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Theorem climisp 40490
Description: If a sequence converges to an isolated point (w.r.t. the standard topology on the complex numbers) then the sequence eventually becomes that point. (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Feb-2022.)
Hypotheses
Ref Expression
climisp.m (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
climisp.z 𝑍 = (ℤ𝑀)
climisp.f (𝜑𝐹:𝑍⟶ℂ)
climisp.c (𝜑𝐹𝐴)
climisp.x (𝜑𝑋 ∈ ℝ+)
climisp.l ((𝜑𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ≠ 𝐴) → 𝑋 ≤ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)))
Assertion
Ref Expression
climisp (𝜑 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝐹𝑘) = 𝐴)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,𝑘   𝑗,𝐹,𝑘   𝑗,𝑀   𝑗,𝑋,𝑘   𝑗,𝑍,𝑘   𝜑,𝑗,𝑘
Allowed substitution hint:   𝑀(𝑘)

Proof of Theorem climisp
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfv 1994 . . . 4 𝑘(𝜑𝑗𝑍)
2 nfra1 3089 . . . 4 𝑘𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)
31, 2nfan 1979 . . 3 𝑘((𝜑𝑗𝑍) ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋))
4 simplll 750 . . . 4 ((((𝜑𝑗𝑍) ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝜑)
5 climisp.z . . . . . 6 𝑍 = (ℤ𝑀)
65uztrn2 11905 . . . . 5 ((𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘𝑍)
76ad4ant24 1211 . . . 4 ((((𝜑𝑗𝑍) ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑘𝑍)
8 rspa 3078 . . . . . 6 ((∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋))
98simprd 477 . . . . 5 ((∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)
109adantll 685 . . . 4 ((((𝜑𝑗𝑍) ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)
11 simpl3 1230 . . . . 5 (((𝜑𝑘𝑍 ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) ∧ ¬ (𝐹𝑘) = 𝐴) → (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)
12 neqne 2950 . . . . . . 7 (¬ (𝐹𝑘) = 𝐴 → (𝐹𝑘) ≠ 𝐴)
13 climisp.x . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑋 ∈ ℝ+)
1413rpred 12074 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
1514ad2antrr 697 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘𝑍) ∧ (𝐹𝑘) ≠ 𝐴) → 𝑋 ∈ ℝ)
16 climisp.f . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐹:𝑍⟶ℂ)
1716ffvelrnda 6502 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
18 climisp.c . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐹𝐴)
195fvexi 6343 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑍 ∈ V
2019a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑍 ∈ V)
2116, 20fexd 39811 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐹 ∈ V)
22 eqidd 2771 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑘))
2321, 22clim 14432 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐹𝐴 ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))))
2418, 23mpbid 222 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥)))
2524simpld 476 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
2625adantr 466 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐴 ∈ ℂ)
2717, 26subcld 10593 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘𝑍) → ((𝐹𝑘) − 𝐴) ∈ ℂ)
2827abscld 14382 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘𝑍) → (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) ∈ ℝ)
2928adantr 466 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘𝑍) ∧ (𝐹𝑘) ≠ 𝐴) → (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) ∈ ℝ)
30 climisp.l . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘𝑍 ∧ (𝐹𝑘) ≠ 𝐴) → 𝑋 ≤ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)))
31303expa 1110 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘𝑍) ∧ (𝐹𝑘) ≠ 𝐴) → 𝑋 ≤ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)))
3215, 29, 31lensymd 10389 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑍) ∧ (𝐹𝑘) ≠ 𝐴) → ¬ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)
