Metamath Proof Explorer


Theorem knoppcnlem6

Description: Lemma for knoppcn . (Contributed by Asger C. Ipsen, 4-Apr-2021) (Revised by Asger C. Ipsen, 5-Jul-2021)

Ref Expression
Hypotheses knoppcnlem6.t โŠข ๐‘‡ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†ฆ ( abs โ€˜ ( ( โŒŠ โ€˜ ( ๐‘ฅ + ( 1 / 2 ) ) ) โˆ’ ๐‘ฅ ) ) )
knoppcnlem6.f โŠข ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ถ โ†‘ ๐‘› ) ยท ( ๐‘‡ โ€˜ ( ( ( 2 ยท ๐‘ ) โ†‘ ๐‘› ) ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) )
knoppcnlem6.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
knoppcnlem6.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ )
knoppcnlem6.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ๐ถ ) < 1 )
Assertion knoppcnlem6 ( ๐œ‘ โ†’ seq 0 ( โˆ˜f + , ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) ) ) โˆˆ dom ( โ‡๐‘ข โ€˜ โ„ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 knoppcnlem6.t โŠข ๐‘‡ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†ฆ ( abs โ€˜ ( ( โŒŠ โ€˜ ( ๐‘ฅ + ( 1 / 2 ) ) ) โˆ’ ๐‘ฅ ) ) )
2 knoppcnlem6.f โŠข ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ถ โ†‘ ๐‘› ) ยท ( ๐‘‡ โ€˜ ( ( ( 2 ยท ๐‘ ) โ†‘ ๐‘› ) ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) )
3 knoppcnlem6.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
4 knoppcnlem6.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ )
5 knoppcnlem6.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ๐ถ ) < 1 )
6 nn0uz โŠข โ„•0 = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 )
7 0zd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ โ„ค )
8 reex โŠข โ„ โˆˆ V
9 8 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โ„ โˆˆ V )
10 1 2 3 4 knoppcnlem5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) ) : โ„•0 โŸถ ( โ„‚ โ†‘m โ„ ) )
11 nn0ex โŠข โ„•0 โˆˆ V
12 11 mptex โŠข ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) โˆˆ V
13 12 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) โˆˆ V )
14 eqid โŠข ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) = ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) )
15 14 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) = ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) )
16 simpr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘š = ๐‘˜ ) โ†’ ๐‘š = ๐‘˜ )
17 16 oveq2d โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘š = ๐‘˜ ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) = ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘˜ ) )
18 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 )
19 ovexd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘˜ ) โˆˆ V )
20 15 17 18 19 fvmptd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘˜ ) )
21 4 recnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚ )
22 21 abscld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ โ„ )
23 22 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( abs โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ โ„ )
24 23 18 reexpcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„ )
25 20 24 eqeltrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„ )
26 eqid โŠข ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) ) = ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) )
27 26 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) ) = ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) ) )
28 simpr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โˆง ๐‘š = ๐‘˜ ) โ†’ ๐‘š = ๐‘˜ )
29 28 fveq2d โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โˆง ๐‘š = ๐‘˜ ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘˜ ) )
30 29 mpteq2dv โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โˆง ๐‘š = ๐‘˜ ) โ†’ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
31 18 adantrr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 )
32 8 mptex โŠข ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘˜ ) ) โˆˆ V
33 32 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘˜ ) ) โˆˆ V )
34 27 30 31 33 fvmptd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ( ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
35 simpr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โˆง ๐‘ง = ๐‘ค ) โ†’ ๐‘ง = ๐‘ค )
36 35 fveq2d โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โˆง ๐‘ง = ๐‘ค ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ค ) )
37 36 fveq1d โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โˆง ๐‘ง = ๐‘ค ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ๐‘˜ ) )
38 simprr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ๐‘ค โˆˆ โ„ )
39 fvexd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ V )
40 34 37 38 39 fvmptd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ( ( ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) โ€˜ ๐‘ค ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ๐‘˜ ) )
41 40 fveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ( ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) โ€˜ ๐‘ค ) ) = ( abs โ€˜ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
42 3 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
43 4 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ )
44 1 2 42 43 38 31 knoppcnlem4 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ๐‘˜ ) ) โ‰ค ( ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) )
45 41 44 eqbrtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ( ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) โ€˜ ๐‘ค ) ) โ‰ค ( ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) )
46 22 recnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ โ„‚ )
47 absidm โŠข ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โ†’ ( abs โ€˜ ( abs โ€˜ ๐ถ ) ) = ( abs โ€˜ ๐ถ ) )
48 21 47 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( abs โ€˜ ๐ถ ) ) = ( abs โ€˜ ๐ถ ) )
49 48 5 eqbrtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( abs โ€˜ ๐ถ ) ) < 1 )
50 46 49 20 geolim โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 0 ( + , ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) ) โ‡ ( 1 / ( 1 โˆ’ ( abs โ€˜ ๐ถ ) ) ) )
51 seqex โŠข seq 0 ( + , ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) ) โˆˆ V
52 ovex โŠข ( 1 / ( 1 โˆ’ ( abs โ€˜ ๐ถ ) ) ) โˆˆ V
53 51 52 breldm โŠข ( seq 0 ( + , ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) ) โ‡ ( 1 / ( 1 โˆ’ ( abs โ€˜ ๐ถ ) ) ) โ†’ seq 0 ( + , ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) ) โˆˆ dom โ‡ )
54 50 53 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 0 ( + , ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐ถ ) โ†‘ ๐‘š ) ) ) โˆˆ dom โ‡ )
55 6 7 9 10 13 25 45 54 mtest โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 0 ( โˆ˜f + , ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) ) ) โˆˆ dom ( โ‡๐‘ข โ€˜ โ„ ) )