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

Theorem rlimcxp 25545
 Description: Any power to a positive exponent of a converging sequence also converges. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Sep-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
rlimcxp.1 ((𝜑𝑛𝐴) → 𝐵𝑉)
rlimcxp.2 (𝜑 → (𝑛𝐴𝐵) ⇝𝑟 0)
rlimcxp.3 (𝜑𝐶 ∈ ℝ+)
Assertion
Ref Expression
rlimcxp (𝜑 → (𝑛𝐴 ↦ (𝐵𝑐𝐶)) ⇝𝑟 0)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑛   𝐶,𝑛   𝜑,𝑛
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑛)   𝑉(𝑛)

Proof of Theorem rlimcxp
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rlimcxp.2 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑛𝐴𝐵) ⇝𝑟 0)
2 rlimf 14852 . . . . . . . . 9 ((𝑛𝐴𝐵) ⇝𝑟 0 → (𝑛𝐴𝐵):dom (𝑛𝐴𝐵)⟶ℂ)
31, 2syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑛𝐴𝐵):dom (𝑛𝐴𝐵)⟶ℂ)
4 rlimcxp.1 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑛𝐴) → 𝐵𝑉)
54ralrimiva 3182 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑛𝐴 𝐵𝑉)
6 dmmptg 6090 . . . . . . . . . 10 (∀𝑛𝐴 𝐵𝑉 → dom (𝑛𝐴𝐵) = 𝐴)
75, 6syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (𝑛𝐴𝐵) = 𝐴)
87feq2d 6494 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑛𝐴𝐵):dom (𝑛𝐴𝐵)⟶ℂ ↔ (𝑛𝐴𝐵):𝐴⟶ℂ))
93, 8mpbid 234 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑛𝐴𝐵):𝐴⟶ℂ)
10 eqid 2821 . . . . . . . 8 (𝑛𝐴𝐵) = (𝑛𝐴𝐵)
1110fmpt 6868 . . . . . . 7 (∀𝑛𝐴 𝐵 ∈ ℂ ↔ (𝑛𝐴𝐵):𝐴⟶ℂ)
129, 11sylibr 236 . . . . . 6 (𝜑 → ∀𝑛𝐴 𝐵 ∈ ℂ)
1312adantr 483 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → ∀𝑛𝐴 𝐵 ∈ ℂ)
14 simpr 487 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ+)
15 rlimcxp.3 . . . . . . . 8 (𝜑𝐶 ∈ ℝ+)
1615adantr 483 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → 𝐶 ∈ ℝ+)
1716rprecred 12436 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → (1 / 𝐶) ∈ ℝ)
1814, 17rpcxpcld 25309 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → (𝑥𝑐(1 / 𝐶)) ∈ ℝ+)
191adantr 483 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → (𝑛𝐴𝐵) ⇝𝑟 0)
2013, 18, 19rlimi 14864 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛𝐴 (𝑦𝑛 → (abs‘(𝐵 − 0)) < (𝑥𝑐(1 / 𝐶))))
214, 1rlimmptrcl 14958 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑛𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
2221adantlr 713 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
2322abscld 14790 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → (abs‘𝐵) ∈ ℝ)
2422absge0d 14798 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → 0 ≤ (abs‘𝐵))
2518adantr 483 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → (𝑥𝑐(1 / 𝐶)) ∈ ℝ+)
2625rpred 12425 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → (𝑥𝑐(1 / 𝐶)) ∈ ℝ)
2725rpge0d 12429 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → 0 ≤ (𝑥𝑐(1 / 𝐶)))
2815ad2antrr 724 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → 𝐶 ∈ ℝ+)
2923, 24, 26, 27, 28cxplt2d 25303 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → ((abs‘𝐵) < (𝑥𝑐(1 / 𝐶)) ↔ ((abs‘𝐵)↑𝑐𝐶) < ((𝑥𝑐(1 / 𝐶))↑𝑐𝐶)))
3022subid1d 10980 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → (𝐵 − 0) = 𝐵)
3130fveq2d 6668 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → (abs‘(𝐵 − 0)) = (abs‘𝐵))
3231breq1d 5068 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → ((abs‘(𝐵 − 0)) < (𝑥𝑐(1 / 𝐶)) ↔ (abs‘𝐵) < (𝑥𝑐(1 / 𝐶))))
3328rpred 12425 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → 𝐶 ∈ ℝ)
34 abscxp2 25270 . . . . . . . . . . 11 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) → (abs‘(𝐵𝑐𝐶)) = ((abs‘𝐵)↑𝑐𝐶))
