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Theorem clim2

Description: Express the predicate: The limit of complex number sequence F is A , or F converges to A , with more general quantifier restrictions than clim . (Contributed by NM, 6-Jan-2007) (Revised by Mario Carneiro, 31-Jan-2014)

Ref Expression
Hypotheses clim2.1 𝑍 = ( ℤ𝑀 )
clim2.2 ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
clim2.3 ( 𝜑𝐹𝑉 )
clim2.4 ( ( 𝜑𝑘𝑍 ) → ( 𝐹𝑘 ) = 𝐵 )
Assertion clim2 ( 𝜑 → ( 𝐹𝐴 ↔ ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 clim2.1 𝑍 = ( ℤ𝑀 )
2 clim2.2 ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
3 clim2.3 ( 𝜑𝐹𝑉 )
4 clim2.4 ( ( 𝜑𝑘𝑍 ) → ( 𝐹𝑘 ) = 𝐵 )
5 eqidd ( ( 𝜑𝑘 ∈ ℤ ) → ( 𝐹𝑘 ) = ( 𝐹𝑘 ) )
6 3 5 clim ( 𝜑 → ( 𝐹𝐴 ↔ ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) ) )
7 1 uztrn2 ( ( 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ) → 𝑘𝑍 )
8 4 eleq1d ( ( 𝜑𝑘𝑍 ) → ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ↔ 𝐵 ∈ ℂ ) )
9 4 fvoveq1d ( ( 𝜑𝑘𝑍 ) → ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) = ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) )
10 9 breq1d ( ( 𝜑𝑘𝑍 ) → ( ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ↔ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) )
11 8 10 anbi12d ( ( 𝜑𝑘𝑍 ) → ( ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
12 7 11 sylan2 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ) ) → ( ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
13 12 anassrs ( ( ( 𝜑𝑗𝑍 ) ∧ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ) → ( ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
14 13 ralbidva ( ( 𝜑𝑗𝑍 ) → ( ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
15 14 rexbidva ( 𝜑 → ( ∃ 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ∃ 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
16 1 rexuz3 ( 𝑀 ∈ ℤ → ( ∃ 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ∃ 𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
17 2 16 syl ( 𝜑 → ( ∃ 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ∃ 𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
18 15 17 bitr3d ( 𝜑 → ( ∃ 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ∃ 𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
19 18 ralbidv ( 𝜑 → ( ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
20 19 anbi2d ( 𝜑 → ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) ↔ ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) ) )
21 6 20 bitr4d ( 𝜑 → ( 𝐹𝐴 ↔ ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) ) )