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 46561
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 2761 . . . . . . 7 (TopOpen‘ℂfld) = (TopOpen‘ℂfld)
54expcn 25173 . . . . . 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 25212 . . . . 5 (ℂ–cn→ℂ) = ((TopOpen‘ℂfld) Cn (TopOpen‘ℂfld))
86, 7eleqtrrdi 2872 . . . 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 15646 . . . . 5 (𝐹 ⇝ 𝐴 → 𝐴 ∈ ℂ)
1210, 11syl 18 . . . 4 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
131, 2, 8, 9, 10, 12climcncf 25201 . . 3 (𝜑 → ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∘ 𝐹) ⇝ ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁))‘𝐴))
14 eqidd 2762 . . . 4 (𝜑 → (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) = (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)))
15 simpr 490 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 = 𝐴) → 𝑥 = 𝐴)
1615oveq1d 7427 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 = 𝐴) → (𝑥↑𝑁) = (𝐴↑𝑁))
1712, 3expcld 14269 . . . 4 (𝜑 → (𝐴↑𝑁) ∈ ℂ)
1814, 16, 12, 17fvmptd 6993 . . 3 (𝜑 → ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁))‘𝐴) = (𝐴↑𝑁))
1913, 18breqtrd 5131 . 2 (𝜑 → ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∘ 𝐹) ⇝ (𝐴↑𝑁))
20 climexp.9 . . 3 (𝜑 → 𝐻 ∈ 𝑉)
21 cnex 11262 . . . . 5 ℂ ∈ V
2221mptex 7221 . . . 4 (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∈ V
231fvexi 6891 . . . . 5 𝑍 ∈ V
24 fex 7224 . . . . 5 ((𝐹:𝑍⟶ℂ ∧ 𝑍 ∈ V) → 𝐹 ∈ V)
259, 23, 24sylancl 598 . . . 4 (𝜑 → 𝐹 ∈ V)
26 coexg 7930 . . . 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 2762 . . . . 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 7427 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑥 = (𝐹‘𝑗)) → (𝑥↑𝑁) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁))
319ffvelcdmda 7076 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑗) ∈ ℂ)
323adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → 𝑁 ∈ ℕ0)
3331, 32expcld 14269 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → ((𝐹‘𝑗)↑𝑁) ∈ ℂ)
3428, 30, 31, 33fvmptd 6993 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → ((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁))‘(𝐹‘𝑗)) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁))
35 fvco3 6977 . . . . 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 1947 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘 𝑗 ∈ 𝑍
3937, 38nfan 1932 . . . . . 6 Ⅎ𝑘(𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍)
40 climexp.3 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑘𝐻
41 nfcv 2923 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑘𝑗
4240, 41nffv 6887 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘(𝐻‘𝑗)
43 climexp.2 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑘𝐹
4443, 41nffv 6887 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑘(𝐹‘𝑗)
45 nfcv 2923 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑘↑
46 nfcv 2923 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑘𝑁
4744, 45, 46nfov 7442 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘((𝐹‘𝑗)↑𝑁)
4842, 47nfeq 2936 . . . . . 6 Ⅎ𝑘(𝐻‘𝑗) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁)
4939, 48nfim 1929 . . . . 5 Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑗) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁))
50 eleq1w 2844 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑗 → (𝑘 ∈ 𝑍 ↔ 𝑗 ∈ 𝑍))
5150anbi2d 642 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑗 → ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) ↔ (𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍)))
52 fveq2 6877 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑗 → (𝐻‘𝑘) = (𝐻‘𝑗))
53 fveq2 6877 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑗 → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑗))
5453oveq1d 7427 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑗 → ((𝐹‘𝑘)↑𝑁) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁))
5552, 54eqeq12d 2777 . . . . . 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 2277 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑗) = ((𝐹‘𝑗)↑𝑁))
5934, 36, 583eqtr4rd 2807 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑗) = (((𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑥↑𝑁)) ∘ 𝐹)‘𝑗))
601, 20, 27, 2, 59climeq 15714 . 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 1570  Ⅎwnf 1816   ∈ wcel 2145  Ⅎwnfc 2908  Vcvv 3451   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186   ∘ ccom 5655  ⟶wf 6527  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  ℂcc 11179  ℕ0cn0 12587  ℤcz 12674  ℤ≥cuz 12946  ↑cexp 14184   ⇝ cli 15631  TopOpenctopn 17572  ℂfldccnfld 21658   Cn ccn 23522  –cn→ccncf 25177
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258  ax-pre-sup 11259
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-isom 6540  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7682  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-supp 8162  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8460  df-2o 8461  df-er 8701  df-map 8833  df-ixp 8910  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-fsupp 9338  df-fi 9387  df-sup 9418  df-inf 9419  df-oi 9488  df-card 10001  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-div 11955  df-nn 12317  df-2 12386  df-3 12387  df-4 12388  df-5 12389  df-6 12390  df-7 12391  df-8 12392  df-9 12393  df-n0 12588  df-z 12675  df-dec 12796  df-uz 12947  df-q 13057  df-rp 13102  df-xneg 13222  df-xadd 13223  df-xmul 13224  df-icc 13464  df-fz 13621  df-fzo 13769  df-seq 14125  df-exp 14185  df-hash 14455  df-cj 15246  df-re 15247  df-im 15248  df-sqrt 15382  df-abs 15383  df-clim 15635  df-struct 17305  df-sets 17322  df-slot 17340  df-ndx 17352  df-base 17368  df-ress 17389  df-plusg 17421  df-mulr 17422  df-starv 17423  df-sca 17424  df-vsca 17425  df-ip 17426  df-tset 17427  df-ple 17428  df-ds 17430  df-unif 17431  df-hom 17432  df-cco 17433  df-rest 17573  df-topn 17574  df-0g 17592  df-gsum 17593  df-topgen 17594  df-pt 17595  df-prds 17598  df-xrs 17654  df-qtop 17659  df-imas 17660  df-xps 17662  df-mre 17736  df-mrc 17737  df-acs 17739  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-submnd 18959  df-mulg 19258  df-cntz 19511  df-cmn 19976  df-psmet 21650  df-xmet 21651  df-met 21652  df-bl 21653  df-mopn 21654  df-cnfld 21659  df-top 23192  df-topon 23209  df-topsp 23231  df-bases 23244  df-cn 23525  df-cnp 23526  df-tx 23861  df-hmeo 24054  df-xms 24619  df-ms 24620  df-tms 24621  df-cncf 25179
This theorem is used by:  stirlinglem8  47035
  Copyright terms: Public domain W3C validator