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

Theorem climexp 46710
Description: The limit of natural powers, is the natural power of the limit. (Contributed by Glauco Siliprandi, 29-Jun-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
climexp.1 Ⅎ𝑘𝜑
climexp.2 Ⅎ𝑘𝐹
climexp.3 Ⅎ𝑘𝐻
climexp.4 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
climexp.5 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
climexp.6 (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶ℂ)
climexp.7 (𝜑 → 𝐹 ⇝ 𝐴)
climexp.8 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
climexp.9 (𝜑 → 𝐻 ∈ 𝑉)
climexp.10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑘) = ((𝐹‘𝑘)↑𝑁))
Assertion
Ref Expression
climexp (𝜑 → 𝐻 ⇝ (𝐴↑𝑁))
Distinct variable groups:   𝑘,𝑁   𝑘,𝑍
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝐴(𝑘)   𝐹(𝑘)   𝐻(𝑘)   𝑀(𝑘)   𝑉(𝑘)

Proof of Theorem climexp
Dummy variables 𝑗 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 climexp.4 . . . 4 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
2 climexp.5 . . . 4 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
3 climexp.8 . . . . . 6 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
4 eqid 2760 . . . . . . 7 (TopOpen‘ℂfld) = (TopOpen‘ℂfld)
54expcn 25198 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∈ ((TopOpen‘ℂfld) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
63, 5syl 18 . . . . 5 (𝜑 → (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∈ ((TopOpen‘ℂfld) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
74cncfcn1 25237 . . . . 5 (ℂ–cn→ℂ) = ((TopOpen‘ℂfld) Cn (TopOpen‘ℂfld))
86, 7eleqtrrdi 2871 . . . 4 (𝜑 → (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∈ (ℂ–cn→ℂ))
9 climexp.6 . . . 4 (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶ℂ)
10 climexp.7 . . . 4 (𝜑 → 𝐹 ⇝ 𝐴)
11 climcl 15671 . . . . 5 (𝐹 ⇝ 𝐴 → 𝐴 ∈ ℂ)
1210, 11syl 18 . . . 4 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
131, 2, 8, 9, 10, 12climcncf 25226 . . 3 (𝜑 → ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∘ 𝐹) ⇝ ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁))‘𝐴))
14 eqidd 2761 . . . 4 (𝜑 → (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) = (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)))
15 simpr 490 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 = 𝐴) → 𝑥 = 𝐴)
1615oveq1d 7435 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 = 𝐴) → (𝑥↑𝑁) = (𝐴↑𝑁))
1712, 3expcld 14292 . . . 4 (𝜑 → (𝐴↑𝑁) ∈ ℂ)
1814, 16, 12, 17fvmptd 7001 . . 3 (𝜑 → ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁))‘𝐴) = (𝐴↑𝑁))
1913, 18breqtrd 5130 . 2 (𝜑 → ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∘ 𝐹) ⇝ (𝐴↑𝑁))
20 climexp.9 . . 3 (𝜑 → 𝐻 ∈ 𝑉)
21 cnex 11284 . . . . 5 ℂ ∈ V
2221mptex 7229 . . . 4 (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∈ V
231fvexi 6899 . . . . 5 𝑍 ∈ V
24 fex 7232 . . . . 5 ((𝐹:𝑍⟶ℂ ∧ 𝑍 ∈ V) → 𝐹 ∈ V)
259, 23, 24sylancl 598 . . . 4 (𝜑 → 𝐹 ∈ V)
26 coexg 7941 . . . 4 (((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∈ V ∧ 𝐹 ∈ V) → ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∘ 𝐹) ∈ V)
2722, 25, 26sylancr 599 . . 3 (𝜑 → ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∘ 𝐹) ∈ V)
28 eqidd 2761 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) = (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)))
29 simpr 490 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑥 = (𝐹‘𝑗)) → 𝑥 = (𝐹‘𝑗))
3029oveq1d 7435 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑥 = (𝐹‘𝑗)) → (𝑥↑𝑁) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁))
319ffvelcdmda 7084 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑗) ∈ ℂ)
323adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → 𝑁 ∈ ℕ0)
3331, 32expcld 14292 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → ((𝐹‘𝑗)↑𝑁) ∈ ℂ)
3428, 30, 31, 33fvmptd 7001 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁))‘(𝐹‘𝑗)) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁))
35 fvco3 6985 . . . . 5 ((𝐹:𝑍⟶ℂ ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∘ 𝐹)‘𝑗) = ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁))‘(𝐹‘𝑗)))
369, 35sylan 592 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∘ 𝐹)‘𝑗) = ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁))‘(𝐹‘𝑗)))
37 climexp.1 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘𝜑
38 nfv 1946 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘 𝑗 ∈ 𝑍
3937, 38nfan 1931 . . . . . 6 Ⅎ𝑘(𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍)
40 climexp.3 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑘𝐻
