Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  cvg1nlemcau GIF version

Theorem cvg1nlemcau 9583
 Description: Lemma for cvg1n 9585. By selecting spaced out terms for the modified sequence 𝐺, the terms are within 1 / 𝑛 (without the constant 𝐶). (Contributed by Jim Kingdon, 1-Aug-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
cvg1n.f (𝜑𝐹:ℕ⟶ℝ)
cvg1n.c (𝜑𝐶 ∈ ℝ+)
cvg1n.cau (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑘) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹𝑘) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛))))
cvg1nlem.g 𝐺 = (𝑗 ∈ ℕ ↦ (𝐹‘(𝑗 · 𝑍)))
cvg1nlem.z (𝜑𝑍 ∈ ℕ)
cvg1nlem.start (𝜑𝐶 < 𝑍)
Assertion
Ref Expression
cvg1nlemcau (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐺𝑛) < ((𝐺𝑘) + (1 / 𝑛)) ∧ (𝐺𝑘) < ((𝐺𝑛) + (1 / 𝑛))))
Distinct variable groups:   𝐶,𝑛,𝑘   𝑛,𝐹,𝑗,𝑘   𝑗,𝑍   𝜑,𝑘,𝑛
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑗)   𝐶(𝑗)   𝐺(𝑗,𝑘,𝑛)   𝑍(𝑘,𝑛)

Proof of Theorem cvg1nlemcau
Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simplr 482 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝑛 ∈ ℕ)
2 cvg1n.f . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹:ℕ⟶ℝ)
32ad2antrr 457 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝐹:ℕ⟶ℝ)
4 cvg1nlem.z . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑍 ∈ ℕ)
54ad2antrr 457 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝑍 ∈ ℕ)
61, 5nnmulcld 7962 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝑛 · 𝑍) ∈ ℕ)
73, 6ffvelrnd 5303 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) ∈ ℝ)
8 oveq1 5519 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑛 → (𝑗 · 𝑍) = (𝑛 · 𝑍))
98fveq2d 5182 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑛 → (𝐹‘(𝑗 · 𝑍)) = (𝐹‘(𝑛 · 𝑍)))
10 cvg1nlem.g . . . . . . . 8 𝐺 = (𝑗 ∈ ℕ ↦ (𝐹‘(𝑗 · 𝑍)))
119, 10fvmptg 5248 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ (𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) ∈ ℝ) → (𝐺𝑛) = (𝐹‘(𝑛 · 𝑍)))
121, 7, 11syl2anc 391 . . . . . 6 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐺𝑛) = (𝐹‘(𝑛 · 𝑍)))
1312, 7eqeltrd 2114 . . . . 5 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐺𝑛) ∈ ℝ)
14 eluznn 8538 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝑘 ∈ ℕ)
1514adantll 445 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝑘 ∈ ℕ)
1615, 5nnmulcld 7962 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝑘 · 𝑍) ∈ ℕ)
173, 16ffvelrnd 5303 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) ∈ ℝ)
18 oveq1 5519 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑘 → (𝑗 · 𝑍) = (𝑘 · 𝑍))
1918fveq2d 5182 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑘 → (𝐹‘(𝑗 · 𝑍)) = (𝐹‘(𝑘 · 𝑍)))
2019, 10fvmptg 5248 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ (𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) ∈ ℝ) → (𝐺𝑘) = (𝐹‘(𝑘 · 𝑍)))
2115, 17, 20syl2anc 391 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐺𝑘) = (𝐹‘(𝑘 · 𝑍)))
2221, 17eqeltrd 2114 . . . . . 6 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐺𝑘) ∈ ℝ)
23 cvg1n.c . . . . . . . . 9 (𝜑𝐶 ∈ ℝ+)
2423rpred 8622 . . . . . . . 8 (𝜑𝐶 ∈ ℝ)
2524ad2antrr 457 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝐶 ∈ ℝ)
2625, 6nndivred 7963 . . . . . 6 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)) ∈ ℝ)
2722, 26readdcld 7055 . . . . 5 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑘) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∈ ℝ)
281nnrecred 7960 . . . . . 6 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
2922, 28readdcld 7055 . . . . 5 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑘) + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
30 eluzle 8485 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ (ℤ𝑛) → 𝑛𝑘)
3130adantl 262 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝑛𝑘)
321nnred 7927 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝑛 ∈ ℝ)
3315nnred 7927 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝑘 ∈ ℝ)
345nnrpd 8621 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝑍 ∈ ℝ+)
3532, 33, 34lemul1d 8666 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝑛𝑘 ↔ (𝑛 · 𝑍) ≤ (𝑘 · 𝑍)))
