Metamath Proof Explorer


Theorem radcnvcl

Description: The radius of convergence R of an infinite series is a nonnegative extended real number. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses pser.g โŠข ๐บ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
radcnv.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด : โ„•0 โŸถ โ„‚ )
radcnv.r โŠข ๐‘… = sup ( { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } , โ„* , < )
Assertion radcnvcl ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pser.g โŠข ๐บ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
2 radcnv.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด : โ„•0 โŸถ โ„‚ )
3 radcnv.r โŠข ๐‘… = sup ( { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } , โ„* , < )
4 ssrab2 โŠข { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } โŠ† โ„
5 ressxr โŠข โ„ โŠ† โ„*
6 4 5 sstri โŠข { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } โŠ† โ„*
7 supxrcl โŠข ( { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } โŠ† โ„* โ†’ sup ( { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } , โ„* , < ) โˆˆ โ„* )
8 6 7 mp1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ sup ( { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } , โ„* , < ) โˆˆ โ„* )
9 3 8 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ โ„* )
10 1 2 radcnv0 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } )
11 supxrub โŠข ( ( { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } โŠ† โ„* โˆง 0 โˆˆ { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } ) โ†’ 0 โ‰ค sup ( { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } , โ„* , < ) )
12 6 10 11 sylancr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โ‰ค sup ( { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } , โ„* , < ) )
13 12 3 breqtrrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โ‰ค ๐‘… )
14 pnfge โŠข ( ๐‘… โˆˆ โ„* โ†’ ๐‘… โ‰ค +โˆž )
15 9 14 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โ‰ค +โˆž )
16 0xr โŠข 0 โˆˆ โ„*
17 pnfxr โŠข +โˆž โˆˆ โ„*
18 elicc1 โŠข ( ( 0 โˆˆ โ„* โˆง +โˆž โˆˆ โ„* ) โ†’ ( ๐‘… โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) โ†” ( ๐‘… โˆˆ โ„* โˆง 0 โ‰ค ๐‘… โˆง ๐‘… โ‰ค +โˆž ) ) )
19 16 17 18 mp2an โŠข ( ๐‘… โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) โ†” ( ๐‘… โˆˆ โ„* โˆง 0 โ‰ค ๐‘… โˆง ๐‘… โ‰ค +โˆž ) )
20 9 13 15 19 syl3anbrc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) )