41 nfcv 2922 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑘𝑗
4240, 41nffv 6895 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘(𝐻‘𝑗)
43 climexp.2 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑘𝐹
4443, 41nffv 6895 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑘(𝐹‘𝑗)
45 nfcv 2922 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑘↑
46 nfcv 2922 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑘𝑁
4744, 45, 46nfov 7450 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘((𝐹‘𝑗)↑𝑁)
4842, 47nfeq 2935 . . . . . 6 Ⅎ𝑘(𝐻‘𝑗) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁)
4939, 48nfim 1928 . . . . 5 Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑗) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁))
50 eleq1w 2843 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑗 → (𝑘 ∈ 𝑍 ↔ 𝑗 ∈ 𝑍))
5150anbi2d 642 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑗 → ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) ↔ (𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍)))
52 fveq2 6885 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑗 → (𝐻‘𝑘) = (𝐻‘𝑗))
53 fveq2 6885 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑗 → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑗))
5453oveq1d 7435 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑗 → ((𝐹‘𝑘)↑𝑁) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁))
5552, 54eqeq12d 2776 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑗 → ((𝐻‘𝑘) = ((𝐹‘𝑘)↑𝑁) ↔ (𝐻‘𝑗) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁)))
5651, 55imbi12d 347 . . . . 5 (𝑘 = 𝑗 → (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑘) = ((𝐹‘𝑘)↑𝑁)) ↔ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑗) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁))))
57 climexp.10 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑘) = ((𝐹‘𝑘)↑𝑁))
5849, 56, 57chvarfv 2276 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑗) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁))
5934, 36, 583eqtr4rd 2806 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑗) = (((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∘ 𝐹)‘𝑗))
601, 20, 27, 2, 59climeq 15739 . 2 (𝜑 → (𝐻 ⇝ (𝐴↑𝑁) ↔ ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∘ 𝐹) ⇝ (𝐴↑𝑁)))
6119, 60mpbird 260 1 (𝜑 → 𝐻 ⇝ (𝐴↑𝑁))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569  Ⅎwnf 1815   ∈ wcel 2144  Ⅎwnfc 2907  Vcvv 3450   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185   ∘ ccom 5654  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11201  ℕ0cn0 12609  ℤcz 12696  ℤ≥cuz 12968  ↑cexp 14207   ⇝ cli 15656  TopOpenctopn 17597  ℂfldccnfld 21683   Cn ccn 23547  –cn→ccncf 25202
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280  ax-pre-sup 11281
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8180  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-2o 8480  df-er 8720  df-map 8852  df-ixp 8929  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-fsupp 9357  df-fi 9406  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9507  df-card 10023  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-div 11977  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-4 12410  df-5 12411  df-6 12412  df-7 12413  df-8 12414  df-9 12415  df-n0 12610  df-z 12697  df-dec 12818  df-uz 12969  df-q 13079  df-rp 13124  df-xneg 13244  df-xadd 13245  df-xmul 13246  df-icc 13486  df-fz 13643  df-fzo 13792  df-seq 14148  df-exp 14208  df-hash 14478  df-cj 15271  df-re 15272  df-im 15273  df-sqrt 15407  df-abs 15408  df-clim 15660  df-struct 17330  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-ress 17414  df-plusg 17446  df-mulr 17447  df-starv 17448  df-sca 17449  df-vsca 17450  df-ip 17451  df-tset 17452  df-ple 17453  df-ds 17455  df-unif 17456  df-hom 17457  df-cco 17458  df-rest 17598  df-topn 17599  df-0g 17617  df-gsum 17618  df-topgen 17619  df-pt 17620  df-prds 17623  df-xrs 17679  df-qtop 17684  df-imas 17685  df-xps 17687  df-mre 17761  df-mrc 17762  df-acs 17764  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-submnd 18984  df-mulg 19283  df-cntz 19536  df-cmn 20001  df-psmet 21675  df-xmet 21676  df-met 21677  df-bl 21678  df-mopn 21679  df-cnfld 21684  df-top 23217  df-topon 23234  df-topsp 23256  df-bases 23269  df-cn 23550  df-cnp 23551  df-tx 23886  df-hmeo 24079  df-xms 24644  df-ms 24645  df-tms 24646  df-cncf 25204
This theorem is used by:  stirlinglem8  47184
  Copyright terms: Public domain W3C validator