3631, 35mpbid 135 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝑛 · 𝑍) ≤ (𝑘 · 𝑍))
376nnzd 8359 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝑛 · 𝑍) ∈ ℤ)
3816nnzd 8359 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝑘 · 𝑍) ∈ ℤ)
39 eluz 8486 . . . . . . . . . . 11 (((𝑛 · 𝑍) ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 𝑍) ∈ ℤ) → ((𝑘 · 𝑍) ∈ (ℤ‘(𝑛 · 𝑍)) ↔ (𝑛 · 𝑍) ≤ (𝑘 · 𝑍)))
4037, 38, 39syl2anc 391 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝑘 · 𝑍) ∈ (ℤ‘(𝑛 · 𝑍)) ↔ (𝑛 · 𝑍) ≤ (𝑘 · 𝑍)))
4136, 40mpbird 156 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝑘 · 𝑍) ∈ (ℤ‘(𝑛 · 𝑍)))
42 cvg1n.cau . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑘) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹𝑘) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛))))
43 fveq2 5178 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 = 𝑏 → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑏))
4443oveq1d 5527 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 = 𝑏 → ((𝐹𝑘) + (𝐶 / 𝑛)) = ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑛)))
4544breq2d 3776 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 = 𝑏 → ((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑘) + (𝐶 / 𝑛)) ↔ (𝐹𝑛) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑛))))
4643breq1d 3774 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 = 𝑏 → ((𝐹𝑘) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛)) ↔ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛))))
4745, 46anbi12d 442 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 = 𝑏 → (((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑘) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹𝑘) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛))) ↔ ((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛)))))
4847cbvralv 2533 . . . . . . . . . . . . . 14 (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑘) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹𝑘) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛))) ↔ ∀𝑏 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛))))
4948ralbii 2330 . . . . . . . . . . . . 13 (∀𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑘) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹𝑘) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛))) ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ ∀𝑏 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛))))
50 fveq2 5178 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝑎 → (ℤ𝑛) = (ℤ𝑎))
51 fveq2 5178 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = 𝑎 → (𝐹𝑛) = (𝐹𝑎))
52 oveq2 5520 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 = 𝑎 → (𝐶 / 𝑛) = (𝐶 / 𝑎))
5352oveq2d 5528 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = 𝑎 → ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑛)) = ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎)))
5451, 53breq12d 3777 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = 𝑎 → ((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑛)) ↔ (𝐹𝑎) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎))))
5551, 52oveq12d 5530 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = 𝑎 → ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛)) = ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎)))
5655breq2d 3776 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = 𝑎 → ((𝐹𝑏) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛)) ↔ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎))))
5754, 56anbi12d 442 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝑎 → (((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛))) ↔ ((𝐹𝑎) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎)))))
5850, 57raleqbidv 2517 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝑎 → (∀𝑏 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛))) ↔ ∀𝑏 ∈ (ℤ𝑎)((𝐹𝑎) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎)))))
5958cbvralv 2533 . . . . . . . . . . . . 13 (∀𝑛 ∈ ℕ ∀𝑏 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛))) ↔ ∀𝑎 ∈ ℕ ∀𝑏 ∈ (ℤ𝑎)((𝐹𝑎) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎))))
