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

Theorem georeclim 15850
Description: The limit of a geometric series of reciprocals. (Contributed by Paul Chapman, 28-Dec-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Apr-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
georeclim.1 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
georeclim.2 (𝜑 → 1 < (abs‘𝐴))
georeclim.3 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹𝑘) = ((1 / 𝐴)↑𝑘))
Assertion
Ref Expression
georeclim (𝜑 → seq0( + , 𝐹) ⇝ (𝐴 / (𝐴 − 1)))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝐹   𝜑,𝑘

Proof of Theorem georeclim
StepHypRef Expression
1 georeclim.1 . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
2 georeclim.2 . . . . 5 (𝜑 → 1 < (abs‘𝐴))
3 0le1 11767 . . . . . . . 8 0 ≤ 1
4 0re 11246 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℝ
5 1re 11244 . . . . . . . . 9 1 ∈ ℝ
64, 5lenlti 11364 . . . . . . . 8 (0 ≤ 1 ↔ ¬ 1 < 0)
73, 6mpbi 229 . . . . . . 7 ¬ 1 < 0
8 fveq2 6892 . . . . . . . . 9 (𝐴 = 0 → (abs‘𝐴) = (abs‘0))
9 abs0 15264 . . . . . . . . 9 (abs‘0) = 0
108, 9eqtrdi 2781 . . . . . . . 8 (𝐴 = 0 → (abs‘𝐴) = 0)
1110breq2d 5155 . . . . . . 7 (𝐴 = 0 → (1 < (abs‘𝐴) ↔ 1 < 0))
127, 11mtbiri 326 . . . . . 6 (𝐴 = 0 → ¬ 1 < (abs‘𝐴))
1312necon2ai 2960 . . . . 5 (1 < (abs‘𝐴) → 𝐴 ≠ 0)
142, 13syl 17 . . . 4 (𝜑𝐴 ≠ 0)
151, 14reccld 12013 . . 3 (𝜑 → (1 / 𝐴) ∈ ℂ)
16 1cnd 11239 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
1716, 1, 14absdivd 15434 . . . . 5 (𝜑 → (abs‘(1 / 𝐴)) = ((abs‘1) / (abs‘𝐴)))
18 abs1 15276 . . . . . 6 (abs‘1) = 1
1918oveq1i 7426 . . . . 5 ((abs‘1) / (abs‘𝐴)) = (1 / (abs‘𝐴))
2017, 19eqtrdi 2781 . . . 4 (𝜑 → (abs‘(1 / 𝐴)) = (1 / (abs‘𝐴)))
211, 14absrpcld 15427 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘𝐴) ∈ ℝ+)
2221recgt1d 13062 . . . . 5 (𝜑 → (1 < (abs‘𝐴) ↔ (1 / (abs‘𝐴)) < 1))
232, 22mpbid 231 . . . 4 (𝜑 → (1 / (abs‘𝐴)) < 1)
2420, 23eqbrtrd 5165 . . 3 (𝜑 → (abs‘(1 / 𝐴)) < 1)
25 georeclim.3 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹𝑘) = ((1 / 𝐴)↑𝑘))
2615, 24, 25geolim 15848 . 2 (𝜑 → seq0( + , 𝐹) ⇝ (1 / (1 − (1 / 𝐴))))
271, 16, 1, 14divsubdird 12059 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 − 1) / 𝐴) = ((𝐴 / 𝐴) − (1 / 𝐴)))
281, 14dividd 12018 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴 / 𝐴) = 1)
2928oveq1d 7431 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 / 𝐴) − (1 / 𝐴)) = (1 − (1 / 𝐴)))
3027, 29eqtrd 2765 . . . 4 (𝜑 → ((𝐴 − 1) / 𝐴) = (1 − (1 / 𝐴)))
3130oveq2d 7432 . . 3 (𝜑 → (1 / ((𝐴 − 1) / 𝐴)) = (1 / (1 − (1 / 𝐴))))
32 ax-1cn 11196 . . . . 5 1 ∈ ℂ
33 subcl 11489 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝐴 − 1) ∈ ℂ)
341, 32, 33sylancl 584 . . . 4 (𝜑 → (𝐴 − 1) ∈ ℂ)
355ltnri 11353 . . . . . . . 8 ¬ 1 < 1
36 fveq2 6892 . . . . . . . . . 10 (𝐴 = 1 → (abs‘𝐴) = (abs‘1))
3736, 18eqtrdi 2781 . . . . . . . . 9 (𝐴 = 1 → (abs‘𝐴) = 1)
