Theorem climuz 45699

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 45698	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ⇝ 𝐴 ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑖 ∈ 𝑍 ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦)))
5		breq2 5151	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → ((abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦 ↔ (abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥))
6	5	ralbidv 3175	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦 ↔ ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥))
7	6	rexbidv 3176	. . . . . 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 6906	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → (ℤ≥‘𝑖) = (ℤ≥‘𝑗))
9	8	raleqdv 3323	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → (∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥))
10		nfcv 2902	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑘abs
11		climuz.k	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ Ⅎ𝑘𝐹
12		nfcv 2902	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ Ⅎ𝑘𝑙
13	11, 12	nffv 6916	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑘(𝐹‘𝑙)
14		nfcv 2902	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑘 −
15		nfcv 2902	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑘𝐴
16	13, 14, 15	nfov 7460	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)
17	10, 16	nffv 6916	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑘(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴))
18		nfcv 2902	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑘 <
19		nfcv 2902	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑘𝑥
20	17, 18, 19	nfbr 5194	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥
21		nfv 1911	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑙(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥
22		fveq2 6906	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑙 = 𝑘 → (𝐹‘𝑙) = (𝐹‘𝑘))
23	22	fvoveq1d 7452	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑙 = 𝑘 → (abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) = (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)))
24	23	breq1d 5157	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑙 = 𝑘 → ((abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
25	20, 21, 24	cbvralw 3303	. . . . . . . . . 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 3235	. . . . . . 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 3234	. . . 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 1536   ∈ wcel 2105  Ⅎwnfc 2887  ∀wral 3058  ∃wrex 3067   class class class wbr 5147  ⟶wf 6558  ‘cfv 6562  (class class class)co 7430  ℂcc 11150   < clt 11292   − cmin 11489  ℤcz 12610  ℤ_≥cuz 12875  ℝ⁺crp 13031  abscabs 15269   ⇝ cli 15516

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1791  ax-4 1805  ax-5 1907  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2138  ax-11 2154  ax-12 2174  ax-ext 2705  ax-rep 5284  ax-sep 5301  ax-nul 5311  ax-pow 5370  ax-pr 5437  ax-un 7753  ax-cnex 11208  ax-resscn 11209  ax-pre-lttri 11226  ax-pre-lttrn 11227

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1539  df-fal 1549  df-ex 1776  df-nf 1780  df-sb 2062  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2726  df-clel 2813  df-nfc 2889  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-reu 3378  df-rab 3433  df-v 3479  df-sbc 3791  df-csb 3908  df-dif 3965  df-un 3967  df-in 3969  df-ss 3979  df-nul 4339  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-op 4637  df-uni 4912  df-iun 4997  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-id 5582  df-po 5596  df-so 5597  df-xp 5694  df-rel 5695  df-cnv 5696  df-co 5697  df-dm 5698  df-rn 5699  df-res 5700  df-ima 5701  df-iota 6515  df-fun 6564  df-fn 6565  df-f 6566  df-f1 6567  df-fo 6568  df-f1o 6569  df-fv 6570  df-ov 7433  df-er 8743  df-en 8984  df-dom 8985  df-sdom 8986  df-pnf 11294  df-mnf 11295  df-xr 11296  df-ltxr 11297  df-le 11298  df-neg 11492  df-z 12611  df-uz 12876  df-clim 15520

This theorem is referenced by:  liminflimsupclim  45762  climxlim2lem  45800