2 7401 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑘 → (1 / 𝑛) = (1 / 𝑘))
12 eqid 2731 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))
13 ovex 7426 . . . . . 6 (1 / 𝑘) ∈ V
1411, 12, 13fvmpt 6984 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘) = (1 / 𝑘))
1514adantl 482 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘) = (1 / 𝑘))
16 nnrecre 12236 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ → (1 / 𝑘) ∈ ℝ)
1716adantl 482 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (1 / 𝑘) ∈ ℝ)
1815, 17eqeltrd 2832 . . 3 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘) ∈ ℝ)
19 oveq2 7401 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑘 → (2 · 𝑛) = (2 · 𝑘))
2019oveq1d 7408 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑘 → ((2 · 𝑛) + 1) = ((2 · 𝑘) + 1))
2120oveq2d 7409 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑘 → (1 / ((2 · 𝑛) + 1)) = (1 / ((2 · 𝑘) + 1)))
22 ovex 7426 . . . . . 6 (1 / ((2 · 𝑘) + 1)) ∈ V
2321, 6, 22fvmpt 6984 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ → (𝐺𝑘) = (1 / ((2 · 𝑘) + 1)))
2423adantl 482 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐺𝑘) = (1 / ((2 · 𝑘) + 1)))
25 2nn 12267 . . . . . . . 8 2 ∈ ℕ
2625a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → 2 ∈ ℕ)
27 nnmulcl 12218 . . . . . . 7 ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (2 · 𝑘) ∈ ℕ)
2826, 27sylan 580 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (2 · 𝑘) ∈ ℕ)
2928peano2nnd 12211 . . . . 5 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((2 · 𝑘) + 1) ∈ ℕ)
3029nnrecred 12245 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (1 / ((2 · 𝑘) + 1)) ∈ ℝ)
3124, 30eqeltrd 2832 . . 3 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐺𝑘) ∈ ℝ)
32 nnre 12201 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℝ)
3332adantl 482 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈ ℝ)
3428nnred 12209 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (2 · 𝑘) ∈ ℝ)
3529nnred 12209 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((2 · 𝑘) + 1) ∈ ℝ)
36 nnnn0 12461 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
3736adantl 482 . . . . . . . 8 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈ ℕ0)
38 nn0addge1 12500 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑘 ≤ (𝑘 + 𝑘))
3933, 37, 38syl2anc 584 . . . . . . 7 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ≤ (𝑘 + 𝑘))
4033recnd 11224 . . . . . . . 8 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈ ℂ)
41402timesd 12437 . . . . . . 7 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (2 · 𝑘) = (𝑘 + 𝑘))
4239, 41breqtrrd 5169 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ≤ (2 · 𝑘))
4334lep1d 12127 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (2 · 𝑘) ≤ ((2 · 𝑘) + 1))
4433, 34, 35, 42, 43letrd 11353 . . . . 5 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ≤ ((2 · 𝑘) + 1))
45 nngt0 12225 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℕ → 0 < 𝑘)
4645adantl 482 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 0 < 𝑘)
4729nngt0d 12243 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 0 < ((2 · 𝑘) + 1))
48 lerec 12079 . . . . . 6 (((𝑘 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑘) ∧ (((2 · 𝑘) + 1) ∈ ℝ ∧ 0 < ((2 · 𝑘) + 1))) → (𝑘 ≤ ((2 · 𝑘) + 1) ↔ (1 / ((2 · 𝑘) + 1)) ≤ (1 / 𝑘)))
4933, 46, 35, 47, 48syl22anc 837 . . . . 5 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑘 ≤ ((2 · 𝑘) + 1) ↔ (1 / ((2 · 𝑘) + 1)) ≤ (1 / 𝑘)))
5044, 49mpbid 231 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (1 / ((2 · 𝑘) + 1)) ≤ (1 / 𝑘))
5150, 24, 153brtr4d 5173 . . 3 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐺𝑘) ≤ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))‘𝑘))
5229nnrpd 12996 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((2 · 𝑘) + 1) ∈ ℝ+)
5352rpreccld 13008 . . . . 5 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (1 / ((2 · 𝑘) + 1)) ∈ ℝ+)
5453rpge0d 13002 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 0 ≤ (1 / ((2 · 𝑘) + 1)))
5554, 24breqtrrd 5169 . . 3 ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 0 ≤ (𝐺𝑘))
561, 2, 5, 10, 18, 31, 51, 55climsqz2 15568 . 2 (⊤ → 𝐺 ⇝ 0)
5756mptru 1548 1 𝐺 ⇝ 0
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wb 205  wa 396   = wceq 1541  wtru 1542  wcel 2106  Vcvv 3473   class class class wbr 5141  cmpt 5224  cfv 6532  (class class class)co 7393  cc 11090  cr 11091  0cc0 11092  1c1 11093   + caddc 11095   · cmul 11097   < clt 11230  cle 11231   / cdiv 11853  cn 12194  2c2 12249  0cn0 12454  cli 15410
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2702  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7708  ax-cnex 11148  ax-resscn 11149  ax-1cn 11150  ax-icn 11151  ax-addcl 11152  ax-addrcl 11153  ax-mulcl 11154  ax-mulrcl 11155  ax-mulcom 11156  ax-addass 11157  ax-mulass 11158  ax-distr 11159  ax-i2m1 11160  ax-1ne0 11161  ax-1rid 11162  ax-rnegex 11163  ax-rrecex 11164  ax-cnre 11165  ax-pre-lttri 11166  ax-pre-lttrn 11167  ax-pre-ltadd 11168  ax-pre-mulgt0 11169  ax-pre-sup 11170
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3774  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3963  df-nul 4319  df-if 4523  df-pw 4598  df-sn 4623  df-pr 4625  df-op 4629  df-uni 4902  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6289  df-ord 6356  df-on 6357  df-lim 6358  df-suc 6359  df-iota 6484  df-fun 6534  df-fn 6535  df-f 6536  df-f1 6537  df-fo 6538  df-f1o 6539  df-fv 6540  df-riota 7349  df-ov 7396  df-oprab 7397  df-mpo 7398  df-om 7839  df-2nd 7958  df-frecs 8248  df-wrecs 8279  df-recs 8353  df-rdg 8392  df-er 8686  df-pm 8806  df-en 8923  df-dom 8924  df-sdom 8925  df-sup 9419  df-inf 9420  df-pnf 11232  df-mnf 11233  df-xr 11234  df-ltxr 11235  df-le 11236  df-sub 11428  df-neg 11429  df-div 11854  df-nn 12195  df-2 12257  df-3 12258  df-n0 12455  df-z 12541  df-uz 12805  df-rp 12957  df-fl 13739  df-seq 13949  df-exp 14010  df-cj 15028  df-re 15029  df-im 15030  df-sqrt 15164  df-abs 15165  df-clim 15414  df-rlim 15415
This theorem is referenced by:  basellem7  26518  basellem9  26520
  Copyright terms: Public domain W3C validator