Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  clim1fr1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem clim1fr1 40741
Description: A class of sequences of fractions that converge to 1. (Contributed by Glauco Siliprandi, 29-Jun-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
clim1fr1.1 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((𝐴 · 𝑛) + 𝐵) / (𝐴 · 𝑛)))
clim1fr1.2 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
clim1fr1.3 (𝜑𝐴 ≠ 0)
clim1fr1.4 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
Assertion
Ref Expression
clim1fr1 (𝜑𝐹 ⇝ 1)
Distinct variable groups:   𝜑,𝑛   𝐴,𝑛   𝐵,𝑛
Allowed substitution hint:   𝐹(𝑛)

Proof of Theorem clim1fr1
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nnuz 12029 . . 3 ℕ = (ℤ‘1)
2 1zzd 11760 . . 3 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
3 nnex 11381 . . . . . 6 ℕ ∈ V
43mptex 6758 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ ↦ 1) ∈ V
54a1i 11 . . . 4 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ 1) ∈ V)
6 1cnd 10371 . . . 4 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
7 eqidd 2779 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑛 ∈ ℕ ↦ 1) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ 1))
8 eqidd 2779 . . . . . 6 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = 𝑘) → 1 = 1)
9 id 22 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ)
10 1cnd 10371 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → 1 ∈ ℂ)
117, 8, 9, 10fvmptd 6548 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ 1)‘𝑘) = 1)
1211adantl 475 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ 1)‘𝑘) = 1)
131, 2, 5, 6, 12climconst 14682 . . 3 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ 1) ⇝ 1)
14 clim1fr1.1 . . . . 5 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((𝐴 · 𝑛) + 𝐵) / (𝐴 · 𝑛)))
153mptex 6758 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((𝐴 · 𝑛) + 𝐵) / (𝐴 · 𝑛))) ∈ V
1614, 15eqeltri 2855 . . . 4 𝐹 ∈ V
1716a1i 11 . . 3 (𝜑𝐹 ∈ V)
18 clim1fr1.4 . . . . . . 7 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
1918adantr 474 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → 𝐵 ∈ ℂ)
20 clim1fr1.2 . . . . . . 7 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
2120adantr 474 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℂ)
22 nncn 11383 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℂ)
2322adantl 475 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → 𝑛 ∈ ℂ)
24 clim1fr1.3 . . . . . . 7 (𝜑𝐴 ≠ 0)
2524adantr 474 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → 𝐴 ≠ 0)
26 nnne0 11410 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ≠ 0)
2726adantl 475 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → 𝑛 ≠ 0)
2819, 21, 23, 25, 27divdiv1d 11182 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐵 / 𝐴) / 𝑛) = (𝐵 / (𝐴 · 𝑛)))
2928mpteq2dva 4979 . . . 4 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝐵 / 𝐴) / 𝑛)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐵 / (𝐴 · 𝑛))))
3018, 20, 24divcld 11151 . . . . 5 (𝜑 → (𝐵 / 𝐴) ∈ ℂ)
31 divcnv 14989 . . . . 5 ((𝐵 / 𝐴) ∈ ℂ → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝐵 / 𝐴) / 𝑛)) ⇝ 0)
3230, 31syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝐵 / 𝐴) / 𝑛)) ⇝ 0)