3312, 32sylan2 572 . . . . . 6 (((𝜑𝑘𝑍) ∧ ¬ (𝐹𝑘) = 𝐴) → ¬ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)
34333adantl3 1172 . . . . 5 (((𝜑𝑘𝑍 ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) ∧ ¬ (𝐹𝑘) = 𝐴) → ¬ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)
3511, 34condan 801 . . . 4 ((𝜑𝑘𝑍 ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐹𝑘) = 𝐴)
364, 7, 10, 35syl3anc 1475 . . 3 ((((𝜑𝑗𝑍) ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (𝐹𝑘) = 𝐴)
373, 36ralrimia 39830 . 2 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)) → ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝐹𝑘) = 𝐴)
38 breq2 4788 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑋 → ((abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋))
3938anbi2d 606 . . . . 5 (𝑥 = 𝑋 → (((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥) ↔ ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)))
4039rexralbidv 3205 . . . 4 (𝑥 = 𝑋 → (∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)))
4124simprd 477 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑥))
4240, 41, 13rspcdva 3464 . . 3 (𝜑 → ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋))
43 climisp.m . . . 4 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
445rexuz3 14295 . . . 4 (𝑀 ∈ ℤ → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)))
4543, 44syl 17 . . 3 (𝜑 → (∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) ↔ ∃𝑗 ∈ ℤ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)))
4642, 45mpbird 247 . 2 (𝜑 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)((𝐹𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑘) − 𝐴)) < 𝑋))
4737, 46reximddv3 39857 1 (𝜑 → ∃𝑗𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(𝐹𝑘) = 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 382  w3a 1070   = wceq 1630  wcel 2144  wne 2942  wral 3060  wrex 3061  Vcvv 3349   class class class wbr 4784  wf 6027  cfv 6031  (class class class)co 6792  cc 10135  cr 10136   < clt 10275  cle 10276  cmin 10467  cz 11578  cuz 11887  +crp 12034  abscabs 14181  cli 14422
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1869  ax-4 1884  ax-5 1990  ax-6 2056  ax-7 2092  ax-8 2146  ax-9 2153  ax-10 2173  ax-11 2189  ax-12 2202  ax-13 2407  ax-ext 2750  ax-rep 4902  ax-sep 4912  ax-nul 4920  ax-pow 4971  ax-pr 5034  ax-un 7095  ax-cnex 10193  ax-resscn 10194  ax-1cn 10195  ax-icn 10196  ax-addcl 10197  ax-addrcl 10198  ax-mulcl 10199  ax-mulrcl 10200  ax-mulcom 10201  ax-addass 10202  ax-mulass 10203  ax-distr 10204  ax-i2m1 10205  ax-1ne0 10206  ax-1rid 10207  ax-rnegex 10208  ax-rrecex 10209  ax-cnre 10210  ax-pre-lttri 10211  ax-pre-lttrn 10212  ax-pre-ltadd 10213  ax-pre-mulgt0 10214  ax-pre-sup 10215
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 827  df-3or 1071  df-3an 1072  df-tru 1633  df-ex 1852  df-nf 1857  df-sb 2049  df-eu 2621  df-mo 2622  df-clab 2757  df-cleq 2763  df-clel 2766  df-nfc 2901  df-ne 2943  df-nel 3046  df-ral 3065  df-rex 3066  df-reu 3067  df-rmo 3068  df-rab 3069  df-v 3351  df-sbc 3586  df-csb 3681  df-dif 3724  df-un 3726  df-in 3728  df-ss 3735  df-pss 3737  df-nul 4062  df-if 4224  df-pw 4297  df-sn 4315  df-pr 4317  df-tp 4319  df-op 4321  df-uni 4573  df-iun 4654  df-br 4785  df-opab 4845  df-mpt 4862  df-tr 4885  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-riota 6753  df-ov 6795  df-oprab 6796  df-mpt2 6797  df-om 7212  df-2nd 7315  df-wrecs 7558  df-recs 7620  df-rdg 7658  df-er 7895  df-en 8109  df-dom 8110  df-sdom 8111  df-sup 8503  df-pnf 10277  df-mnf 10278  df-xr 10279  df-ltxr 10280  df-le 10281  df-sub 10469  df-neg 10470  df-div 10886  df-nn 11222  df-2 11280  df-3 11281  df-n0 11494  df-z 11579  df-uz 11888  df-rp 12035  df-seq 13008  df-exp 13067  df-cj 14046  df-re 14047  df-im 14048  df-sqrt 14182  df-abs 14183  df-clim 14426
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