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Theorem 2clim

Description: If two sequences converge to each other, they converge to the same limit. (Contributed by NM, 24-Dec-2005) (Proof shortened by Mario Carneiro, 31-Jan-2014)

Ref Expression
Hypotheses 2clim.1 Z = M
2clim.2 φ M
2clim.3 φ G V
2clim.5 φ k Z G k
2clim.6 φ x + j Z k j F k G k < x
2clim.7 φ F A
Assertion 2clim φ G A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 2clim.1 Z = M
2 2clim.2 φ M
3 2clim.3 φ G V
4 2clim.5 φ k Z G k
5 2clim.6 φ x + j Z k j F k G k < x
6 2clim.7 φ F A
7 rphalfcl y + y 2 +
8 breq2 x = y 2 F k G k < x F k G k < y 2
9 8 rexralbidv x = y 2 j Z k j F k G k < x j Z k j F k G k < y 2
10 9 rspccva x + j Z k j F k G k < x y 2 + j Z k j F k G k < y 2
11 5 7 10 syl2an φ y + j Z k j F k G k < y 2
12 2 adantr φ y + M
13 7 adantl φ y + y 2 +
14 eqidd φ y + k Z F k = F k
15 6 adantr φ y + F A
16 1 12 13 14 15 climi φ y + j Z k j F k F k A < y 2
17 1 rexanuz2 j Z k j F k G k < y 2 F k F k A < y 2 j Z k j F k G k < y 2 j Z k j F k F k A < y 2
18 11 16 17 sylanbrc φ y + j Z k j F k G k < y 2 F k F k A < y 2
19 1 uztrn2 j Z k j k Z
20 an12 F k G k < y 2 F k F k A < y 2 F k F k G k < y 2 F k A < y 2
21 simprr φ y + k Z F k F k
22 4 ad2ant2r φ y + k Z F k G k
23 21 22 abssubd φ y + k Z F k F k G k = G k F k
24 23 breq1d φ y + k Z F k F k G k < y 2 G k F k < y 2
25 24 anbi1d φ y + k Z F k F k G k < y 2 F k A < y 2 G k F k < y 2 F k A < y 2
26 climcl F A A
27 6 26 syl φ A
28 27 ad2antrr φ y + k Z F k A
29 rpre y + y
30 29 ad2antlr φ y + k Z F k y
31 abs3lem G k A F k y G k F k < y 2 F k A < y 2 G k A < y
32 22 28 21 30 31 syl22anc φ y + k Z F k G k F k < y 2 F k A < y 2 G k A < y
33 25 32 sylbid φ y + k Z F k F k G k < y 2 F k A < y 2 G k A < y
34 33 anassrs φ y + k Z F k F k G k < y 2 F k A < y 2 G k A < y
35 34 expimpd φ y + k Z F k F k G k < y 2 F k A < y 2 G k A < y
36 20 35 syl5bi φ y + k Z F k G k < y 2 F k F k A < y 2 G k A < y
37 19 36 sylan2 φ y + j Z k j F k G k < y 2 F k F k A < y 2 G k A < y
38 37 anassrs φ y + j Z k j F k G k < y 2 F k F k A < y 2 G k A < y
39 38 ralimdva φ y + j Z k j F k G k < y 2 F k F k A < y 2 k j G k A < y
40 39 reximdva φ y + j Z k j F k G k < y 2 F k F k A < y 2 j Z k j G k A < y
41 18 40 mpd φ y + j Z k j G k A < y
42 41 ralrimiva φ y + j Z k j G k A < y
43 eqidd φ k Z G k = G k
44 1 2 3 43 27 4 clim2c φ G A y + j Z k j G k A < y
45 42 44 mpbird φ G A