Users' Mathboxes Mathbox for Mario Carneiro < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  snmlflim Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem snmlflim 34609
Description: If ๐ด is simply normal, then the function ๐น of relative density of ๐ต in the digit string converges to 1 / ๐‘…, i.e. the set of occurrences of ๐ต in the digit string has natural density 1 / ๐‘…. (Contributed by Mario Carneiro, 6-Apr-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
snml.s ๐‘† = (๐‘Ÿ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜2) โ†ฆ {๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆฃ โˆ€๐‘ โˆˆ (0...(๐‘Ÿ โˆ’ 1))(๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐‘ฅ ยท (๐‘Ÿโ†‘๐‘˜)) mod ๐‘Ÿ)) = ๐‘}) / ๐‘›)) โ‡ (1 / ๐‘Ÿ)})
snml.f ๐น = (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐ต}) / ๐‘›))
Assertion
Ref Expression
snmlflim ((๐ด โˆˆ (๐‘†โ€˜๐‘…) โˆง ๐ต โˆˆ (0...(๐‘… โˆ’ 1))) โ†’ ๐น โ‡ (1 / ๐‘…))
Distinct variable groups:   ๐‘˜,๐‘,๐‘›,๐‘ฅ,๐ด   ๐ต,๐‘,๐‘˜,๐‘›   ๐น,๐‘   ๐‘Ÿ,๐‘,๐‘…,๐‘˜,๐‘›,๐‘ฅ
Allowed substitution hints:   ๐ด(๐‘Ÿ)   ๐ต(๐‘ฅ,๐‘Ÿ)   ๐‘†(๐‘ฅ,๐‘˜,๐‘›,๐‘Ÿ,๐‘)   ๐น(๐‘ฅ,๐‘˜,๐‘›,๐‘Ÿ)

Proof of Theorem snmlflim
StepHypRef Expression
1 snml.s . . . 4 ๐‘† = (๐‘Ÿ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜2) โ†ฆ {๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆฃ โˆ€๐‘ โˆˆ (0...(๐‘Ÿ โˆ’ 1))(๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐‘ฅ ยท (๐‘Ÿโ†‘๐‘˜)) mod ๐‘Ÿ)) = ๐‘}) / ๐‘›)) โ‡ (1 / ๐‘Ÿ)})
21snmlval 34608 . . 3 (๐ด โˆˆ (๐‘†โ€˜๐‘…) โ†” (๐‘… โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜2) โˆง ๐ด โˆˆ โ„ โˆง โˆ€๐‘ โˆˆ (0...(๐‘… โˆ’ 1))(๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐‘}) / ๐‘›)) โ‡ (1 / ๐‘…)))
32simp3bi 1147 . 2 (๐ด โˆˆ (๐‘†โ€˜๐‘…) โ†’ โˆ€๐‘ โˆˆ (0...(๐‘… โˆ’ 1))(๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐‘}) / ๐‘›)) โ‡ (1 / ๐‘…))
4 eqeq2 2744 . . . . . . . . 9 (๐‘ = ๐ต โ†’ ((โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐‘ โ†” (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐ต))
54rabbidv 3440 . . . . . . . 8 (๐‘ = ๐ต โ†’ {๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐‘} = {๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐ต})
65fveq2d 6895 . . . . . . 7 (๐‘ = ๐ต โ†’ (โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐‘}) = (โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐ต}))
76oveq1d 7426 . . . . . 6 (๐‘ = ๐ต โ†’ ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐‘}) / ๐‘›) = ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐ต}) / ๐‘›))
87mpteq2dv 5250 . . . . 5 (๐‘ = ๐ต โ†’ (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐‘}) / ๐‘›)) = (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐ต}) / ๐‘›)))
9 snml.f . . . . 5 ๐น = (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐ต}) / ๐‘›))
108, 9eqtr4di 2790 . . . 4 (๐‘ = ๐ต โ†’ (๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐‘}) / ๐‘›)) = ๐น)
1110breq1d 5158 . . 3 (๐‘ = ๐ต โ†’ ((๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐‘}) / ๐‘›)) โ‡ (1 / ๐‘…) โ†” ๐น โ‡ (1 / ๐‘…)))
1211rspccva 3611 . 2 ((โˆ€๐‘ โˆˆ (0...(๐‘… โˆ’ 1))(๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ((โ™ฏโ€˜{๐‘˜ โˆˆ (1...๐‘›) โˆฃ (โŒŠโ€˜((๐ด ยท (๐‘…โ†‘๐‘˜)) mod ๐‘…)) = ๐‘}) / ๐‘›)) โ‡ (1 / ๐‘…) โˆง ๐ต โˆˆ (0...(๐‘… โˆ’ 1))) โ†’ ๐น โ‡ (1 / ๐‘…))
133, 12sylan 580 1 ((๐ด โˆˆ (๐‘†โ€˜๐‘…) โˆง ๐ต โˆˆ (0...(๐‘… โˆ’ 1))) โ†’ ๐น โ‡ (1 / ๐‘…))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 396   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106  โˆ€wral 3061  {crab 3432   class class class wbr 5148   โ†ฆ cmpt 5231  โ€˜cfv 6543  (class class class)co 7411  โ„cr 11111  0cc0 11112  1c1 11113   ยท cmul 11117   โˆ’ cmin 11448   / cdiv 11875  โ„•cn 12216  2c2 12271  โ„คโ‰ฅcuz 12826  ...cfz 13488  โŒŠcfl 13759   mod cmo 13838  โ†‘cexp 14031  โ™ฏchash 14294   โ‡ cli 15432
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pr 5427  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rab 3433  df-v 3476  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-nul 4323  df-if 4529  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-id 5574  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-iota 6495  df-fun 6545  df-fv 6551  df-ov 7414
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator