Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  climinf2mpt Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem climinf2mpt 42282
Description: A bounded below, monotonic nonincreasing sequence converges to the infimum of its range. (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
climinf2mpt.p 𝑘𝜑
climinf2mpt.j 𝑗𝜑
climinf2mpt.m (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
climinf2mpt.z 𝑍 = (ℤ𝑀)
climinf2mpt.b ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐵 ∈ ℝ)
climinf2mpt.c (𝑘 = 𝑗𝐵 = 𝐶)
climinf2mpt.l ((𝜑𝑘𝑍𝑗 = (𝑘 + 1)) → 𝐶𝐵)
climinf2mpt.e (𝜑 → (𝑘𝑍𝐵) ∈ dom ⇝ )
Assertion
Ref Expression
climinf2mpt (𝜑 → (𝑘𝑍𝐵) ⇝ inf(ran (𝑘𝑍𝐵), ℝ*, < ))
Distinct variable groups:   𝐵,𝑗   𝐶,𝑘   𝑗,𝑍,𝑘
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑗,𝑘)   𝐵(𝑘)   𝐶(𝑗)   𝑀(𝑗,𝑘)

Proof of Theorem climinf2mpt
Dummy variables 𝑖 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfv 1916 . 2 𝑖𝜑
2 nfcv 2982 . 2 𝑖(𝑘𝑍𝐵)
3 climinf2mpt.z . 2 𝑍 = (ℤ𝑀)
4 climinf2mpt.m . 2 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
5 climinf2mpt.p . . 3 𝑘𝜑
6 climinf2mpt.b . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐵 ∈ ℝ)
75, 6fmptd2f 41796 . 2 (𝜑 → (𝑘𝑍𝐵):𝑍⟶ℝ)
8 nfv 1916 . . . . . . 7 𝑘 𝑖𝑍
95, 8nfan 1901 . . . . . 6 𝑘(𝜑𝑖𝑍)
10 nfv 1916 . . . . . 6 𝑘(𝑖 + 1) / 𝑗𝐶𝑖 / 𝑗𝐶
119, 10nfim 1898 . . . . 5 𝑘((𝜑𝑖𝑍) → (𝑖 + 1) / 𝑗𝐶𝑖 / 𝑗𝐶)
12 eleq1 2903 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑖 → (𝑘𝑍𝑖𝑍))
1312anbi2d 631 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑖 → ((𝜑𝑘𝑍) ↔ (𝜑𝑖𝑍)))
14 oveq1 7156 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑖 → (𝑘 + 1) = (𝑖 + 1))
1514csbeq1d 3870 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑖(𝑘 + 1) / 𝑗𝐶 = (𝑖 + 1) / 𝑗𝐶)
16 eqidd 2825 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑖𝐵 = 𝐵)
17 csbcow 3881 . . . . . . . . . . 11 𝑘 / 𝑗𝑗 / 𝑘𝐵 = 𝑘 / 𝑘𝐵
18 csbid 3879 . . . . . . . . . . 11 𝑘 / 𝑘𝐵 = 𝐵
1917, 18eqtr2i 2848 . . . . . . . . . 10 𝐵 = 𝑘 / 𝑗𝑗 / 𝑘𝐵
20 nfcv 2982 . . . . . . . . . . . . 13 𝑗𝐵
21 nfcv 2982 . . . . . . . . . . . . 13 𝑘𝐶
22 climinf2mpt.c . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑗𝐵 = 𝐶)
2320, 21, 22cbvcsbw 3876 . . . . . . . . . . . 12 𝑗 / 𝑘𝐵 = 𝑗 / 𝑗𝐶
24 csbid 3879 . . . . . . . . . . . 12 𝑗 / 𝑗𝐶 = 𝐶
2523, 24eqtri 2847 . . . . . . . . . . 11 𝑗 / 𝑘𝐵 = 𝐶
2625csbeq2i 3874 . . . . . . . . . 10 𝑘 / 𝑗𝑗 / 𝑘𝐵 = 𝑘 / 𝑗𝐶