3329, 32eqbrtrrd 4910 . . 3 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐵 / (𝐴 · 𝑛))) ⇝ 0)
34 eqid 2778 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ ↦ 1) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ 1)
35 1cnd 10371 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ → 1 ∈ ℂ)
3634, 35fmpti 6646 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ ↦ 1):ℕ⟶ℂ
3736a1i 11 . . . 4 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ 1):ℕ⟶ℂ)
3837ffvelrnda 6623 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ 1)‘𝑘) ∈ ℂ)
3921, 23mulcld 10397 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴 · 𝑛) ∈ ℂ)
4021, 23, 25, 27mulne0d 11027 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴 · 𝑛) ≠ 0)
4119, 39, 40divcld 11151 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (𝐵 / (𝐴 · 𝑛)) ∈ ℂ)
4241fmpttd 6649 . . . 4 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐵 / (𝐴 · 𝑛))):ℕ⟶ℂ)
4342ffvelrnda 6623 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐵 / (𝐴 · 𝑛)))‘𝑘) ∈ ℂ)
44 oveq2 6930 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑘 → (𝐴 · 𝑛) = (𝐴 · 𝑘))
4544oveq1d 6937 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑘 → ((𝐴 · 𝑛) + 𝐵) = ((𝐴 · 𝑘) + 𝐵))
4645, 44oveq12d 6940 . . . . 5 (𝑛 = 𝑘 → (((𝐴 · 𝑛) + 𝐵) / (𝐴 · 𝑛)) = (((𝐴 · 𝑘) + 𝐵) / (𝐴 · 𝑘)))
47 simpr 479 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈ ℕ)
4820adantr 474 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℂ)
4947nncnd 11392 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈ ℂ)
5048, 49mulcld 10397 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴 · 𝑘) ∈ ℂ)
5118adantr 474 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → 𝐵 ∈ ℂ)
5250, 51addcld 10396 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐴 · 𝑘) + 𝐵) ∈ ℂ)
5324adantr 474 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ≠ 0)
5447nnne0d 11425 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ≠ 0)
5548, 49, 53, 54mulne0d 11027 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴 · 𝑘) ≠ 0)
5652, 50, 55divcld 11151 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐴 · 𝑘) + 𝐵) / (𝐴 · 𝑘)) ∈ ℂ)
5714, 46, 47, 56fvmptd3 6564 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹𝑘) = (((𝐴 · 𝑘) + 𝐵) / (𝐴 · 𝑘)))
5850, 51, 50, 55divdird 11189 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐴 · 𝑘) + 𝐵) / (𝐴 · 𝑘)) = (((𝐴 · 𝑘) / (𝐴 · 𝑘)) + (𝐵 / (𝐴 · 𝑘))))
5950, 55dividd 11149 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐴 · 𝑘) / (𝐴 · 𝑘)) = 1)
6059oveq1d 6937 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐴 · 𝑘) / (𝐴 · 𝑘)) + (𝐵 / (𝐴 · 𝑘))) = (1 + (𝐵 / (𝐴 · 𝑘))))
6158, 60eqtrd 2814 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (((𝐴 · 𝑘) + 𝐵) / (𝐴 · 𝑘)) = (1 + (𝐵 / (𝐴 · 𝑘))))
6212eqcomd 2784 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → 1 = ((𝑛 ∈ ℕ ↦ 1)‘𝑘))
63 eqidd 2779 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐵 / (𝐴 · 𝑛))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐵 / (𝐴 · 𝑛))))
64 simpr 479 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 = 𝑘) → 𝑛 = 𝑘)
6564oveq2d 6938 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 = 𝑘) → (𝐴 · 𝑛) = (𝐴 · 𝑘))
6665oveq2d 6938 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 = 𝑘) → (𝐵 / (𝐴 · 𝑛)) = (𝐵 / (𝐴 · 𝑘)))