3522, 33, 34syl2anc 586 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → (abs‘(𝐵𝑐𝐶)) = ((abs‘𝐵)↑𝑐𝐶))
3628rpcnd 12427 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → 𝐶 ∈ ℂ)
3728rpne0d 12430 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → 𝐶 ≠ 0)
3836, 37recid2d 11406 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → ((1 / 𝐶) · 𝐶) = 1)
3938oveq2d 7166 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → (𝑥𝑐((1 / 𝐶) · 𝐶)) = (𝑥𝑐1))
40 simplr 767 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ+)
4117adantr 483 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → (1 / 𝐶) ∈ ℝ)
4240, 41, 36cxpmuld 25313 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → (𝑥𝑐((1 / 𝐶) · 𝐶)) = ((𝑥𝑐(1 / 𝐶))↑𝑐𝐶))
4340rpcnd 12427 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → 𝑥 ∈ ℂ)
4443cxp1d 25283 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → (𝑥𝑐1) = 𝑥)
4539, 42, 443eqtr3rd 2865 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → 𝑥 = ((𝑥𝑐(1 / 𝐶))↑𝑐𝐶))
4635, 45breq12d 5071 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → ((abs‘(𝐵𝑐𝐶)) < 𝑥 ↔ ((abs‘𝐵)↑𝑐𝐶) < ((𝑥𝑐(1 / 𝐶))↑𝑐𝐶)))
4729, 32, 463bitr4d 313 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → ((abs‘(𝐵 − 0)) < (𝑥𝑐(1 / 𝐶)) ↔ (abs‘(𝐵𝑐𝐶)) < 𝑥))
4847biimpd 231 . . . . . . 7 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → ((abs‘(𝐵 − 0)) < (𝑥𝑐(1 / 𝐶)) → (abs‘(𝐵𝑐𝐶)) < 𝑥))
4948imim2d 57 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝐴) → ((𝑦𝑛 → (abs‘(𝐵 − 0)) < (𝑥𝑐(1 / 𝐶))) → (𝑦𝑛 → (abs‘(𝐵𝑐𝐶)) < 𝑥)))
5049ralimdva 3177 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → (∀𝑛𝐴 (𝑦𝑛 → (abs‘(𝐵 − 0)) < (𝑥𝑐(1 / 𝐶))) → ∀𝑛𝐴 (𝑦𝑛 → (abs‘(𝐵𝑐𝐶)) < 𝑥)))
5150reximdv 3273 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → (∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛𝐴 (𝑦𝑛 → (abs‘(𝐵 − 0)) < (𝑥𝑐(1 / 𝐶))) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛𝐴 (𝑦𝑛 → (abs‘(𝐵𝑐𝐶)) < 𝑥)))
5220, 51mpd 15 . . 3 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛𝐴 (𝑦𝑛 → (abs‘(𝐵𝑐𝐶)) < 𝑥))
5352ralrimiva 3182 . 2 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛𝐴 (𝑦𝑛 → (abs‘(𝐵𝑐𝐶)) < 𝑥))
5415rpcnd 12427 . . . . . 6 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
5554adantr 483 . . . . 5 ((𝜑𝑛𝐴) → 𝐶 ∈ ℂ)
5621, 55cxpcld 25285 . . . 4 ((𝜑𝑛𝐴) → (𝐵𝑐𝐶) ∈ ℂ)
5756ralrimiva 3182 . . 3 (𝜑 → ∀𝑛𝐴 (𝐵𝑐𝐶) ∈ ℂ)
58 rlimss 14853 . . . . 5 ((𝑛𝐴𝐵) ⇝𝑟 0 → dom (𝑛𝐴𝐵) ⊆ ℝ)
591, 58syl 17 . . . 4 (𝜑 → dom (𝑛𝐴𝐵) ⊆ ℝ)
607, 59eqsstrrd 4005 . . 3 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
6157, 60rlim0 14859 . 2 (𝜑 → ((𝑛𝐴 ↦ (𝐵𝑐𝐶)) ⇝𝑟 0 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛𝐴 (𝑦𝑛 → (abs‘(𝐵𝑐𝐶)) < 𝑥)))
6253, 61mpbird 259 1 (𝜑 → (𝑛𝐴 ↦ (𝐵𝑐𝐶)) ⇝𝑟 0)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 398   = wceq 1533   ∈ wcel 2110  ∀wral 3138  ∃wrex 3139   ⊆ wss 3935   class class class wbr 5058   ↦ cmpt 5138  dom cdm 5549  ⟶wf 6345  ‘cfv 6349  (class class class)co 7150  ℂcc 10529  ℝcr 10530  0cc0 10531  1c1 10532   · cmul 10536   < clt 10669   ≤ cle 10670   − cmin 10864   / cdiv 11291  ℝ+crp 12383  abscabs 14587   ⇝𝑟 crli 14836  ↑𝑐ccxp 25133 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1907  ax-6 1966  ax-7 2011  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2173  ax-ext 2793  ax-rep 5182  ax-sep 5195  ax-nul 5202  ax-pow 5258  ax-pr 5321  ax-un 7455  ax-inf2 9098  ax-cnex 10587  ax-resscn 10588  ax-1cn 10589  ax-icn 10590  