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Theorem cvgdvgrat

Description: Ratio test for convergence and divergence of a complex infinite series. If the ratio R of the absolute values of successive terms in an infinite sequence F converges to less than one, then the infinite sum of the terms of F converges to a complex number; and if R convergesgreater then the sum diverges. This combined form of cvgrat and dvgrat directly uses the limit of the ratio.

(It also demonstrates how to use climi2 and absltd to transform a limit to an inequality cf. https://math.stackexchange.com/q/2215191 , and how to use r19.29a in a similar fashion to Mario Carneiro's proof sketch with rexlimdva at https://groups.google.com/g/metamath/c/2RPikOiXLMo .) (Contributed by Steve Rodriguez, 28-Feb-2020)

Ref Expression
Hypotheses cvgdvgrat.z ⊢ Z = ℤ ≥ M
cvgdvgrat.w ⊢ W = ℤ ≥ N
cvgdvgrat.n ⊢ φ → N ∈ Z
cvgdvgrat.f ⊢ φ → F ∈ V
cvgdvgrat.c ⊢ φ ∧ k ∈ Z → F ⁡ k ∈ ℂ
cvgdvgrat.n0 ⊢ φ ∧ k ∈ W → F ⁡ k ≠ 0
cvgdvgrat.r ⊢ R = k ∈ W ⟼ F ⁡ k + 1 F ⁡ k
cvgdvgrat.cvg ⊢ φ → R ⇝ L
cvgdvgrat.n1 ⊢ φ → L ≠ 1
Assertion cvgdvgrat ⊢ φ → L < 1 ↔ seq M + F ∈ dom ⁡ ⇝

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cvgdvgrat.z ⊢ Z = ℤ ≥ M
2 cvgdvgrat.w ⊢ W = ℤ ≥ N
3 cvgdvgrat.n ⊢ φ → N ∈ Z
4 cvgdvgrat.f ⊢ φ → F ∈ V
5 cvgdvgrat.c ⊢ φ ∧ k ∈ Z → F ⁡ k ∈ ℂ
6 cvgdvgrat.n0 ⊢ φ ∧ k ∈ W → F ⁡ k ≠ 0
7 cvgdvgrat.r ⊢ R = k ∈ W ⟼ F ⁡ k + 1 F ⁡ k
8 cvgdvgrat.cvg ⊢ φ → R ⇝ L
9 cvgdvgrat.n1 ⊢ φ → L ≠ 1
10 eqid ⊢ ℤ ≥ n = ℤ ≥ n
11 elioore ⊢ r ∈ L 1 → r ∈ ℝ
12 11 ad3antlr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k → r ∈ ℝ
13 3 1 eleqtrdi ⊢ φ → N ∈ ℤ ≥ M
14 eluzelz ⊢ N ∈ ℤ ≥ M → N ∈ ℤ
15 13 14 syl ⊢ φ → N ∈ ℤ
16 7 a1i ⊢ φ → R = k ∈ W ⟼ F ⁡ k + 1 F ⁡ k
17 2 peano2uzs ⊢ k ∈ W → k + 1 ∈ W
18 ovex ⊢ k + 1 ∈ V
19 eleq1 ⊢ i = k + 1 → i ∈ W ↔ k + 1 ∈ W
20 19 anbi2d ⊢ i = k + 1 → φ ∧ i ∈ W ↔ φ ∧ k + 1 ∈ W
21 fveq2 ⊢ i = k + 1 → F ⁡ i = F ⁡ k + 1
22 21 eleq1d ⊢ i = k + 1 → F ⁡ i ∈ ℂ ↔ F ⁡ k + 1 ∈ ℂ
23 20 22 imbi12d ⊢ i = k + 1 → φ ∧ i ∈ W → F ⁡ i ∈ ℂ ↔ φ ∧ k + 1 ∈ W → F ⁡ k + 1 ∈ ℂ
24 eleq1 ⊢ k = i → k ∈ W ↔ i ∈ W
25 24 anbi2d ⊢ k = i → φ ∧ k ∈ W ↔ φ ∧ i ∈ W
26 fveq2 ⊢ k = i → F ⁡ k = F ⁡ i
27 26 eleq1d ⊢ k = i → F ⁡ k ∈ ℂ ↔ F ⁡ i ∈ ℂ
28 25 27 imbi12d ⊢ k = i → φ ∧ k ∈ W → F ⁡ k ∈ ℂ ↔ φ ∧ i ∈ W → F ⁡ i ∈ ℂ
29 2 eleq2i ⊢ k ∈ W ↔ k ∈ ℤ ≥ N
30 1 uztrn2 ⊢ N ∈ Z ∧ k ∈ ℤ ≥ N → k ∈ Z
31 3 30 sylan ⊢ φ ∧ k ∈ ℤ ≥ N → k ∈ Z
32 29 31 sylan2b ⊢ φ ∧ k ∈ W → k ∈ Z
33 32 5 syldan ⊢ φ ∧ k ∈ W → F ⁡ k ∈ ℂ
34 28 33 chvarvv ⊢ φ ∧ i ∈ W → F ⁡ i ∈ ℂ
35 18 23 34 vtocl ⊢ φ ∧ k + 1 ∈ W → F ⁡ k + 1 ∈ ℂ
36 17 35 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ W → F ⁡ k + 1 ∈ ℂ
37 36 33 6 divcld ⊢ φ ∧ k ∈ W → F ⁡ k + 1 F ⁡ k ∈ ℂ
38 37 abscld ⊢ φ ∧ k ∈ W → F ⁡ k + 1 F ⁡ k ∈ ℝ
39 16 38 fvmpt2d ⊢ φ ∧ k ∈ W → R ⁡ k = F ⁡ k + 1 F ⁡ k
40 39 38 eqeltrd ⊢ φ ∧ k ∈ W → R ⁡ k ∈ ℝ
41 2 15 8 40 climrecl ⊢ φ → L ∈ ℝ
42 41 rexrd ⊢ φ → L ∈ ℝ *
43 1xr ⊢ 1 ∈ ℝ *
44 elioo2 ⊢ L ∈ ℝ * ∧ 1 ∈ ℝ * → r ∈ L 1 ↔ r ∈ ℝ ∧ L < r ∧ r < 1
45 42 43 44 sylancl ⊢ φ → r ∈ L 1 ↔ r ∈ ℝ ∧ L < r ∧ r < 1
46 45 biimpa ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 → r ∈ ℝ ∧ L < r ∧ r < 1
47 46 simp3d ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 → r < 1
48 47 ad2antrr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k → r < 1
49 simplr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k → n ∈ W
50 34 ex ⊢ φ → i ∈ W → F ⁡ i ∈ ℂ
51 50 ad3antrrr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k → i ∈ W → F ⁡ i ∈ ℂ
52 51 imp ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k ∧ i ∈ W → F ⁡ i ∈ ℂ
53 fvoveq1 ⊢ k = i → F ⁡ k + 1 = F ⁡ i + 1
54 53 fveq2d ⊢ k = i → F ⁡ k + 1 = F ⁡ i + 1
55 26 fveq2d ⊢ k = i → F ⁡ k = F ⁡ i
56 55 oveq2d ⊢ k = i → r ⁢ F ⁡ k = r ⁢ F ⁡ i
57 54 56 breq12d ⊢ k = i → F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k ↔ F ⁡ i + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ i
58 57 rspccva ⊢ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k ∧ i ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ i + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ i