6049, 59bitri 173 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐹𝑛) < ((𝐹𝑘) + (𝐶 / 𝑛)) ∧ (𝐹𝑘) < ((𝐹𝑛) + (𝐶 / 𝑛))) ↔ ∀𝑎 ∈ ℕ ∀𝑏 ∈ (ℤ𝑎)((𝐹𝑎) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎))))
6142, 60sylib 127 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑎 ∈ ℕ ∀𝑏 ∈ (ℤ𝑎)((𝐹𝑎) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎))))
6261ad2antrr 457 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ∀𝑎 ∈ ℕ ∀𝑏 ∈ (ℤ𝑎)((𝐹𝑎) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎))))
63 fveq2 5178 . . . . . . . . . . . 12 (𝑎 = (𝑛 · 𝑍) → (ℤ𝑎) = (ℤ‘(𝑛 · 𝑍)))
64 fveq2 5178 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑎 = (𝑛 · 𝑍) → (𝐹𝑎) = (𝐹‘(𝑛 · 𝑍)))
65 oveq2 5520 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑎 = (𝑛 · 𝑍) → (𝐶 / 𝑎) = (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))
6665oveq2d 5528 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑎 = (𝑛 · 𝑍) → ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎)) = ((𝐹𝑏) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))
6764, 66breq12d 3777 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑎 = (𝑛 · 𝑍) → ((𝐹𝑎) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎)) ↔ (𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))))
6864, 65oveq12d 5530 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑎 = (𝑛 · 𝑍) → ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎)) = ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))
6968breq2d 3776 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑎 = (𝑛 · 𝑍) → ((𝐹𝑏) < ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎)) ↔ (𝐹𝑏) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))))
7067, 69anbi12d 442 . . . . . . . . . . . 12 (𝑎 = (𝑛 · 𝑍) → (((𝐹𝑎) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎))) ↔ ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))))
7163, 70raleqbidv 2517 . . . . . . . . . . 11 (𝑎 = (𝑛 · 𝑍) → (∀𝑏 ∈ (ℤ𝑎)((𝐹𝑎) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎))) ↔ ∀𝑏 ∈ (ℤ‘(𝑛 · 𝑍))((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))))
7271rspcv 2652 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 · 𝑍) ∈ ℕ → (∀𝑎 ∈ ℕ ∀𝑏 ∈ (ℤ𝑎)((𝐹𝑎) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / 𝑎)) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹𝑎) + (𝐶 / 𝑎))) → ∀𝑏 ∈ (ℤ‘(𝑛 · 𝑍))((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))))
736, 62, 72sylc 56 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ∀𝑏 ∈ (ℤ‘(𝑛 · 𝑍))((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))))
74 fveq2 5178 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏 = (𝑘 · 𝑍) → (𝐹𝑏) = (𝐹‘(𝑘 · 𝑍)))
7574oveq1d 5527 . . . . . . . . . . . 12 (𝑏 = (𝑘 · 𝑍) → ((𝐹𝑏) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) = ((𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))
7675breq2d 3776 . . . . . . . . . . 11 (𝑏 = (𝑘 · 𝑍) → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ↔ (𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))))
7774breq1d 3774 . . . . . . . . . . 11 (𝑏 = (𝑘 · 𝑍) → ((𝐹𝑏) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ↔ (𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))))
7876, 77anbi12d 442 . . . . . . . . . 10 (𝑏 = (𝑘 · 𝑍) → (((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))) ↔ ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))))
7978rspcv 2652 . . . . . . . . 9 ((𝑘 · 𝑍) ∈ (ℤ‘(𝑛 · 𝑍)) → (∀𝑏 ∈ (ℤ‘(𝑛 · 𝑍))((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹𝑏) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐹𝑏) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))) → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))))
8041, 73, 79sylc 56 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))))
8121oveq1d 5527 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑘) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) = ((𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))
8281breq2d 3776 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐺𝑘) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ↔ (𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))))