2719, 26eqtri 2847 . . . . . . . . 9 𝐵 = 𝑘 / 𝑗𝐶
2827a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑖𝐵 = 𝑘 / 𝑗𝐶)
29 csbeq1 3869 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑖𝑘 / 𝑗𝐶 = 𝑖 / 𝑗𝐶)
3016, 28, 293eqtrd 2863 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑖𝐵 = 𝑖 / 𝑗𝐶)
3115, 30breq12d 5065 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑖 → ((𝑘 + 1) / 𝑗𝐶𝐵(𝑖 + 1) / 𝑗𝐶𝑖 / 𝑗𝐶))
3213, 31imbi12d 348 . . . . 5 (𝑘 = 𝑖 → (((𝜑𝑘𝑍) → (𝑘 + 1) / 𝑗𝐶𝐵) ↔ ((𝜑𝑖𝑍) → (𝑖 + 1) / 𝑗𝐶𝑖 / 𝑗𝐶)))
33 simpl 486 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝜑)
34 simpr 488 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝑘𝑍)
35 eqidd 2825 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝑘 + 1) = (𝑘 + 1))
36 climinf2mpt.j . . . . . . . . 9 𝑗𝜑
37 nfv 1916 . . . . . . . . 9 𝑗 𝑘𝑍
38 nfv 1916 . . . . . . . . 9 𝑗(𝑘 + 1) = (𝑘 + 1)
3936, 37, 38nf3an 1903 . . . . . . . 8 𝑗(𝜑𝑘𝑍 ∧ (𝑘 + 1) = (𝑘 + 1))
40 nfcsb1v 3890 . . . . . . . . 9 𝑗(𝑘 + 1) / 𝑗𝐶
41 nfcv 2982 . . . . . . . . 9 𝑗
4240, 41, 20nfbr 5099 . . . . . . . 8 𝑗(𝑘 + 1) / 𝑗𝐶𝐵
4339, 42nfim 1898 . . . . . . 7 𝑗((𝜑𝑘𝑍 ∧ (𝑘 + 1) = (𝑘 + 1)) → (𝑘 + 1) / 𝑗𝐶𝐵)
44 ovex 7182 . . . . . . 7 (𝑘 + 1) ∈ V
45 eqeq1 2828 . . . . . . . . 9 (𝑗 = (𝑘 + 1) → (𝑗 = (𝑘 + 1) ↔ (𝑘 + 1) = (𝑘 + 1)))
46453anbi3d 1439 . . . . . . . 8 (𝑗 = (𝑘 + 1) → ((𝜑𝑘𝑍𝑗 = (𝑘 + 1)) ↔ (𝜑𝑘𝑍 ∧ (𝑘 + 1) = (𝑘 + 1))))
47 csbeq1a 3880 . . . . . . . . 9 (𝑗 = (𝑘 + 1) → 𝐶 = (𝑘 + 1) / 𝑗𝐶)
4847breq1d 5062 . . . . . . . 8 (𝑗 = (𝑘 + 1) → (𝐶𝐵(𝑘 + 1) / 𝑗𝐶𝐵))
4946, 48imbi12d 348 . . . . . . 7 (𝑗 = (𝑘 + 1) → (((𝜑𝑘𝑍𝑗 = (𝑘 + 1)) → 𝐶𝐵) ↔ ((𝜑𝑘𝑍 ∧ (𝑘 + 1) = (𝑘 + 1)) → (𝑘 + 1) / 𝑗𝐶𝐵)))
50 climinf2mpt.l . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝑍𝑗 = (𝑘 + 1)) → 𝐶𝐵)
5143, 44, 49, 50vtoclf 3544 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝑍 ∧ (𝑘 + 1) = (𝑘 + 1)) → (𝑘 + 1) / 𝑗𝐶𝐵)
5233, 34, 35, 51syl3anc 1368 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝑘 + 1) / 𝑗𝐶𝐵)
5311, 32, 52chvarfv 2244 . . . 4 ((𝜑𝑖𝑍) → (𝑖 + 1) / 𝑗𝐶𝑖 / 𝑗𝐶)
5420, 21, 22cbvcsbw 3876 . . . . . 6 (𝑖 + 1) / 𝑘𝐵 = (𝑖 + 1) / 𝑗𝐶
5554a1i 11 . . . . 5 ((𝜑𝑖𝑍) → (𝑖 + 1) / 𝑘𝐵 = (𝑖 + 1) / 𝑗𝐶)
56 eqidd 2825 . . . . 5 ((𝜑𝑖𝑍) → 𝑖 / 𝑗𝐶 = 𝑖 / 𝑗𝐶)
5755, 56breq12d 5065 . . . 4 ((𝜑𝑖𝑍) → ((𝑖 + 1) / 𝑘𝐵𝑖 / 𝑗𝐶(𝑖 + 1) / 𝑗𝐶𝑖 / 𝑗𝐶))
5853, 57mpbird 260 . . 3 ((𝜑𝑖𝑍) → (𝑖 + 1) / 𝑘𝐵𝑖 / 𝑗𝐶)
593peano2uzs 12299 . . . . . 6 (𝑖𝑍 → (𝑖 + 1) ∈ 𝑍)
6059adantl 485 . . . . 5 ((𝜑𝑖𝑍) → (𝑖 + 1) ∈ 𝑍)
