Metamath Proof Explorer


Theorem 0ellimcdiv

Description: If the numerator converges to 0 and the denominator converges to a nonzero number, then the fraction converges to 0. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses 0ellimcdiv.f F = x A B
0ellimcdiv.g G = x A C
0ellimcdiv.h H = x A B C
0ellimcdiv.b φ x A B
0ellimcdiv.c φ x A C 0
0ellimcdiv.0limf φ 0 F lim E
0ellimcdiv.d φ D G lim E
0ellimcdiv.dne0 φ D 0
Assertion 0ellimcdiv φ 0 H lim E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 0ellimcdiv.f F = x A B
2 0ellimcdiv.g G = x A C
3 0ellimcdiv.h H = x A B C
4 0ellimcdiv.b φ x A B
5 0ellimcdiv.c φ x A C 0
6 0ellimcdiv.0limf φ 0 F lim E
7 0ellimcdiv.d φ D G lim E
8 0ellimcdiv.dne0 φ D 0
9 0cnd φ 0
10 5 eldifad φ x A C
11 10 2 fmptd φ G : A
12 1 4 6 limcmptdm φ A
13 limcrcl D G lim E G : dom G dom G E
14 7 13 syl φ G : dom G dom G E
15 14 simp3d φ E
16 11 12 15 ellimc3 φ D G lim E D y + z + v A v E v E < z G v D < y
17 7 16 mpbid φ D y + z + v A v E v E < z G v D < y
18 17 simprd φ y + z + v A v E v E < z G v D < y
19 17 simpld φ D
20 19 8 absrpcld φ D +
21 20 rphalfcld φ D 2 +
22 breq2 y = D 2 G v D < y G v D < D 2
23 22 imbi2d y = D 2 v E v E < z G v D < y v E v E < z G v D < D 2
24 23 rexralbidv y = D 2 z + v A v E v E < z G v D < y z + v A v E v E < z G v D < D 2
25 24 rspccva y + z + v A v E v E < z G v D < y D 2 + z + v A v E v E < z G v D < D 2
26 18 21 25 syl2anc φ z + v A v E v E < z G v D < D 2
27 simpl1l φ z + v A v E v E < z G v D < D 2 v A v E v E < z φ
28 simpl3 φ z + v A v E v E < z G v D < D 2 v A v E v E < z v A
29 simpr φ z + v A v E v E < z G v D < D 2 v A v E v E < z v E v E < z
30 simpl2 φ z + v A v E v E < z G v D < D 2 v A v E v E < z v A v E v E < z G v D < D 2
31 28 29 30 mp2d φ z + v A v E v E < z G v D < D 2 v A v E v E < z G v D < D 2
32 20 rpcnd φ D
33 32 2halvesd φ D 2 + D 2 = D
34 33 eqcomd φ D = D 2 + D 2
35 34 oveq1d φ D D 2 = D 2 + D 2 - D 2
36 2cnd φ 2
37 2ne0 2 0
38 37 a1i φ 2 0
39 19 36 38 absdivd φ D 2 = D 2
40 2re 2
41 40 a1i φ 2
42 0le2 0 2
43 42 a1i φ 0 2
44 41 43 absidd φ 2 = 2
45 44 oveq2d φ D 2 = D 2
46 39 45 eqtr2d φ D 2 = D 2
47 46 oveq2d φ D D 2 = D D 2
48 21 rpcnd φ D 2
49 48 48 pncand φ D 2 + D 2 - D 2 = D 2
50 35 47 49 3eqtr3rd φ D 2 = D D 2
51 50 3ad2ant1 φ v A G v D < D 2 D 2 = D D 2
52 46 eqcomd φ D 2 = D 2
53 52 3ad2ant1 φ v A G v D < D 2 D 2 = D 2
54 53 oveq2d φ v A G v D < D 2 D D 2 = D D 2
55 19 adantr φ v A D
56 55 abscld φ v A D
57 56 3adant3 φ v A G v D < D 2 D
58 11 ffvelrnda φ v A G v
59 58 3adant3 φ v A G v D < D 2 G v
60 59 abscld φ v A G v D < D 2 G v
61 19 3ad2ant1 φ v A G v D < D 2 D
62 61 59 subcld φ v A G v D < D 2 D G v
63 62 abscld φ v A G v D < D 2 D G v
64 60 63 readdcld φ v A G v D < D 2 G v + D G v
65 57 rehalfcld φ v A G v D < D 2 D 2
66 60 65 readdcld φ v A G v D < D 2 G v + D 2
67 58 55 pncan3d φ v A G v + D - G v = D
68 67 eqcomd φ v A D = G v + D - G v
69 68 fveq2d φ v A D = G v + D - G v
70 55 58 subcld φ v A D G v
71 58 70 abstrid φ v A G v + D - G v G v + D G v
72 69 71 eqbrtrd φ v A D G v + D G v
73 72 3adant3 φ v A G v D < D 2 D G v + D G v
74 61 59 abssubd φ v A G v D < D 2 D G v = G v D
75 simp3 φ v A G v D < D 2 G v D < D 2
76 74 75 eqbrtrd φ v A G v D < D 2 D G v < D 2
77 63 65 60 76 ltadd2dd φ v A G v D < D 2 G v + D G v < G v + D 2
78 57 64 66 73 77 lelttrd φ v A G v D < D 2 D < G v + D 2
79 58 abscld φ v A G v
80 79 3adant3 φ v A G v D < D 2 G v
81 57 65 80 ltsubaddd φ v A G v D < D 2 D D 2 < G v D < G v + D 2
82 78 81 mpbird φ v A G v D < D 2 D D 2 < G v
83 54 82 eqbrtrd φ v A G v D < D 2 D D 2 < G v
84 51 83 eqbrtrd φ v A G v D < D 2 D 2 < G v
85 27 28 31 84 syl3anc φ z + v A v E v E < z G v D < D 2 v A v E v E < z D 2 < G v
86 85 3exp1 φ z + v A v E v E < z G v D < D 2 v A v E v E < z D 2 < G v
87 86 ralimdv2 φ z + v A v E v E < z G v D < D 2 v A v E v E < z D 2 < G v