8321breq1d 3774 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑘) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ↔ (𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))))
8482, 83anbi12d 442 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐺𝑘) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐺𝑘) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))) ↔ ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐹‘(𝑘 · 𝑍)) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))))
8580, 84mpbird 156 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐺𝑘) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐺𝑘) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))))
8612breq1d 3774 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑛) < ((𝐺𝑘) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ↔ (𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐺𝑘) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))))
8712oveq1d 5527 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑛) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) = ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))
8887breq2d 3776 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑘) < ((𝐺𝑛) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ↔ (𝐺𝑘) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))))
8986, 88anbi12d 442 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (((𝐺𝑛) < ((𝐺𝑘) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐺𝑘) < ((𝐺𝑛) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))) ↔ ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) < ((𝐺𝑘) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐺𝑘) < ((𝐹‘(𝑛 · 𝑍)) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))))
9085, 89mpbird 156 . . . . . 6 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑛) < ((𝐺𝑘) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∧ (𝐺𝑘) < ((𝐺𝑛) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)))))
9190simpld 105 . . . . 5 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐺𝑛) < ((𝐺𝑘) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))
925nnred 7927 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝑍 ∈ ℝ)
931nnrpd 8621 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝑛 ∈ ℝ+)
94 cvg1nlem.start . . . . . . . . 9 (𝜑𝐶 < 𝑍)
9594ad2antrr 457 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝐶 < 𝑍)
9625, 92, 93, 95ltmul1dd 8678 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐶 · 𝑛) < (𝑍 · 𝑛))
976nncnd 7928 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝑛 · 𝑍) ∈ ℂ)
9897mulid2d 7045 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (1 · (𝑛 · 𝑍)) = (𝑛 · 𝑍))
9998breq2d 3776 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐶 · 𝑛) < (1 · (𝑛 · 𝑍)) ↔ (𝐶 · 𝑛) < (𝑛 · 𝑍)))
100 1red 7042 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 1 ∈ ℝ)
1016nnrpd 8621 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝑛 · 𝑍) ∈ ℝ+)
10225, 93, 100, 101lt2mul2divd 8685 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐶 · 𝑛) < (1 · (𝑛 · 𝑍)) ↔ (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)) < (1 / 𝑛)))
1031nncnd 7928 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝑛 ∈ ℂ)
1045nncnd 7928 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → 𝑍 ∈ ℂ)
105103, 104mulcomd 7048 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝑛 · 𝑍) = (𝑍 · 𝑛))
106105breq2d 3776 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐶 · 𝑛) < (𝑛 · 𝑍) ↔ (𝐶 · 𝑛) < (𝑍 · 𝑛)))
10799, 102, 1063bitr3d 207 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐶 / (𝑛 · 𝑍)) < (1 / 𝑛) ↔ (𝐶 · 𝑛) < (𝑍 · 𝑛)))
10896, 107mpbird 156 . . . . . 6 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐶 / (𝑛 · 𝑍)) < (1 / 𝑛))
10926, 28, 22, 108ltadd2dd 7419 . . . . 5 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑘) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) < ((𝐺𝑘) + (1 / 𝑛)))
11013, 27, 29, 91, 109lttrd 7140 . . . 4 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐺𝑛) < ((𝐺𝑘) + (1 / 𝑛)))