59 58 adantll ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k ∧ i ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ i + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ i
60 2 10 12 48 49 52 59 cvgrat ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k → seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝
61 15 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 → N ∈ ℤ
62 46 simp2d ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 → L < r
63 difrp ⊢ L ∈ ℝ ∧ r ∈ ℝ → L < r ↔ r − L ∈ ℝ +
64 41 11 63 syl2an ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 → L < r ↔ r − L ∈ ℝ +
65 62 64 mpbid ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 → r − L ∈ ℝ +
66 39 adantlr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ k ∈ W → R ⁡ k = F ⁡ k + 1 F ⁡ k
67 8 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 → R ⇝ L
68 2 61 65 66 67 climi2 ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 → ∃ n ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L
69 2 uztrn2 ⊢ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → k ∈ W
70 69 36 sylan2 ⊢ φ ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 ∈ ℂ
71 70 anassrs ⊢ φ ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 ∈ ℂ
72 71 adantllr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 ∈ ℂ
73 72 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 ∈ ℂ
74 73 abscld ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 ∈ ℝ
75 11 ad4antlr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → r ∈ ℝ
76 69 33 sylan2 ⊢ φ ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k ∈ ℂ
77 76 anassrs ⊢ φ ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k ∈ ℂ
78 77 adantllr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k ∈ ℂ
79 78 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k ∈ ℂ
80 79 abscld ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k ∈ ℝ
81 75 80 remulcld ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → r ⁢ F ⁡ k ∈ ℝ
82 69 6 sylan2 ⊢ φ ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k ≠ 0
83 82 anassrs ⊢ φ ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k ≠ 0
84 83 adantllr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k ≠ 0
85 84 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k ≠ 0
86 73 79 85 absdivd ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 F ⁡ k = F ⁡ k + 1 F ⁡ k
87 72 78 84 divcld ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 F ⁡ k ∈ ℂ
88 87 abscld ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 F ⁡ k ∈ ℝ
89 41 ad3antrrr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → L ∈ ℝ
90 88 89 resubcld ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L ∈ ℝ
91 11 ad3antlr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → r ∈ ℝ
92 91 89 resubcld ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → r − L ∈ ℝ
93 90 92 absltd ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L ↔ − r − L < F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L
94 93 simplbda ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L
95 73 79 85 divcld ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 F ⁡ k ∈ ℂ
96 95 abscld ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 F ⁡ k ∈ ℝ
97 41 ad4antr ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → L ∈ ℝ
98 96 75 97 ltsub1d ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 F ⁡ k < r ↔ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L
99 94 98 mpbird ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 F ⁡ k < r
100 86 99 eqbrtrrd ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 F ⁡ k < r
101 79 85 absrpcld ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k ∈ ℝ +
102 74 75 101 ltdivmuld ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 F ⁡ k < r ↔ F ⁡ k + 1 < F ⁡ k ⁢ r
103 100 102 mpbid ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 < F ⁡ k ⁢ r
104 101 rpcnd ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k ∈ ℂ
105 75 recnd ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → r ∈ ℂ
106 104 105 mulcomd ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k ⁢ r = r ⁢ F ⁡ k