61 nfv 1916 . . . . . . . . 9 𝑘(𝑖 + 1) ∈ 𝑍
625, 61nfan 1901 . . . . . . . 8 𝑘(𝜑 ∧ (𝑖 + 1) ∈ 𝑍)
63 nfcv 2982 . . . . . . . . . 10 𝑘(𝑖 + 1)
6463nfcsb1 3889 . . . . . . . . 9 𝑘(𝑖 + 1) / 𝑘𝐵
6564nfel1 2998 . . . . . . . 8 𝑘(𝑖 + 1) / 𝑘𝐵 ∈ ℝ
6662, 65nfim 1898 . . . . . . 7 𝑘((𝜑 ∧ (𝑖 + 1) ∈ 𝑍) → (𝑖 + 1) / 𝑘𝐵 ∈ ℝ)
67 ovex 7182 . . . . . . 7 (𝑖 + 1) ∈ V
68 eleq1 2903 . . . . . . . . 9 (𝑘 = (𝑖 + 1) → (𝑘𝑍 ↔ (𝑖 + 1) ∈ 𝑍))
6968anbi2d 631 . . . . . . . 8 (𝑘 = (𝑖 + 1) → ((𝜑𝑘𝑍) ↔ (𝜑 ∧ (𝑖 + 1) ∈ 𝑍)))
70 csbeq1a 3880 . . . . . . . . 9 (𝑘 = (𝑖 + 1) → 𝐵 = (𝑖 + 1) / 𝑘𝐵)
7170eleq1d 2900 . . . . . . . 8 (𝑘 = (𝑖 + 1) → (𝐵 ∈ ℝ ↔ (𝑖 + 1) / 𝑘𝐵 ∈ ℝ))
7269, 71imbi12d 348 . . . . . . 7 (𝑘 = (𝑖 + 1) → (((𝜑𝑘𝑍) → 𝐵 ∈ ℝ) ↔ ((𝜑 ∧ (𝑖 + 1) ∈ 𝑍) → (𝑖 + 1) / 𝑘𝐵 ∈ ℝ)))
7366, 67, 72, 6vtoclf 3544 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑖 + 1) ∈ 𝑍) → (𝑖 + 1) / 𝑘𝐵 ∈ ℝ)
7459, 73sylan2 595 . . . . 5 ((𝜑𝑖𝑍) → (𝑖 + 1) / 𝑘𝐵 ∈ ℝ)
75 eqid 2824 . . . . . 6 (𝑘𝑍𝐵) = (𝑘𝑍𝐵)
7663, 64, 70, 75fvmptf 6780 . . . . 5 (((𝑖 + 1) ∈ 𝑍(𝑖 + 1) / 𝑘𝐵 ∈ ℝ) → ((𝑘𝑍𝐵)‘(𝑖 + 1)) = (𝑖 + 1) / 𝑘𝐵)
7760, 74, 76syl2anc 587 . . . 4 ((𝜑𝑖𝑍) → ((𝑘𝑍𝐵)‘(𝑖 + 1)) = (𝑖 + 1) / 𝑘𝐵)
78 simpr 488 . . . . 5 ((𝜑𝑖𝑍) → 𝑖𝑍)
79 nfv 1916 . . . . . . . 8 𝑗 𝑖𝑍
8036, 79nfan 1901 . . . . . . 7 𝑗(𝜑𝑖𝑍)
81 nfcsb1v 3890 . . . . . . . 8 𝑗𝑖 / 𝑗𝐶
82 nfcv 2982 . . . . . . . 8 𝑗
8381, 82nfel 2996 . . . . . . 7 𝑗𝑖 / 𝑗𝐶 ∈ ℝ
8480, 83nfim 1898 . . . . . 6 𝑗((𝜑𝑖𝑍) → 𝑖 / 𝑗𝐶 ∈ ℝ)
85 eleq1 2903 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑖 → (𝑗𝑍𝑖𝑍))
8685anbi2d 631 . . . . . . 7 (𝑗 = 𝑖 → ((𝜑𝑗𝑍) ↔ (𝜑𝑖𝑍)))
87 csbeq1a 3880 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑖𝐶 = 𝑖 / 𝑗𝐶)
8887eleq1d 2900 . . . . . . 7 (𝑗 = 𝑖 → (𝐶 ∈ ℝ ↔ 𝑖 / 𝑗𝐶 ∈ ℝ))
8986, 88imbi12d 348 . . . . . 6 (𝑗 = 𝑖 → (((𝜑𝑗𝑍) → 𝐶 ∈ ℝ) ↔ ((𝜑𝑖𝑍) → 𝑖 / 𝑗𝐶 ∈ ℝ)))
90 nfv 1916 . . . . . . . . 9 𝑘 𝑗𝑍
915, 90nfan 1901 . . . . . . . 8 𝑘(𝜑𝑗𝑍)
92 nfv 1916 . . . . . . . 8 𝑘 𝐶 ∈ ℝ
9391, 92nfim 1898 . . . . . . 7 𝑘((𝜑𝑗𝑍) → 𝐶 ∈ ℝ)
94 eleq1 2903 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑗 → (𝑘𝑍𝑗𝑍))
9594anbi2d 631 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑗 → ((𝜑𝑘𝑍) ↔ (𝜑𝑗𝑍)))
9622eleq1d 2900 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑗 → (𝐵 ∈ ℝ ↔ 𝐶 ∈ ℝ))
9795, 96imbi12d 348 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑗 → (((𝜑𝑘𝑍) → 𝐵 ∈ ℝ) ↔ ((𝜑𝑗𝑍) → 𝐶 ∈ ℝ)))
9893, 97, 6chvarfv 2244 . . . . . 6 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝐶 ∈ ℝ)
