MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  geoisum1c Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem geoisum1c 15831
Description: The infinite sum of ๐ด ยท (๐‘…โ†‘1) + ๐ด ยท (๐‘…โ†‘2)... is (๐ด ยท ๐‘…) / (1 โˆ’ ๐‘…). (Contributed by NM, 2-Nov-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)
Assertion
Ref Expression
geoisum1c ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) = ((๐ด ยท ๐‘…) / (1 โˆ’ ๐‘…)))
Distinct variable groups:   ๐ด,๐‘˜   ๐‘…,๐‘˜

Proof of Theorem geoisum1c
Dummy variable ๐‘› is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simp1 1135 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
2 simp2 1136 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ๐‘… โˆˆ โ„‚)
3 ax-1cn 11172 . . . 4 1 โˆˆ โ„‚
4 subcl 11464 . . . 4 ((1 โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚) โ†’ (1 โˆ’ ๐‘…) โˆˆ โ„‚)
53, 2, 4sylancr 586 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ (1 โˆ’ ๐‘…) โˆˆ โ„‚)
6 simp3 1137 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ (absโ€˜๐‘…) < 1)
7 1re 11219 . . . . . . . 8 1 โˆˆ โ„
87ltnri 11328 . . . . . . 7 ยฌ 1 < 1
9 abs1 15249 . . . . . . . . 9 (absโ€˜1) = 1
10 fveq2 6891 . . . . . . . . 9 (1 = ๐‘… โ†’ (absโ€˜1) = (absโ€˜๐‘…))
119, 10eqtr3id 2785 . . . . . . . 8 (1 = ๐‘… โ†’ 1 = (absโ€˜๐‘…))
1211breq1d 5158 . . . . . . 7 (1 = ๐‘… โ†’ (1 < 1 โ†” (absโ€˜๐‘…) < 1))
138, 12mtbii 326 . . . . . 6 (1 = ๐‘… โ†’ ยฌ (absโ€˜๐‘…) < 1)
1413necon2ai 2969 . . . . 5 ((absโ€˜๐‘…) < 1 โ†’ 1 โ‰  ๐‘…)
156, 14syl 17 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ 1 โ‰  ๐‘…)
16 subeq0 11491 . . . . . 6 ((1 โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚) โ†’ ((1 โˆ’ ๐‘…) = 0 โ†” 1 = ๐‘…))
1716necon3bid 2984 . . . . 5 ((1 โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚) โ†’ ((1 โˆ’ ๐‘…) โ‰  0 โ†” 1 โ‰  ๐‘…))
183, 2, 17sylancr 586 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ((1 โˆ’ ๐‘…) โ‰  0 โ†” 1 โ‰  ๐‘…))
1915, 18mpbird 257 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ (1 โˆ’ ๐‘…) โ‰  0)
201, 2, 5, 19divassd 12030 . 2 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ((๐ด ยท ๐‘…) / (1 โˆ’ ๐‘…)) = (๐ด ยท (๐‘… / (1 โˆ’ ๐‘…))))
21 geoisum1 15830 . . . 4 ((๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐‘…โ†‘๐‘˜) = (๐‘… / (1 โˆ’ ๐‘…)))
22213adant1 1129 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐‘…โ†‘๐‘˜) = (๐‘… / (1 โˆ’ ๐‘…)))
2322oveq2d 7428 . 2 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ (๐ด ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐‘…โ†‘๐‘˜)) = (๐ด ยท (๐‘… / (1 โˆ’ ๐‘…))))
24 nnuz 12870 . . 3 โ„• = (โ„คโ‰ฅโ€˜1)
25 1zzd 12598 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ 1 โˆˆ โ„ค)
26 oveq2 7420 . . . . 5 (๐‘› = ๐‘˜ โ†’ (๐‘…โ†‘๐‘›) = (๐‘…โ†‘๐‘˜))
27 eqid 2731 . . . . 5 (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›)) = (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))
28 ovex 7445 . . . . 5 (๐‘…โ†‘๐‘˜) โˆˆ V
2926, 27, 28fvmpt 6998 . . . 4 (๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ((๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))โ€˜๐‘˜) = (๐‘…โ†‘๐‘˜))
3029adantl 481 . . 3 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))โ€˜๐‘˜) = (๐‘…โ†‘๐‘˜))
31 nnnn0 12484 . . . 4 (๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0)
32 expcl 14050 . . . 4 ((๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐‘…โ†‘๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
332, 31, 32syl2an 595 . . 3 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘…โ†‘๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