3837breq2d 5155 . . . . . . . 8 (𝐴 = 1 → (1 < (abs‘𝐴) ↔ 1 < 1))
3935, 38mtbiri 326 . . . . . . 7 (𝐴 = 1 → ¬ 1 < (abs‘𝐴))
4039necon2ai 2960 . . . . . 6 (1 < (abs‘𝐴) → 𝐴 ≠ 1)
412, 40syl 17 . . . . 5 (𝜑𝐴 ≠ 1)
42 subeq0 11516 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝐴 − 1) = 0 ↔ 𝐴 = 1))
431, 32, 42sylancl 584 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴 − 1) = 0 ↔ 𝐴 = 1))
4443necon3bid 2975 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 − 1) ≠ 0 ↔ 𝐴 ≠ 1))
4541, 44mpbird 256 . . . 4 (𝜑 → (𝐴 − 1) ≠ 0)
4634, 1, 45, 14recdivd 12037 . . 3 (𝜑 → (1 / ((𝐴 − 1) / 𝐴)) = (𝐴 / (𝐴 − 1)))
4731, 46eqtr3d 2767 . 2 (𝜑 → (1 / (1 − (1 / 𝐴))) = (𝐴 / (𝐴 − 1)))
4826, 47breqtrd 5169 1 (𝜑 → seq0( + , 𝐹) ⇝ (𝐴 / (𝐴 − 1)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 205  wa 394   = wceq 1533  wcel 2098  wne 2930   class class class wbr 5143  cfv 6543  (class class class)co 7416  cc 11136  0cc0 11138  1c1 11139   + caddc 11141   < clt 11278  cle 11279  cmin 11474   / cdiv 11901  0cn0 12502  seqcseq 13998  cexp 14058  abscabs 15213  cli 15460
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5280  ax-sep 5294  ax-nul 5301  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7738  ax-inf2 9664  ax-cnex 11194  ax-resscn 11195  ax-1cn 11196  ax-icn 11197  ax-addcl 11198  ax-addrcl 11199  ax-mulcl 11200  ax-mulrcl 11201  ax-mulcom 11202  ax-addass 11203  ax-mulass 11204  ax-distr 11205  ax-i2m1 11206  ax-1ne0 11207  ax-1rid 11208  ax-rnegex 11209  ax-rrecex 11210  ax-cnre 11211  ax-pre-lttri 11212  ax-pre-lttrn 11213  ax-pre-ltadd 11214  ax-pre-mulgt0 11215  ax-pre-sup 11216
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3769  df-csb 3885  df-dif 3942  df-un 3944  df-in 3946  df-ss 3956  df-pss 3959  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-op 4631  df-uni 4904  df-int 4945  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5227  df-tr 5261  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-se 5628  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  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 7372  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-om 7869  df-1st 7991  df-2nd 7992  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8485  df-er 8723  df-pm 8846  df-en 8963  df-dom 8964  df-sdom 8965  df-fin 8966  df-sup 9465  df-inf 9466  df-oi 9533  df-card 9962  df-pnf 11280  df-mnf 11281  df-xr 11282  df-ltxr 11283  df-le 11284  df-sub 11476  df-neg 11477  df-div 11902  df-nn 12243  df-2 12305  df-3 12306  df-n0 12503  df-z 12589  df-uz 12853  df-rp 13007  df-fz 13517  df-fzo 13660  df-fl 13789  df-seq 13999  df-exp 14059  df-hash 14322  df-cj 15078  df-re 15079  df-im 15080  df-sqrt 15214  df-abs 15215  df-clim 15464  df-rlim 15465  df-sum 15665
This theorem is referenced by:  geoisumr  15856  ege2le3  16066  eftlub  16085
  Copyright terms: Public domain W3C validator