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Theorem climsqz2 14997
Description: Convergence of a sequence sandwiched between another converging sequence and its limit. (Contributed by NM, 14-Feb-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 3-Feb-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
climadd.1 𝑍 = (ℤ𝑀)
climadd.2 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
climadd.4 (𝜑𝐹𝐴)
climsqz.5 (𝜑𝐺𝑊)
climsqz.6 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
climsqz.7 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ ℝ)
climsqz2.8 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ≤ (𝐹𝑘))
climsqz2.9 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐴 ≤ (𝐺𝑘))
Assertion
Ref Expression
climsqz2 (𝜑𝐺𝐴)
Distinct variable groups:   𝑘,𝐹   𝜑,𝑘   𝐴,𝑘   𝑘,𝐺   𝑘,𝑀   𝑘,𝑍
Allowed substitution hint:   𝑊(𝑘)

Proof of Theorem climsqz2
Dummy variables 𝑥 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 climadd.1 . . . . 5 𝑍 = (ℤ𝑀)
2 climadd.2 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
32adantr 483 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑀 ∈ ℤ)
4 simpr 487 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ+)
5 eqidd 2822 . . . . 5 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑘))
6 climadd.4 . . . . . 6 (𝜑𝐹𝐴)
76adantr 483 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → 𝐹𝐴)
81, 3, 4, 5, 7climi2 14867 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥)
91uztrn2 12261 . . . . . . . 8 ((𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘𝑍)
10 climsqz.7 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ ℝ)
11 climsqz.6 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
121, 2, 6, 11climrecl 14939 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
1312adantr 483 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐴 ∈ ℝ)
14 climsqz2.8 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ≤ (𝐹𝑘))
1510, 11, 13, 14lesub1dd 11255 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘𝑍) → ((𝐺𝑘) − 𝐴) ≤ ((𝐹𝑘) − 𝐴))
16 climsqz2.9 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐴 ≤ (𝐺𝑘))
1713, 10, 16abssubge0d 14790 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘𝑍) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) = ((𝐺𝑘) − 𝐴))
1813, 10, 11, 16, 14letrd 10796 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐴 ≤ (𝐹𝑘))
1913, 11, 18abssubge0d 14790 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘𝑍) → (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) = ((𝐹𝑘) − 𝐴))
2015, 17, 193brtr4d 5097 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘𝑍) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) ≤ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)))
2120adantlr 713 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) ≤ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)))
2210adantlr 713 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ ℝ)
2312ad2antrr 724 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → 𝐴 ∈ ℝ)
2422, 23resubcld 11067 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → ((𝐺𝑘) − 𝐴) ∈ ℝ)
2524recnd 10668 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → ((𝐺𝑘) − 𝐴) ∈ ℂ)
2625abscld 14795 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) ∈ ℝ)
2711adantlr 713 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
2827, 23resubcld 11067 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → ((𝐹𝑘) − 𝐴) ∈ ℝ)
2928recnd 10668 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → ((𝐹𝑘) − 𝐴) ∈ ℂ)
3029abscld 14795 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) ∈ ℝ)
31 rpre 12396 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℝ)
3231ad2antlr 725 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → 𝑥 ∈ ℝ)
33 lelttr 10730 . . . . . . . . . 10 (((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) ∈ ℝ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) ≤ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
3426, 30, 32, 33syl3anc 1367 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → (((abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) ≤ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥) → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
3521, 34mpand 693 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘𝑍) → ((abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥 → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
369, 35sylan2 594 . . . . . . 7 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → ((abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥 → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
3736anassrs 470 . . . . . 6 ((((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → ((abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥 → (abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
3837ralimdva 3177 . . . . 5 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥 → ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
3938reximdva 3274 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
408, 39mpd 15 . . 3 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑥)
4140ralrimiva 3182 . 2 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑥)
42 climsqz.5 . . 3 (𝜑𝐺𝑊)
43 eqidd 2822 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) = (𝐺𝑘))
4412recnd 10668 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
4510recnd 10668 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ ℂ)
461, 2, 42, 43, 44, 45clim2c 14861 . 2 (𝜑 → (𝐺𝐴 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘((𝐺𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
4741, 46mpbird 259 1 (𝜑𝐺𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 398   = wceq 1533  wcel 2110  wral 3138  wrex 3139   class class class wbr 5065  cfv 6354  (class class class)co 7155  cr 10535   < clt 10674  cle 10675  cmin 10869  cz 11980  cuz 12242  +crp 12388  abscabs 14592  cli 14840
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1907  ax-6 1966  ax-7 2011  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2173  ax-ext 2793  ax-rep 5189  ax-sep 5202  ax-nul 5209  ax-pow 5265  ax-pr 5329  ax-un 7460  ax-cnex 10592  ax-resscn 10593  ax-1cn 10594  ax-icn 10595  ax-addcl 10596  ax-addrcl 10597  ax-mulcl 10598  ax-mulrcl 10599  ax-mulcom 10600  ax-addass 10601  ax-mulass 10602  ax-distr 10603  ax-i2m1 10604  ax-1ne0 10605  ax-1rid 10606  ax-rnegex 10607  ax-rrecex 10608  ax-cnre 10609  ax-pre-lttri 10610  ax-pre-lttrn 10611  ax-pre-ltadd 10612  ax-pre-mulgt0 10613  ax-pre-sup 10614
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1536  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2066  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3772  df-csb 3883  df-dif 3938  df-un 3940  df-in 3942  df-ss 3951  df-pss 3953  df-nul 4291  df-if 4467  df-pw 4540  df-sn 4567  df-pr 4569  df-tp 4571  df-op 4573  df-uni 4838  df-iun 4920  df-br 5066  df-opab 5128  df-mpt 5146  df-tr 5172  df-id 5459  df-eprel 5464  df-po 5473  df-so 5474  df-fr 5513  df-we 5515  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-res 5566  df-ima 5567  df-pred 6147  df-ord 6193  df-on 6194  df-lim 6195  df-suc 6196  df-iota 6313  df-fun 6356  df-fn 6357  df-f 6358  df-f1 6359  df-fo 6360  df-f1o 6361  df-fv 6362  df-riota 7113  df-ov 7158  df-oprab 7159  df-mpo 7160  df-om 7580  df-2nd 7689  df-wrecs 7946  df-recs 8007  df-rdg 8045  df-er 8288  df-pm 8408  df-en 8509  df-dom 8510  df-sdom 8511  df-sup 8905  df-inf 8906  df-pnf 10676  df-mnf 10677  df-xr 10678  df-ltxr 10679  df-le 10680  df-sub 10871  df-neg 10872  df-div 11297  df-nn 11638  df-2 11699  df-3 11700  df-n0 11897  df-z 11981  df-uz 12243  df-rp 12389  df-fl 13161  df-seq 13369  df-exp 13429  df-cj 14457  df-re 14458  df-im 14459  df-sqrt 14593  df-abs 14594  df-clim 14844  df-rlim 14845
This theorem is referenced by:  expcnv  15218  explecnv  15219  plyeq0lem  24799  leibpi  25519  emcllem4  25575  basellem6  25662  basellem9  25665  wallispilem5  42353  stirlinglem1  42358
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