Theorem climuz 45749

Description: Express the predicate: The limit of complex number sequence 𝐹 is 𝐴, or 𝐹 converges to 𝐴. (Contributed by Glauco Siliprandi, 2-Jan-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
climuz.k	⊢ Ⅎ𝑘𝐹
climuz.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
climuz.z	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
climuz.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶ℂ)

Assertion

Ref	Expression
climuz	⊢ (𝜑 → (𝐹 ⇝ 𝐴 ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥)))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,𝑘,𝑥   𝑗,𝐹,𝑥   𝑗,𝑍,𝑥

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑗,𝑘)   𝐹(𝑘)   𝑀(𝑥,𝑗,𝑘)   𝑍(𝑘)

Proof of Theorem climuz

Dummy variables 𝑖 𝑙 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		climuz.m	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
2		climuz.z	. . 3 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
3		climuz.f	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶ℂ)
4	1, 2, 3	climuzlem 45748	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ⇝ 𝐴 ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑖 ∈ 𝑍 ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦)))
5		breq2 5114	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → ((abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦 ↔ (abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥))
6	5	ralbidv 3157	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦 ↔ ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥))
7	6	rexbidv 3158	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (∃𝑖 ∈ 𝑍 ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦 ↔ ∃𝑖 ∈ 𝑍 ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥))
8		fveq2 6861	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → (ℤ≥‘𝑖) = (ℤ≥‘𝑗))
9	8	raleqdv 3301	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → (∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥))
10		nfcv 2892	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑘abs
11		climuz.k	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ Ⅎ𝑘𝐹
12		nfcv 2892	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ Ⅎ𝑘𝑙
13	11, 12	nffv 6871	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑘(𝐹‘𝑙)
14		nfcv 2892	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑘 −
15		nfcv 2892	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑘𝐴
16	13, 14, 15	nfov 7420	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)
17	10, 16	nffv 6871	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑘(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴))
18		nfcv 2892	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑘 <
19		nfcv 2892	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑘𝑥
20	17, 18, 19	nfbr 5157	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥
21		nfv 1914	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑙(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥
22		fveq2 6861	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑙 = 𝑘 → (𝐹‘𝑙) = (𝐹‘𝑘))
23	22	fvoveq1d 7412	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑙 = 𝑘 → (abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) = (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)))
24	23	breq1d 5120	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑙 = 𝑘 → ((abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
25	20, 21, 24	cbvralw 3282	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥)
26	25	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → (∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
27	9, 26	bitrd 279	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → (∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
28	27	cbvrexvw 3217	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑖 ∈ 𝑍 ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥)
29	28	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (∃𝑖 ∈ 𝑍 ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
30	7, 29	bitrd 279	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (∃𝑖 ∈ 𝑍 ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦 ↔ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
31	30	cbvralvw 3216	. . . 4 ⊢ (∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑖 ∈ 𝑍 ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥)
32	31	anbi2i 623	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑖 ∈ 𝑍 ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦) ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
33	32	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑖 ∈ 𝑍 ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦) ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥)))
34	4, 33	bitrd 279	1 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ⇝ 𝐴 ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109  Ⅎwnfc 2877  ∀wral 3045  ∃wrex 3054   class class class wbr 5110  ⟶wf 6510  ‘cfv 6514  (class class class)co 7390  ℂcc 11073   < clt 11215   − cmin 11412  ℤcz 12536  ℤ_≥cuz 12800  ℝ⁺crp 12958  abscabs 15207   ⇝ cli 15457

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2702  ax-rep 5237  ax-sep 5254  ax-nul 5264  ax-pow 5323  ax-pr 5390  ax-un 7714  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3757  df-csb 3866  df-dif 3920  df-un 3922  df-in 3924  df-ss 3934  df-nul 4300  df-if 4492  df-pw 4568  df-sn 4593  df-pr 4595  df-op 4599  df-uni 4875  df-iun 4960  df-br 5111  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-id 5536  df-po 5549  df-so 5550  df-xp 5647  df-rel 5648  df-cnv 5649  df-co 5650  df-dm 5651  df-rn 5652  df-res 5653  df-ima 5654  df-iota 6467  df-fun 6516  df-fn 6517  df-f 6518  df-f1 6519  df-fo 6520  df-f1o 6521  df-fv 6522  df-ov 7393  df-er 8674  df-en 8922  df-dom 8923  df-sdom 8924  df-pnf 11217  df-mnf 11218  df-xr 11219  df-ltxr 11220  df-le 11221  df-neg 11415  df-z 12537  df-uz 12801  df-clim 15461

This theorem is referenced by:  liminflimsupclim  45812  climxlim2lem  45850