11113, 26readdcld 7055 . . . . 5 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑛) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) ∈ ℝ)
11213, 28readdcld 7055 . . . . 5 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑛) + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
11390simprd 107 . . . . 5 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐺𝑘) < ((𝐺𝑛) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))))
11426, 28, 13, 108ltadd2dd 7419 . . . . 5 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑛) + (𝐶 / (𝑛 · 𝑍))) < ((𝐺𝑛) + (1 / 𝑛)))
11522, 111, 112, 113, 114lttrd 7140 . . . 4 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → (𝐺𝑘) < ((𝐺𝑛) + (1 / 𝑛)))
116110, 115jca 290 . . 3 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑛)) → ((𝐺𝑛) < ((𝐺𝑘) + (1 / 𝑛)) ∧ (𝐺𝑘) < ((𝐺𝑛) + (1 / 𝑛))))
117116ralrimiva 2392 . 2 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐺𝑛) < ((𝐺𝑘) + (1 / 𝑛)) ∧ (𝐺𝑘) < ((𝐺𝑛) + (1 / 𝑛))))
118117ralrimiva 2392 1 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑛)((𝐺𝑛) < ((𝐺𝑘) + (1 / 𝑛)) ∧ (𝐺𝑘) < ((𝐺𝑛) + (1 / 𝑛))))
 Colors of variables: wff set class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 97   ↔ wb 98   = wceq 1243   ∈ wcel 1393  ∀wral 2306   class class class wbr 3764   ↦ cmpt 3818  ⟶wf 4898  ‘cfv 4902  (class class class)co 5512  ℝcr 6888  1c1 6890   + caddc 6892   · cmul 6894   < clt 7060   ≤ cle 7061   / cdiv 7651  ℕcn 7914  ℤcz 8245  ℤ≥cuz 8473  ℝ+crp 8583 This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 99  ax-ia2 100  ax-ia3 101  ax-in1 544  ax-in2 545  ax-io 630  ax-5 1336  ax-7 1337  ax-gen 1338  ax-ie1 1382  ax-ie2 1383  ax-8 1395  ax-10 1396  ax-11 1397  ax-i12 1398  ax-bndl 1399  ax-4 1400  ax-13 1404  ax-14 1405  ax-17 1419  ax-i9 1423  ax-ial 1427  ax-i5r 1428  ax-ext 2022  ax-coll 3872  ax-sep 3875  ax-nul 3883  ax-pow 3927  ax-pr 3944  ax-un 4170  ax-setind 4262  ax-iinf 4311  ax-cnex 6975  ax-resscn 6976  ax-1cn 6977  ax-1re 6978  ax-icn 6979  ax-addcl 6980  ax-addrcl 6981  ax-mulcl 6982  ax-mulrcl 6983  ax-addcom 6984  ax-mulcom 6985  ax-addass 6986  ax-mulass 6987  ax-distr 6988  ax-i2m1 6989  ax-1rid 6991  ax-0id 6992  ax-rnegex 6993  ax-precex 6994  ax-cnre 6995  ax-pre-ltirr 6996  ax-pre-ltwlin 6997  ax-pre-lttrn 6998  ax-pre-apti 6999  ax-pre-ltadd 7000  ax-pre-mulgt0 7001  ax-pre-mulext 7002 This theorem depends on definitions:  df-bi 110  df-dc 743  df-3or 886  df-3an 887  df-tru 1246  df-fal 1249  df-nf 1350  df-sb 1646  df-eu 1903  df-mo 1904  df-clab 2027  df-cleq 2033  df-clel 2036  df-nfc 2167  df-ne 2206  df-nel 2207  df-ral 2311  df-rex 2312  df-reu 2313  df-rmo 2314  df-rab 2315  df-v 2559  df-sbc 2765  df-csb 2853  df-dif 2920  df-un 2922  df-in 2924  df-ss 2931  df-nul 3225  df-pw 3361  df-sn 3381  df-pr 3382  df-op 3384  df-uni 3581  df-int 3616  df-iun 3659  df-br 3765  df-opab 3819  df-mpt 3820  df-tr 3855  df-eprel 4026  df-id 4030  df-po 4033  df-iso 4034  df-iord 4103  df-on 4105  df-suc 4108  df-iom 4314  df-xp 4351  df-rel 4352  df-cnv 4353  df-co 4354  df-dm 4355  df-rn 4356  df-res 4357  df-ima 4358  df-iota 4867  df-fun 4904  df-fn 4905  df-f 4906  df-f1 4907  df-fo 4908  df-f1o 4909  df-fv 4910  df-riota 5468  df-ov 5515  df-oprab 5516  df-mpt2 5517  df-1st 5767  df-2nd 5768  df-recs 5920  df-irdg 5957  df-1o 6001  df-2o 6002  df-oadd 6005  df-omul 6006  df-er 6106  df-ec 6108  df-qs 6112  df-ni 6402  df-pli 6403  df-mi 6404  df-lti 6405  df-plpq 6442  df-mpq 6443  df-enq 6445  df-nqqs 6446  df-plqqs 6447  df-mqqs 6448  df-1nqqs 6449  df-rq 6450  df-ltnqqs 6451  df-enq0 6522  df-nq0 6523  df-0nq0 6524  df-plq0 6525  df-mq0 6526  df-inp 6564  df-i1p 6565  df-iplp 6566  df-iltp 6568  df-enr 6811  df-nr 6812  df-ltr 6815  df-0r 6816  df-1r 6817  df-0 6896  df-1 6897  df-r 6899  df-lt 6902  df-pnf 7062  df-mnf 7063  df-xr 7064  df-ltxr 7065  df-le 7066  df-sub 7184  df-neg 7185  df-reap 7566  df-ap 7573  df-div 7652  df-inn 7915  df-n0 8182  df-z 8246  df-uz 8474  df-rp 8584 This theorem is referenced by:  cvg1nlemres  9584
 Copyright terms: Public domain W3C validator