107 103 106 breqtrd ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 < r ⁢ F ⁡ k
108 74 81 107 ltled ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k
109 108 ex ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k
110 109 ralimdva ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 ∧ n ∈ W → ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k
111 110 reximdva ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 → ∃ n ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < r − L → ∃ n ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k
112 68 111 mpd ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 → ∃ n ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 ≤ r ⁢ F ⁡ k
113 60 112 r19.29a ⊢ φ ∧ r ∈ L 1 → seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝
114 113 ralrimiva ⊢ φ → ∀ r ∈ L 1 seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝
115 114 adantr ⊢ φ ∧ L < 1 → ∀ r ∈ L 1 seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝
116 ioon0 ⊢ L ∈ ℝ * ∧ 1 ∈ ℝ * → L 1 ≠ ∅ ↔ L < 1
117 42 43 116 sylancl ⊢ φ → L 1 ≠ ∅ ↔ L < 1
118 117 biimpar ⊢ φ ∧ L < 1 → L 1 ≠ ∅
119 r19.3rzv ⊢ L 1 ≠ ∅ → seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝ ↔ ∀ r ∈ L 1 seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝
120 118 119 syl ⊢ φ ∧ L < 1 → seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝ ↔ ∀ r ∈ L 1 seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝
121 115 120 mpbird ⊢ φ ∧ L < 1 → seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝
122 1 3 5 iserex ⊢ φ → seq M + F ∈ dom ⁡ ⇝ ↔ seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝
123 122 adantr ⊢ φ ∧ L < 1 → seq M + F ∈ dom ⁡ ⇝ ↔ seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝
124 121 123 mpbird ⊢ φ ∧ L < 1 → seq M + F ∈ dom ⁡ ⇝
125 124 ex ⊢ φ → L < 1 → seq M + F ∈ dom ⁡ ⇝
126 1red ⊢ φ → 1 ∈ ℝ
127 41 126 lttri2d ⊢ φ → L ≠ 1 ↔ L < 1 ∨ 1 < L
128 9 127 mpbid ⊢ φ → L < 1 ∨ 1 < L
129 128 orcanai ⊢ φ ∧ ¬ L < 1 → 1 < L
130 simplr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1 → n ∈ W
131 4 ad3antrrr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1 → F ∈ V
132 50 ad3antrrr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1 → i ∈ W → F ⁡ i ∈ ℂ
133 132 imp ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1 ∧ i ∈ W → F ⁡ i ∈ ℂ
134 2 uztrn2 ⊢ n ∈ W ∧ i ∈ ℤ ≥ n → i ∈ W
135 26 neeq1d ⊢ k = i → F ⁡ k ≠ 0 ↔ F ⁡ i ≠ 0
136 25 135 imbi12d ⊢ k = i → φ ∧ k ∈ W → F ⁡ k ≠ 0 ↔ φ ∧ i ∈ W → F ⁡ i ≠ 0
137 136 6 chvarvv ⊢ φ ∧ i ∈ W → F ⁡ i ≠ 0
138 134 137 sylan2 ⊢ φ ∧ n ∈ W ∧ i ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ i ≠ 0
139 138 anassrs ⊢ φ ∧ n ∈ W ∧ i ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ i ≠ 0
140 139 adantllr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ i ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ i ≠ 0
141 140 adantlr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1 ∧ i ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ i ≠ 0
142 55 54 breq12d ⊢ k = i → F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1 ↔ F ⁡ i ≤ F ⁡ i + 1
143 142 rspccva ⊢ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1 ∧ i ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ i ≤ F ⁡ i + 1
144 143 adantll ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1 ∧ i ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ i ≤ F ⁡ i + 1
145 2 10 130 131 133 141 144 dvgrat ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1 → seq N + F ∉ dom ⁡ ⇝
146 15 adantr ⊢ φ ∧ 1 < L → N ∈ ℤ
147 1re ⊢ 1 ∈ ℝ
148 difrp ⊢ 1 ∈ ℝ ∧ L ∈ ℝ → 1 < L ↔ L − 1 ∈ ℝ +
149 147 41 148 sylancr ⊢ φ → 1 < L ↔ L − 1 ∈ ℝ +
150 149 biimpa ⊢ φ ∧ 1 < L → L − 1 ∈ ℝ +
151 39 adantlr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ k ∈ W → R ⁡ k = F ⁡ k + 1 F ⁡ k
152 8 adantr ⊢ φ ∧ 1 < L → R ⇝ L
153 2 146 150 151 152 climi2 ⊢ φ ∧ 1 < L → ∃ n ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1
154 77 adantllr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k ∈ ℂ
155 154 adantr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k ∈ ℂ
