MPE Home 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  cc 10529  cr 10530  0cc0 10531  1c1 10532   · cmul 10536   < clt 10669  cle 10670  cmin 10864   / cdiv 11291  +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