Theorem climuz 45988

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 45987	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ⇝ 𝐴 ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑖 ∈ 𝑍 ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦)))
5		breq2 5102	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → ((abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦 ↔ (abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥))
6	5	ralbidv 3159	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑦 ↔ ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥))
7	6	rexbidv 3160	. . . . . 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 6834	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → (ℤ≥‘𝑖) = (ℤ≥‘𝑗))
9	8	raleqdv 3296	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → (∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑖)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ ∀𝑙 ∈ (ℤ≥‘𝑗)(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥))
10		nfcv 2898	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑘abs
11		climuz.k	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ Ⅎ𝑘𝐹
12		nfcv 2898	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ Ⅎ𝑘𝑙
13	11, 12	nffv 6844	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑘(𝐹‘𝑙)
14		nfcv 2898	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑘 −
15		nfcv 2898	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑘𝐴
16	13, 14, 15	nfov 7388	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)
17	10, 16	nffv 6844	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑘(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴))
18		nfcv 2898	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑘 <
19		nfcv 2898	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑘𝑥
20	17, 18, 19	nfbr 5145	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘(abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥
21		nfv 1915	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑙(abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥
22		fveq2 6834	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑙 = 𝑘 → (𝐹‘𝑙) = (𝐹‘𝑘))
23	22	fvoveq1d 7380	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑙 = 𝑘 → (abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) = (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)))
24	23	breq1d 5108	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑙 = 𝑘 → ((abs‘((𝐹‘𝑙) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
25	20, 21, 24	cbvralw 3278	. . . . . . . . . 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 3215	. . . . . . 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 3214	. . . 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 1541   ∈ wcel 2113  Ⅎwnfc 2883  ∀wral 3051  ∃wrex 3060   class class class wbr 5098  ⟶wf 6488  ‘cfv 6492  (class class class)co 7358  ℂcc 11024   < clt 11166   − cmin 11364  ℤcz 12488  ℤ_≥cuz 12751  ℝ⁺crp 12905  abscabs 15157   ⇝ cli 15407

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2184  ax-ext 2708  ax-rep 5224  ax-sep 5241  ax-nul 5251  ax-pow 5310  ax-pr 5377  ax-un 7680  ax-cnex 11082  ax-resscn 11083  ax-pre-lttri 11100  ax-pre-lttrn 11101

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-reu 3351  df-rab 3400  df-v 3442  df-sbc 3741  df-csb 3850  df-dif 3904  df-un 3906  df-in 3908  df-ss 3918  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4581  df-pr 4583  df-op 4587  df-uni 4864  df-iun 4948  df-br 5099  df-opab 5161  df-mpt 5180  df-id 5519  df-po 5532  df-so 5533  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-ov 7361  df-er 8635  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-pnf 11168  df-mnf 11169  df-xr 11170  df-ltxr 11171  df-le 11172  df-neg 11367  df-z 12489  df-uz 12752  df-clim 15411

This theorem is referenced by:  liminflimsupclim  46051  climxlim2lem  46089