ax-addcl 10591  ax-addrcl 10592  ax-mulcl 10593  ax-mulrcl 10594  ax-mulcom 10595  ax-addass 10596  ax-mulass 10597  ax-distr 10598  ax-i2m1 10599  ax-1ne0 10600  ax-1rid 10601  ax-rnegex 10602  ax-rrecex 10603  ax-cnre 10604  ax-pre-lttri 10605  ax-pre-lttrn 10606  ax-pre-ltadd 10607  ax-pre-mulgt0 10608  ax-pre-sup 10609  ax-addf 10610  ax-mulf 10611 This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2066  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3772  df-csb 3883  df-dif 3938  df-un 3940  df-in 3942  df-ss 3951  df-pss 3953  df-nul 4291  df-if 4467  df-pw 4540  df-sn 4561  df-pr 4563  df-tp 4565  df-op 4567  df-uni 4832  df-int 4869  df-iun 4913  df-iin 4914  df-br 5059  df-opab 5121  df-mpt 5139  df-tr 5165  df-id 5454  df-eprel 5459  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5508  df-se 5509  df-we 5510  df-xp 5555  df-rel 5556  df-cnv 5557  df-co 5558  df-dm 5559  df-rn 5560  df-res 5561  df-ima 5562  df-pred 6142  df-ord 6188  df-on 6189  df-lim 6190  df-suc 6191  df-iota 6308  df-fun 6351  df-fn 6352  df-f 6353  df-f1 6354  df-fo 6355  df-f1o 6356  df-fv 6357  df-isom 6358  df-riota 7108  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-of 7403  df-om 7575  df-1st 7683  df-2nd 7684  df-supp 7825  df-wrecs 7941  df-recs 8002  df-rdg 8040  df-1o 8096  df-2o 8097  df-oadd 8100  df-er 8283  df-map 8402  df-pm 8403  df-ixp 8456  df-en 8504  df-dom 8505  df-sdom 8506  df-fin 8507  df-fsupp 8828  df-fi 8869  df-sup 8900  df-inf 8901  df-oi 8968  df-card 9362  df-pnf 10671  df-mnf 10672  df-xr 10673  df-ltxr 10674  df-le 10675  df-sub 10866  df-neg 10867  df-div 11292  df-nn 11633  df-2 11694  df-3 11695  df-4 11696  df-5 11697  df-6 11698  df-7 11699  df-8 11700  df-9 11701  df-n0 11892  df-z 11976  df-dec 12093  df-uz 12238  df-q 12343  df-rp 12384  df-xneg 12501  df-xadd 12502  df-xmul 12503  df-ioo 12736  df-ioc 12737  df-ico 12738  df-icc 12739  df-fz 12887  df-fzo 13028  df-fl 13156  df-mod 13232  df-seq 13364  df-exp 13424  df-fac 13628  df-bc 13657  df-hash 13685  df-shft 14420  df-cj 14452  df-re 14453  df-im 14454  df-sqrt 14588  df-abs 14589  df-limsup 14822  df-clim 14839  df-rlim 14840  df-sum 15037  df-ef 15415  df-sin 15417  df-cos 15418  df-pi 15420  df-struct 16479  df-ndx 16480  df-slot 16481  df-base 16483  df-sets 16484  df-ress 16485  df-plusg 16572  df-mulr 16573  df-starv 16574  df-sca 16575  df-vsca 16576  df-ip 16577  df-tset 16578  df-ple 16579  df-ds 16581  df-unif 16582  df-hom 16583  df-cco 16584  df-rest 16690  df-topn 16691  df-0g 16709  df-gsum 16710  df-topgen 16711  df-pt 16712  df-prds 16715  df-xrs 16769  df-qtop 16774  df-imas 16775  df-xps 16777  df-mre 16851  df-mrc 16852  df-acs 16854  df-mgm 17846  df-sgrp 17895  df-mnd 17906  df-submnd 17951  df-mulg 18219  df-cntz 18441  df-cmn 18902  df-psmet 20531  df-xmet 20532  df-met 20533  df-bl 20534  df-mopn 20535  df-fbas 20536  df-fg 20537  df-cnfld 20540  df-top 21496  df-topon 21513  df-topsp 21535  df-bases 21548  df-cld 21621  df-ntr 21622  df-cls 21623  df-nei 21700  df-lp 21738  df-perf 21739  df-cn 21829  df-cnp 21830  df-haus 21917  df-tx 22164  df-hmeo 22357  df-fil 22448  df-fm 22540  df-flim 22541  df-flf 22542  df-xms 22924  df-ms 22925  df-tms 22926  df-cncf 23480  df-limc 24458  df-dv 24459  df-log 25134  df-cxp 25135 This theorem is referenced by:  cxp2lim  25548  cxploglim2  25550
 Copyright terms: Public domain W3C validator