88 87 reximdva φ z + v A v E v E < z G v D < D 2 z + v A v E v E < z D 2 < G v
89 26 88 mpd φ z + v A v E v E < z D 2 < G v
90 89 adantr φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v
91 simpr φ y + y +
92 19 adantr φ y + D
93 8 adantr φ y + D 0
94 92 93 absrpcld φ y + D +
95 94 rphalfcld φ y + D 2 +
96 91 95 rpmulcld φ y + y D 2 +
97 96 ex φ y + y D 2 +
98 97 imdistani φ y + φ y D 2 +
99 eleq1 w = y D 2 w + y D 2 +
100 99 anbi2d w = y D 2 φ w + φ y D 2 +
101 breq2 w = y D 2 F v 0 < w F v 0 < y D 2
102 101 imbi2d w = y D 2 v E v E < u F v 0 < w v E v E < u F v 0 < y D 2
103 102 rexralbidv w = y D 2 u + v A v E v E < u F v 0 < w u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2
104 100 103 imbi12d w = y D 2 φ w + u + v A v E v E < u F v 0 < w φ y D 2 + u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2
105 4 1 fmptd φ F : A
106 105 12 15 ellimc3 φ 0 F lim E 0 w + u + v A v E v E < u F v 0 < w
107 6 106 mpbid φ 0 w + u + v A v E v E < u F v 0 < w
108 107 simprd φ w + u + v A v E v E < u F v 0 < w
109 108 r19.21bi φ w + u + v A v E v E < u F v 0 < w
110 104 109 vtoclg y D 2 + φ y D 2 + u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2
111 96 98 110 sylc φ y + u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2
112 111 3ad2ant1 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2
113 simp12 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 z +
114 simp2 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 u +
115 113 114 ifcld φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 if z u z u +
116 nfv v φ y +
117 nfv v z +
118 nfra1 v v A v E v E < z D 2 < G v
119 116 117 118 nf3an v φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v
120 nfv v u +
121 nfra1 v v A v E v E < u F v 0 < y D 2
122 119 120 121 nf3an v φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2
123 simp111 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u φ y +
124 simp112 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u z +
125 simp12 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u u +
126 123 124 125 jca31 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u φ y + z + u +
127 simp2 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v A
128 simp3l φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E
129 126 127 128 jca31 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u φ y + z + u + v A v E
130 12 adantr φ y + A
131 130 3ad2ant1 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v A
132 131 3ad2ant1 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 A
133 132 3ad2ant1 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u A
134 133 127 sseldd φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v
135 15 adantr φ y + E
136 135 3ad2ant1 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v E
137 136 3ad2ant1 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 E
138 137 3ad2ant1 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u E
139 134 138 subcld φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E
140 139 abscld φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E
141 124 rpred φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u z
142 125 rpred φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u u
143 141 142 ifcld φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u if z u z u
144 simp3r φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E < if z u z u
145 min1 z u if z u z u z
146 141 142 145 syl2anc φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u if z u z u z
147 140 143 141 144 146 ltletrd φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E < z
148 simp113 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v A v E v E < z D 2 < G v
149 rspa v A v E v E < z D 2 < G v v A v E v E < z D 2 < G v
150 148 127 149 syl2anc φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E v E < z D 2 < G v