6751, 50, 55divcld 11151 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝐵 / (𝐴 · 𝑘)) ∈ ℂ)
6863, 66, 47, 67fvmptd 6548 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐵 / (𝐴 · 𝑛)))‘𝑘) = (𝐵 / (𝐴 · 𝑘)))
6968eqcomd 2784 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝐵 / (𝐴 · 𝑘)) = ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐵 / (𝐴 · 𝑛)))‘𝑘))
7062, 69oveq12d 6940 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (1 + (𝐵 / (𝐴 · 𝑘))) = (((𝑛 ∈ ℕ ↦ 1)‘𝑘) + ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐵 / (𝐴 · 𝑛)))‘𝑘)))
7157, 61, 703eqtrd 2818 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹𝑘) = (((𝑛 ∈ ℕ ↦ 1)‘𝑘) + ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐵 / (𝐴 · 𝑛)))‘𝑘)))
721, 2, 13, 17, 33, 38, 43, 71climadd 14770 . 2 (𝜑𝐹 ⇝ (1 + 0))
73 1p0e1 11506 . 2 (1 + 0) = 1
7472, 73syl6breq 4927 1 (𝜑𝐹 ⇝ 1)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 386   = wceq 1601  wcel 2107  wne 2969  Vcvv 3398   class class class wbr 4886  cmpt 4965  wf 6131  cfv 6135  (class class class)co 6922  cc 10270  0cc0 10272  1c1 10273   + caddc 10275   · cmul 10277   / cdiv 11032  cn 11374  cli 14623
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1839  ax-4 1853  ax-5 1953  ax-6 2021  ax-7 2055  ax-8 2109  ax-9 2116  ax-10 2135  ax-11 2150  ax-12 2163  ax-13 2334  ax-ext 2754  ax-rep 5006  ax-sep 5017  ax-nul 5025  ax-pow 5077  ax-pr 5138  ax-un 7226  ax-cnex 10328  ax-resscn 10329  ax-1cn 10330  ax-icn 10331  ax-addcl 10332  ax-addrcl 10333  ax-mulcl 10334  ax-mulrcl 10335  ax-mulcom 10336  ax-addass 10337  ax-mulass 10338  ax-distr 10339  ax-i2m1 10340  ax-1ne0 10341  ax-1rid 10342  ax-rnegex 10343  ax-rrecex 10344  ax-cnre 10345  ax-pre-lttri 10346  ax-pre-lttrn 10347  ax-pre-ltadd 10348  ax-pre-mulgt0 10349  ax-pre-sup 10350
This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1605  df-ex 1824  df-nf 1828  df-sb 2012  df-mo 2551  df-eu 2587  df-clab 2764  df-cleq 2770  df-clel 2774  df-nfc 2921  df-ne 2970  df-nel 3076  df-ral 3095  df-rex 3096  df-reu 3097  df-rmo 3098  df-rab 3099  df-v 3400  df-sbc 3653  df-csb 3752  df-dif 3795  df-un 3797  df-in 3799  df-ss 3806  df-pss 3808  df-nul 4142  df-if 4308  df-pw 4381  df-sn 4399  df-pr 4401  df-tp 4403  df-op 4405  df-uni 4672  df-iun 4755  df-br 4887  df-opab 4949  df-mpt 4966  df-tr 4988  df-id 5261  df-eprel 5266  df-po 5274  df-so 5275  df-fr 5314  df-we 5316  df-xp 5361  df-rel 5362  df-cnv 5363  df-co 5364  df-dm 5365  df-rn 5366  df-res 5367  df-ima 5368  df-pred 5933  df-ord 5979  df-on 5980  df-lim 5981  df-suc 5982  df-iota 6099  df-fun 6137  df-fn 6138  df-f 6139  df-f1 6140  df-fo 6141  df-f1o 6142  df-fv 6143  df-riota 6883  df-ov 6925  df-oprab 6926  df-mpt2 6927  df-om 7344  df-2nd 7446  df-wrecs 7689  df-recs 7751  df-rdg 7789  df-er 8026  df-pm 8143  df-en 8242  df-dom 8243  df-sdom 8244  df-sup 8636  df-inf 8637  df-pnf 10413  df-mnf 10414  df-xr 10415  df-ltxr 10416  df-le 10417  df-sub 10608  df-neg 10609  df-div 11033  df-nn 11375  df-2 11438  df-3 11439  df-n0 11643  df-z 11729  df-uz 11993  df-rp 12138  df-fl 12912  df-seq 13120  df-exp 13179  df-cj 14246  df-re 14247  df-im 14248  df-sqrt 14382  df-abs 14383  df-clim 14627  df-rlim 14628
This theorem is referenced by:  wallispilem5  41213
  Copyright terms: Public domain W3C validator