156 155 abscld ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k ∈ ℝ
157 71 adantllr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 ∈ ℂ
158 157 adantr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k + 1 ∈ ℂ
159 158 abscld ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k + 1 ∈ ℝ
160 83 adantllr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k ≠ 0
161 160 adantr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k ≠ 0
162 155 161 absrpcld ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k ∈ ℝ +
163 162 rpcnd ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k ∈ ℂ
164 163 mullidd ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → 1 ⁢ F ⁡ k = F ⁡ k
165 41 ad4antr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → L ∈ ℝ
166 165 recnd ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → L ∈ ℂ
167 1cnd ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → 1 ∈ ℂ
168 166 167 negsubdi2d ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → − L − 1 = 1 − L
169 157 154 160 divcld ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 F ⁡ k ∈ ℂ
170 169 abscld ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 F ⁡ k ∈ ℝ
171 41 ad3antrrr ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → L ∈ ℝ
172 170 171 resubcld ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L ∈ ℝ
173 1red ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → 1 ∈ ℝ
174 171 173 resubcld ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → L − 1 ∈ ℝ
175 172 174 absltd ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 ↔ − L − 1 < F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1
176 175 simprbda ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → − L − 1 < F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L
177 168 176 eqbrtrrd ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → 1 − L < F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L
178 1red ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → 1 ∈ ℝ
179 158 155 161 divcld ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k + 1 F ⁡ k ∈ ℂ
180 179 abscld ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k + 1 F ⁡ k ∈ ℝ
181 178 180 165 ltsub1d ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → 1 < F ⁡ k + 1 F ⁡ k ↔ 1 − L < F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L
182 177 181 mpbird ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → 1 < F ⁡ k + 1 F ⁡ k
183 158 155 161 absdivd ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k + 1 F ⁡ k = F ⁡ k + 1 F ⁡ k
184 182 183 breqtrd ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → 1 < F ⁡ k + 1 F ⁡ k
185 178 159 162 ltmuldivd ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → 1 ⁢ F ⁡ k < F ⁡ k + 1 ↔ 1 < F ⁡ k + 1 F ⁡ k
186 184 185 mpbird ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → 1 ⁢ F ⁡ k < F ⁡ k + 1
187 164 186 eqbrtrrd ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k < F ⁡ k + 1
188 156 159 187 ltled ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n ∧ F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1
189 188 ex ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W ∧ k ∈ ℤ ≥ n → F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1
190 189 ralimdva ⊢ φ ∧ 1 < L ∧ n ∈ W → ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1
191 190 reximdva ⊢ φ ∧ 1 < L → ∃ n ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k + 1 F ⁡ k − L < L − 1 → ∃ n ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1
192 153 191 mpd ⊢ φ ∧ 1 < L → ∃ n ∈ W ∀ k ∈ ℤ ≥ n F ⁡ k ≤ F ⁡ k + 1
193 145 192 r19.29a ⊢ φ ∧ 1 < L → seq N + F ∉ dom ⁡ ⇝
194 df-nel ⊢ seq N + F ∉ dom ⁡ ⇝ ↔ ¬ seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝
195 193 194 sylib ⊢ φ ∧ 1 < L → ¬ seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝
196 122 adantr ⊢ φ ∧ 1 < L → seq M + F ∈ dom ⁡ ⇝ ↔ seq N + F ∈ dom ⁡ ⇝
197 195 196 mtbird ⊢ φ ∧ 1 < L → ¬ seq M + F ∈ dom ⁡ ⇝
198 129 197 syldan ⊢ φ ∧ ¬ L < 1 → ¬ seq M + F ∈ dom ⁡ ⇝
199 198 ex ⊢ φ → ¬ L < 1 → ¬ seq M + F ∈ dom ⁡ ⇝
200 125 199 impcon4bid ⊢ φ → L < 1 ↔ seq M + F ∈ dom ⁡ ⇝