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Theorem clim2f

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 . Similar to clim2 , but without the disjoint var constraint F k . (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses nf 𝑘 𝐹
clim2f.z 𝑍 = ( ℤ𝑀 )
clim2f.m ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
clim2f.f ( 𝜑𝐹𝑉 )
clim2f.b ( ( 𝜑𝑘𝑍 ) → ( 𝐹𝑘 ) = 𝐵 )
Assertion clim2f ( 𝜑 → ( 𝐹𝐴 ↔ ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nf 𝑘 𝐹
2 clim2f.z 𝑍 = ( ℤ𝑀 )
3 clim2f.m ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
4 clim2f.f ( 𝜑𝐹𝑉 )
5 clim2f.b ( ( 𝜑𝑘𝑍 ) → ( 𝐹𝑘 ) = 𝐵 )
6 eqidd ( ( 𝜑𝑘 ∈ ℤ ) → ( 𝐹𝑘 ) = ( 𝐹𝑘 ) )
7 1 4 6 climf ( 𝜑 → ( 𝐹𝐴 ↔ ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) ) )
8 2 uztrn2 ( ( 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ) → 𝑘𝑍 )
9 5 eleq1d ( ( 𝜑𝑘𝑍 ) → ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ↔ 𝐵 ∈ ℂ ) )
10 5 fvoveq1d ( ( 𝜑𝑘𝑍 ) → ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) = ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) )
11 10 breq1d ( ( 𝜑𝑘𝑍 ) → ( ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ↔ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) )
12 9 11 anbi12d ( ( 𝜑𝑘𝑍 ) → ( ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
13 8 12 sylan2 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ) ) → ( ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
14 13 anassrs ( ( ( 𝜑𝑗𝑍 ) ∧ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ) → ( ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
15 14 ralbidva ( ( 𝜑𝑗𝑍 ) → ( ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
16 15 rexbidva ( 𝜑 → ( ∃ 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ∃ 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
17 2 rexuz3 ( 𝑀 ∈ ℤ → ( ∃ 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ∃ 𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
18 3 17 syl ( 𝜑 → ( ∃ 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ∃ 𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
19 16 18 bitr3d ( 𝜑 → ( ∃ 𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ∃ 𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
20 19 ralbidv ( 𝜑 → ( ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ↔ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀ 𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( ( 𝐹𝑘 ) − 𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) )
21 20 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 ) ) ) )
22 7 21 bitr4d ( 𝜑 → ( 𝐹𝐴 ↔ ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑘 ∈ ( ℤ𝑗 ) ( 𝐵 ∈ ℂ ∧ ( abs ‘ ( 𝐵𝐴 ) ) < 𝑥 ) ) ) )