34 1nn0 12493 . . . . . 6 1 โˆˆ โ„•0
3534a1i 11 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ 1 โˆˆ โ„•0)
36 elnnuz 12871 . . . . . 6 (๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†” ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜1))
3736, 30sylan2br 594 . . . . 5 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜1)) โ†’ ((๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))โ€˜๐‘˜) = (๐‘…โ†‘๐‘˜))
382, 6, 35, 37geolim2 15822 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ seq1( + , (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))) โ‡ ((๐‘…โ†‘1) / (1 โˆ’ ๐‘…)))
39 seqex 13973 . . . . 5 seq1( + , (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))) โˆˆ V
40 ovex 7445 . . . . 5 ((๐‘…โ†‘1) / (1 โˆ’ ๐‘…)) โˆˆ V
4139, 40breldm 5908 . . . 4 (seq1( + , (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))) โ‡ ((๐‘…โ†‘1) / (1 โˆ’ ๐‘…)) โ†’ seq1( + , (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))) โˆˆ dom โ‡ )
4238, 41syl 17 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ seq1( + , (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ (๐‘…โ†‘๐‘›))) โˆˆ dom โ‡ )
4324, 25, 30, 33, 42, 1isummulc2 15713 . 2 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ (๐ด ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐‘…โ†‘๐‘˜)) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)))
4420, 23, 433eqtr2rd 2778 1 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘… โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘…) < 1) โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„• (๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) = ((๐ด ยท ๐‘…) / (1 โˆ’ ๐‘…)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง wa 395   โˆง w3a 1086   = wceq 1540   โˆˆ wcel 2105   โ‰  wne 2939   class class class wbr 5148   โ†ฆ cmpt 5231  dom cdm 5676  โ€˜cfv 6543  (class class class)co 7412  โ„‚cc 11112  0cc0 11114  1c1 11115   + caddc 11117   ยท cmul 11119   < clt 11253   โˆ’ cmin 11449   / cdiv 11876  โ„•cn 12217  โ„•0cn0 12477  โ„คโ‰ฅcuz 12827  seqcseq 13971  โ†‘cexp 14032  abscabs 15186   โ‡ cli 15433  ฮฃcsu 15637
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 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-inf2 9640  ax-cnex 11170  ax-resscn 11171  ax-1cn 11172  ax-icn 11173  ax-addcl 11174  ax-addrcl 11175  ax-mulcl 11176  ax-mulrcl 11177  ax-mulcom 11178  ax-addass 11179  ax-mulass 11180  ax-distr 11181  ax-i2m1 11182  ax-1ne0 11183  ax-1rid 11184  ax-rnegex 11185  ax-rrecex 11186  ax-cnre 11187  ax-pre-lttri 11188  ax-pre-lttrn 11189  ax-pre-ltadd 11190  ax-pre-mulgt0 11191  ax-pre-sup 11192
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7368  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7860  df-1st 7979  df-2nd 7980  df-frecs 8270  df-wrecs 8301  df-recs 8375  df-rdg 8414  df-1o 8470  df-er 8707  df-pm 8827  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-fin 8947  df-sup 9441  df-inf 9442  df-oi 9509  df-card 9938  df-pnf 11255  df-mnf 11256  df-xr 11257  df-ltxr 11258  df-le 11259  df-sub 11451  df-neg 11452  df-div 11877  df-nn 12218  df-2 12280  df-3 12281  df-n0 12478  df-z 12564  df-uz 12828  df-rp 12980  df-fz 13490  df-fzo 13633  df-fl 13762  df-seq 13972  df-exp 14033  df-hash 14296  df-cj 15051  df-re 15052  df-im 15053  df-sqrt 15187  df-abs 15188  df-clim 15437  df-rlim 15438  df-sum 15638
This theorem is referenced by:  0.999...  15832
  Copyright terms: Public domain W3C validator