151 128 147 150 mp2and φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u D 2 < G v
152 simp13 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v A v E v E < u F v 0 < y D 2
153 rspa v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < u F v 0 < y D 2
154 152 127 153 syl2anc φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E v E < u F v 0 < y D 2
155 min2 z u if z u z u u
156 141 142 155 syl2anc φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u if z u z u u
157 140 143 142 144 156 ltletrd φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E < u
158 128 157 jca φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E v E < u
159 123 simpld φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u φ
160 159 3ad2ant1 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E v E < u F v 0 < y D 2 v E v E < u φ
161 simp12 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E v E < u F v 0 < y D 2 v E v E < u v A
162 nfv x φ v A
163 nfmpt1 _ x x A B
164 1 163 nfcxfr _ x F
165 nfcv _ x v
166 164 165 nffv _ x F v
167 166 nfel1 x F v
168 162 167 nfim x φ v A F v
169 eleq1 x = v x A v A
170 169 anbi2d x = v φ x A φ v A
171 fveq2 x = v F x = F v
172 171 eleq1d x = v F x F v
173 170 172 imbi12d x = v φ x A F x φ v A F v
174 simpr φ x A x A
175 1 fvmpt2 x A B F x = B
176 174 4 175 syl2anc φ x A F x = B
177 176 4 eqeltrd φ x A F x
178 168 173 177 chvarfv φ v A F v
179 178 subid1d φ v A F v 0 = F v
180 179 eqcomd φ v A F v = F v 0
181 180 fveq2d φ v A F v = F v 0
182 160 161 181 syl2anc φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E v E < u F v 0 < y D 2 v E v E < u F v = F v 0
183 simp3 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E v E < u F v 0 < y D 2 v E v E < u v E v E < u
184 simp2 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E v E < u F v 0 < y D 2 v E v E < u v E v E < u F v 0 < y D 2
185 183 184 mpd φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E v E < u F v 0 < y D 2 v E v E < u F v 0 < y D 2
186 182 185 eqbrtrd φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u v E v E < u F v 0 < y D 2 v E v E < u F v < y D 2
187 154 158 186 mpd3an23 φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u F v < y D 2
188 simp-7l φ y + z + u + v A v E D 2 < G v F v < y D 2 φ
189 simp-4r φ y + z + u + v A v E D 2 < G v F v < y D 2 v A
190 eldifsni C 0 C 0
191 5 190 syl φ x A C 0
192 4 10 191 divcld φ x A B C
193 192 3 fmptd φ H : A
194 193 ffvelrnda φ v A H v
195 194 subid1d φ v A H v 0 = H v
196 nfmpt1 _ x x A B C
197 3 196 nfcxfr _ x H
198 197 165 nffv _ x H v
199 nfcv _ x ÷
200 nfmpt1 _ x x A C
201 2 200 nfcxfr _ x G
202 201 165 nffv _ x G v
203 166 199 202 nfov _ x F v G v
204 198 203 nfeq x H v = F v G v
205 162 204 nfim x φ v A H v = F v G v
206 fveq2 x = v H x = H v
207 fveq2 x = v G x = G v
208 171 207 oveq12d x = v F x G x = F v G v
209 206 208 eqeq12d x = v H x = F x G x H v = F v G v
210 170 209 imbi12d x = v φ x A H x = F x G x φ v A H v = F v G v
211 3 fvmpt2 x A B C H x = B C
212 174 192 211 syl2anc φ x A H x = B C
213 176 eqcomd φ x A B = F x
214 2 fvmpt2 x A C 0 G x = C
215 174 5 214 syl2anc φ x A G x = C
216 215 eqcomd φ x A C = G x
217 213 216 oveq12d φ x A B C = F x G x
218 212 217 eqtrd φ x A H x = F x G x
219 205 210 218 chvarfv φ v A H v = F v G v
220 195 219 eqtrd φ v A H v 0 = F v G v
221 220 fveq2d φ v A H v 0 = F v G v
222 188 189 221 syl2anc φ y + z + u + v A v E D 2 < G v F v < y D 2 H v 0 = F v G v
223 simp-6l φ y + z + u + v A v E D 2 < G v F v < y D 2 φ y +
224 223 189 jca φ y + z + u + v A v E D 2 < G v F v < y D 2 φ y + v A
225 simplr φ y + z + u + v A v E D 2 < G v F v < y D 2 D 2 < G v
226 simpr φ y + z + u + v A v E D 2 < G v F v < y D 2 F v < y D 2
227 nfcv _ x 0
228 202 227 nfne x G v 0
229 162 228 nfim x φ v A G v 0
230 207 neeq1d x = v G x 0 G v 0
231 170 230 imbi12d x = v φ x A G x 0 φ v A G v 0