9984, 89, 98chvarfv 2244 . . . . 5 ((𝜑𝑖𝑍) → 𝑖 / 𝑗𝐶 ∈ ℝ)
100 nfcv 2982 . . . . . 6 𝑘𝑖
101 nfcv 2982 . . . . . 6 𝑘𝑖 / 𝑗𝐶
102100, 101, 30, 75fvmptf 6780 . . . . 5 ((𝑖𝑍𝑖 / 𝑗𝐶 ∈ ℝ) → ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖) = 𝑖 / 𝑗𝐶)
10378, 99, 102syl2anc 587 . . . 4 ((𝜑𝑖𝑍) → ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖) = 𝑖 / 𝑗𝐶)
10477, 103breq12d 5065 . . 3 ((𝜑𝑖𝑍) → (((𝑘𝑍𝐵)‘(𝑖 + 1)) ≤ ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖) ↔ (𝑖 + 1) / 𝑘𝐵𝑖 / 𝑗𝐶))
10558, 104mpbird 260 . 2 ((𝜑𝑖𝑍) → ((𝑘𝑍𝐵)‘(𝑖 + 1)) ≤ ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖))
106 climinf2mpt.e . . . . 5 (𝜑 → (𝑘𝑍𝐵) ∈ dom ⇝ )
107103, 99eqeltrd 2916 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖𝑍) → ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖) ∈ ℝ)
108107recnd 10667 . . . . . 6 ((𝜑𝑖𝑍) → ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖) ∈ ℂ)
109108ralrimiva 3177 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑖𝑍 ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖) ∈ ℂ)
1102, 3climbddf 42255 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝑘𝑍𝐵) ∈ dom ⇝ ∧ ∀𝑖𝑍 ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖) ∈ ℂ) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑖𝑍 (abs‘((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖)) ≤ 𝑥)
1114, 106, 109, 110syl3anc 1368 . . . 4 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑖𝑍 (abs‘((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖)) ≤ 𝑥)
1121, 107rexabsle2 41990 . . . 4 (𝜑 → (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑖𝑍 (abs‘((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖)) ≤ 𝑥 ↔ (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑖𝑍 ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖) ≤ 𝑥 ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑖𝑍 𝑥 ≤ ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖))))
113111, 112mpbid 235 . . 3 (𝜑 → (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑖𝑍 ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖) ≤ 𝑥 ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑖𝑍 𝑥 ≤ ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖)))
114113simprd 499 . 2 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑖𝑍 𝑥 ≤ ((𝑘𝑍𝐵)‘𝑖))
