Metamath Proof Explorer


Theorem climrec

Description: Limit of the reciprocal of a converging sequence. (Contributed by Glauco Siliprandi, 29-Jun-2017)

Ref Expression
Hypotheses climrec.1 ⊢ Z = ℤ ≥ M
climrec.2 ⊢ φ → M ∈ ℤ
climrec.3 ⊢ φ → G ⇝ A
climrec.4 ⊢ φ → A ≠ 0
climrec.5 ⊢ φ ∧ k ∈ Z → G ⁡ k ∈ ℂ ∖ 0
climrec.6 ⊢ φ ∧ k ∈ Z → H ⁡ k = 1 G ⁡ k
climrec.7 ⊢ φ → H ∈ W
Assertion climrec ⊢ φ → H ⇝ 1 A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 climrec.1 ⊢ Z = ℤ ≥ M
2 climrec.2 ⊢ φ → M ∈ ℤ
3 climrec.3 ⊢ φ → G ⇝ A
4 climrec.4 ⊢ φ → A ≠ 0
5 climrec.5 ⊢ φ ∧ k ∈ Z → G ⁡ k ∈ ℂ ∖ 0
6 climrec.6 ⊢ φ ∧ k ∈ Z → H ⁡ k = 1 G ⁡ k
7 climrec.7 ⊢ φ → H ∈ W
8 climcl ⊢ G ⇝ A → A ∈ ℂ
9 3 8 syl ⊢ φ → A ∈ ℂ
10 4 neneqd ⊢ φ → ¬ A = 0
11 c0ex ⊢ 0 ∈ V
12 11 elsn2 ⊢ A ∈ 0 ↔ A = 0
13 10 12 sylnibr ⊢ φ → ¬ A ∈ 0
14 9 13 eldifd ⊢ φ → A ∈ ℂ ∖ 0
15 eqidd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w = w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w
16 simpr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ w = z → w = z
17 16 oveq2d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ w = z → 1 w = 1 z
18 simpr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → z ∈ ℂ ∖ 0
19 18 eldifad ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → z ∈ ℂ
20 eldifsni ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 → z ≠ 0
21 20 adantl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → z ≠ 0
22 19 21 reccld ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → 1 z ∈ ℂ
23 15 17 18 22 fvmptd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ z = 1 z
24 23 22 eqeltrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ z ∈ ℂ
25 eqid ⊢ if 1 ≤ A ⁢ x 1 A ⁢ x ⁢ A 2 = if 1 ≤ A ⁢ x 1 A ⁢ x ⁢ A 2
26 25 reccn2 ⊢ A ∈ ℂ ∖ 0 ∧ x ∈ ℝ + → ∃ y ∈ ℝ + ∀ z ∈ ℂ ∖ 0 z − A < y → 1 z − 1 A < x
27 14 26 sylan ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ y ∈ ℝ + ∀ z ∈ ℂ ∖ 0 z − A < y → 1 z − 1 A < x
28 eqidd ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w = w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w
29 simpr ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ w = z → w = z
30 29 oveq2d ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ w = z → 1 w = 1 z
31 id ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 → z ∈ ℂ ∖ 0
32 eldifi ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 → z ∈ ℂ
33 32 20 reccld ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 → 1 z ∈ ℂ
34 28 30 31 33 fvmptd ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ z = 1 z
35 34 ad2antlr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → z − A < y → 1 z − 1 A < x ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z − A < y → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ z = 1 z
36 eqidd ⊢ φ → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w = w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w
37 simpr ⊢ φ ∧ w = A → w = A
38 37 oveq2d ⊢ φ ∧ w = A → 1 w = 1 A
39 9 4 reccld ⊢ φ → 1 A ∈ ℂ
40 36 38 14 39 fvmptd ⊢ φ → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ A = 1 A
41 40 ad4antr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → z − A < y → 1 z − 1 A < x ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z − A < y → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ A = 1 A
42 35 41 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → z − A < y → 1 z − 1 A < x ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z − A < y → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ z − w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ A = 1 z − 1 A
43 42 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → z − A < y → 1 z − 1 A < x ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z − A < y → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ z − w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ A = 1 z − 1 A
44 31 ad2antlr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → z − A < y → 1 z − 1 A < x ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z − A < y → z ∈ ℂ ∖ 0
45 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → z − A < y → 1 z − 1 A < x ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z − A < y → z − A < y
46 simpllr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → z − A < y → 1 z − 1 A < x ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z − A < y → z ∈ ℂ ∖ 0 → z − A < y → 1 z − 1 A < x
47 44 45 46 mp2d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → z − A < y → 1 z − 1 A < x ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z − A < y → 1 z − 1 A < x
48 43 47 eqbrtrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 → z − A < y → 1 z − 1 A < x ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z − A < y → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ z − w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ A < x
49 48 exp41 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → z ∈ ℂ ∖ 0 → z − A < y → 1 z − 1 A < x → z ∈ ℂ ∖ 0 → z − A < y → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ z − w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ A < x
50 49 ralimdv2 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∀ z ∈ ℂ ∖ 0 z − A < y → 1 z − 1 A < x → ∀ z ∈ ℂ ∖ 0 z − A < y → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ z − w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ A < x
51 50 reximdv ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ y ∈ ℝ + ∀ z ∈ ℂ ∖ 0 z − A < y → 1 z − 1 A < x → ∃ y ∈ ℝ + ∀ z ∈ ℂ ∖ 0 z − A < y → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ z − w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ A < x
52 27 51 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + → ∃ y ∈ ℝ + ∀ z ∈ ℂ ∖ 0 z − A < y → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ z − w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ A < x
53 eqidd ⊢ φ ∧ k ∈ Z → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w = w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w
54 oveq2 ⊢ w = G ⁡ k → 1 w = 1 G ⁡ k
55 54 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ Z ∧ w = G ⁡ k → 1 w = 1 G ⁡ k
56 5 eldifad ⊢ φ ∧ k ∈ Z → G ⁡ k ∈ ℂ
57 eldifsni ⊢ G ⁡ k ∈ ℂ ∖ 0 → G ⁡ k ≠ 0
58 5 57 syl ⊢ φ ∧ k ∈ Z → G ⁡ k ≠ 0
59 56 58 reccld ⊢ φ ∧ k ∈ Z → 1 G ⁡ k ∈ ℂ
60 53 55 5 59 fvmptd ⊢ φ ∧ k ∈ Z → w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ G ⁡ k = 1 G ⁡ k
61 6 60 eqtr4d ⊢ φ ∧ k ∈ Z → H ⁡ k = w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ G ⁡ k
62 1 2 14 24 3 7 52 5 61 climcn1 ⊢ φ → H ⇝ w ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ 1 w ⁡ A
63 62 40 breqtrd ⊢ φ → H ⇝ 1 A