232 215 191 eqnetrd φ x A G x 0
233 229 231 232 chvarfv φ v A G v 0
234 178 58 233 absdivd φ v A F v G v = F v G v
235 234 adantlr φ y + v A F v G v = F v G v
236 235 ad2antrr φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 F v G v = F v G v
237 178 abscld φ v A F v
238 58 233 absne0d φ v A G v 0
239 237 79 238 redivcld φ v A F v G v
240 239 adantlr φ y + v A F v G v
241 240 ad2antrr φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 F v G v
242 rpre y + y
243 242 ad2antlr φ y + v A y
244 21 rpred φ D 2
245 244 ad2antrr φ y + v A D 2
246 243 245 remulcld φ y + v A y D 2
247 246 ad2antrr φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 y D 2
248 58 233 absrpcld φ v A G v +
249 248 adantlr φ y + v A G v +
250 249 ad2antrr φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 G v +
251 247 250 rerpdivcld φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 y D 2 G v
252 243 ad2antrr φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 y
253 simp-4l φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 φ
254 simpllr φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 v A
255 253 254 237 syl2anc φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 F v
256 simpr φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 F v < y D 2
257 255 247 250 256 ltdiv1dd φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 F v G v < y D 2 G v
258 243 recnd φ y + v A y
259 48 ad2antrr φ y + v A D 2
260 249 rpcnd φ y + v A G v
261 238 adantlr φ y + v A G v 0
262 258 259 260 261 divassd φ y + v A y D 2 G v = y D 2 G v
263 262 adantr φ y + v A D 2 < G v y D 2 G v = y D 2 G v
264 245 249 rerpdivcld φ y + v A D 2 G v
265 264 adantr φ y + v A D 2 < G v D 2 G v
266 1red φ y + v A D 2 < G v 1
267 simpllr φ y + v A D 2 < G v y +
268 244 ad2antrr φ v A D 2 < G v D 2
269 1rp 1 +
270 269 a1i φ v A D 2 < G v 1 +
271 248 adantr φ v A D 2 < G v G v +
272 48 div1d φ D 2 1 = D 2
273 272 ad2antrr φ v A D 2 < G v D 2 1 = D 2
274 simpr φ v A D 2 < G v D 2 < G v
275 273 274 eqbrtrd φ v A D 2 < G v D 2 1 < G v
276 268 270 271 275 ltdiv23d φ v A D 2 < G v D 2 G v < 1
277 276 adantllr φ y + v A D 2 < G v D 2 G v < 1
278 265 266 267 277 ltmul2dd φ y + v A D 2 < G v y D 2 G v < y 1
279 263 278 eqbrtrd φ y + v A D 2 < G v y D 2 G v < y 1
280 258 mulid1d φ y + v A y 1 = y
281 280 adantr φ y + v A D 2 < G v y 1 = y
282 279 281 breqtrd φ y + v A D 2 < G v y D 2 G v < y
283 282 adantr φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 y D 2 G v < y
284 241 251 252 257 283 lttrd φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 F v G v < y
285 236 284 eqbrtrd φ y + v A D 2 < G v F v < y D 2 F v G v < y
286 224 225 226 285 syl21anc φ y + z + u + v A v E D 2 < G v F v < y D 2 F v G v < y
287 222 286 eqbrtrd φ y + z + u + v A v E D 2 < G v F v < y D 2 H v 0 < y
288 129 151 187 287 syl21anc φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u H v 0 < y
289 288 3exp φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u H v 0 < y
290 122 289 ralrimi φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 v A v E v E < if z u z u H v 0 < y
291 brimralrspcev if z u z u + v A v E v E < if z u z u H v 0 < y w + v A v E v E < w H v 0 < y
292 115 290 291 syl2anc φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 w + v A v E v E < w H v 0 < y
293 292 rexlimdv3a φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v u + v A v E v E < u F v 0 < y D 2 w + v A v E v E < w H v 0 < y
294 112 293 mpd φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v w + v A v E v E < w H v 0 < y
295 294 rexlimdv3a φ y + z + v A v E v E < z D 2 < G v w + v A v E v E < w H v 0 < y
296 90 295 mpd φ y + w + v A v E v E < w H v 0 < y
297 296 ralrimiva φ y + w + v A v E v E < w H v 0 < y
298 193 12 15 ellimc3 φ 0 H lim E 0 y + w + v A v E v E < w H v 0 < y
299 9 297 298 mpbir2and φ 0 H lim E