1151, 2, 3, 4, 7, 105, 114climinf2 42275 1 (𝜑 → (𝑘𝑍𝐵) ⇝ inf(ran (𝑘𝑍𝐵), ℝ*, < ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 399  w3a 1084   = wceq 1538  wnf 1785  wcel 2115  wral 3133  wrex 3134  csb 3866   class class class wbr 5052  cmpt 5132  dom cdm 5542  ran crn 5543  cfv 6343  (class class class)co 7149  infcinf 8902  cc 10533  cr 10534  1c1 10536   + caddc 10538  *cxr 10672   < clt 10673  cle 10674  cz 11978  cuz 12240  abscabs 14593  cli 14841
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 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-rep 5176  ax-sep 5189  ax-nul 5196  ax-pow 5253  ax-pr 5317  ax-un 7455  ax-cnex 10591  ax-resscn 10592  ax-1cn 10593  ax-icn 10594  ax-addcl 10595  ax-addrcl 10596  ax-mulcl 10597  ax-mulrcl 10598  ax-mulcom 10599  ax-addass 10600  ax-mulass 10601  ax-distr 10602  ax-i2m1 10603  ax-1ne0 10604  ax-1rid 10605  ax-rnegex 10606  ax-rrecex 10607  ax-cnre 10608  ax-pre-lttri 10609  ax-pre-lttrn 10610  ax-pre-ltadd 10611  ax-pre-mulgt0 10612  ax-pre-sup 10613
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3015  df-nel 3119  df-ral 3138  df-rex 3139  df-reu 3140  df-rmo 3141  df-rab 3142  df-v 3482  df-sbc 3759  df-csb 3867  df-dif 3922  df-un 3924  df-in 3926  df-ss 3936  df-pss 3938  df-nul 4277  df-if 4451  df-pw 4524  df-sn 4551  df-pr 4553  df-tp 4555  df-op 4557  df-uni 4825  df-int 4863  df-iun 4907  df-br 5053  df-opab 5115  df-mpt 5133  df-tr 5159  df-id 5447  df-eprel 5452  df-po 5461  df-so 5462  df-fr 5501  df-we 5503  df-xp 5548  df-rel 5549  df-cnv 5550  df-co 5551  df-dm 5552  df-rn 5553  df-res 5554  df-ima 5555  df-pred 6135  df-ord 6181  df-on 6182  df-lim 6183  df-suc 6184  df-iota 6302  df-fun 6345  df-fn 6346  df-f 6347  df-f1 6348  df-fo 6349  df-f1o 6350  df-fv 6351  df-riota 7107  df-ov 7152  df-oprab 7153  df-mpo 7154  df-om 7575  df-1st 7684  df-2nd 7685  df-wrecs 7943  df-recs 8004  df-rdg 8042  df-1o 8098  df-oadd 8102  df-er 8285  df-en 8506  df-dom 8507  df-sdom 8508  df-fin 8509  df-sup 8903  df-inf 8904  df-pnf 10675  df-mnf 10676  df-xr 10677  df-ltxr 10678  df-le 10679  df-sub 10870  df-neg 10871  df-div 11296  df-nn 11635  df-2 11697  df-3 11698  df-n0 11895  df-z 11979  df-uz 12241  df-rp 12387  df-fz 12895  df-seq 13374  df-exp 13435  df-cj 14458  df-re 14459  df-im 14460  df-sqrt 14594  df-abs 14595  df-clim 14845
This theorem is referenced by:  smflimsuplem4  43380
  Copyright terms: Public domain W3C validator