Users' Mathboxes Mathbox for Scott Fenton < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  faclim Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem faclim 31758
Description: An infinite product expression relating to factorials. Originally due to Euler. (Contributed by Scott Fenton, 22-Nov-2017.)
Hypothesis
Ref Expression
faclim.1 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝐴) / (1 + (𝐴 / 𝑛))))
Assertion
Ref Expression
faclim (𝐴 ∈ ℕ0 → seq1( · , 𝐹) ⇝ (!‘𝐴))
Distinct variable group:   𝐴,𝑛
Allowed substitution hint:   𝐹(𝑛)

Proof of Theorem faclim
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑚 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 faclim.1 . . 3 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝐴) / (1 + (𝐴 / 𝑛))))
2 seqeq3 12846 . . 3 (𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝐴) / (1 + (𝐴 / 𝑛)))) → seq1( · , 𝐹) = seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝐴) / (1 + (𝐴 / 𝑛))))))
31, 2ax-mp 5 . 2 seq1( · , 𝐹) = seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝐴) / (1 + (𝐴 / 𝑛)))))
4 oveq2 6698 . . . . . . 7 (𝑎 = 0 → ((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) = ((1 + (1 / 𝑛))↑0))
5 oveq1 6697 . . . . . . . 8 (𝑎 = 0 → (𝑎 / 𝑛) = (0 / 𝑛))
65oveq2d 6706 . . . . . . 7 (𝑎 = 0 → (1 + (𝑎 / 𝑛)) = (1 + (0 / 𝑛)))
74, 6oveq12d 6708 . . . . . 6 (𝑎 = 0 → (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛))) = (((1 + (1 / 𝑛))↑0) / (1 + (0 / 𝑛))))
87mpteq2dv 4778 . . . . 5 (𝑎 = 0 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑0) / (1 + (0 / 𝑛)))))
98seqeq3d 12849 . . . 4 (𝑎 = 0 → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛))))) = seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑0) / (1 + (0 / 𝑛))))))
10 fveq2 6229 . . . . 5 (𝑎 = 0 → (!‘𝑎) = (!‘0))
11 fac0 13103 . . . . 5 (!‘0) = 1
1210, 11syl6eq 2701 . . . 4 (𝑎 = 0 → (!‘𝑎) = 1)
139, 12breq12d 4698 . . 3 (𝑎 = 0 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑎) ↔ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑0) / (1 + (0 / 𝑛))))) ⇝ 1))
14 oveq2 6698 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑚 → ((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) = ((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚))
15 oveq1 6697 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑚 → (𝑎 / 𝑛) = (𝑚 / 𝑛))
1615oveq2d 6706 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑚 → (1 + (𝑎 / 𝑛)) = (1 + (𝑚 / 𝑛)))
1714, 16oveq12d 6708 . . . . . 6 (𝑎 = 𝑚 → (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛))) = (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))
1817mpteq2dv 4778 . . . . 5 (𝑎 = 𝑚 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛)))))
1918seqeq3d 12849 . . . 4 (𝑎 = 𝑚 → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛))))) = seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))))
20 fveq2 6229 . . . 4 (𝑎 = 𝑚 → (!‘𝑎) = (!‘𝑚))
2119, 20breq12d 4698 . . 3 (𝑎 = 𝑚 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑎) ↔ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚)))
22 oveq2 6698 . . . . . . 7 (𝑎 = (𝑚 + 1) → ((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) = ((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)))
23 oveq1 6697 . . . . . . . 8 (𝑎 = (𝑚 + 1) → (𝑎 / 𝑛) = ((𝑚 + 1) / 𝑛))
2423oveq2d 6706 . . . . . . 7 (𝑎 = (𝑚 + 1) → (1 + (𝑎 / 𝑛)) = (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)))
2522, 24oveq12d 6708 . . . . . 6 (𝑎 = (𝑚 + 1) → (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛))) = (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))
2625mpteq2dv 4778 . . . . 5 (𝑎 = (𝑚 + 1) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)))))
2726seqeq3d 12849 . . . 4 (𝑎 = (𝑚 + 1) → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛))))) = seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))))
28 fveq2 6229 . . . 4 (𝑎 = (𝑚 + 1) → (!‘𝑎) = (!‘(𝑚 + 1)))
2927, 28breq12d 4698 . . 3 (𝑎 = (𝑚 + 1) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑎) ↔ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))) ⇝ (!‘(𝑚 + 1))))
30 oveq2 6698 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝐴 → ((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) = ((1 + (1 / 𝑛))↑𝐴))
31 oveq1 6697 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎 / 𝑛) = (𝐴 / 𝑛))
3231oveq2d 6706 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝐴 → (1 + (𝑎 / 𝑛)) = (1 + (𝐴 / 𝑛)))
3330, 32oveq12d 6708 . . . . . 6 (𝑎 = 𝐴 → (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛))) = (((1 + (1 / 𝑛))↑𝐴) / (1 + (𝐴 / 𝑛))))
3433mpteq2dv 4778 . . . . 5 (𝑎 = 𝐴 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝐴) / (1 + (𝐴 / 𝑛)))))
3534seqeq3d 12849 . . . 4 (𝑎 = 𝐴 → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛))))) = seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝐴) / (1 + (𝐴 / 𝑛))))))
36 fveq2 6229 . . . 4 (𝑎 = 𝐴 → (!‘𝑎) = (!‘𝐴))
3735, 36breq12d 4698 . . 3 (𝑎 = 𝐴 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑎) / (1 + (𝑎 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑎) ↔ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝐴) / (1 + (𝐴 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝐴)))
38 1red 10093 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → 1 ∈ ℝ)
39 nnrecre 11095 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
4038, 39readdcld 10107 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ → (1 + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
4140recnd 10106 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ → (1 + (1 / 𝑛)) ∈ ℂ)
4241exp0d 13042 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ → ((1 + (1 / 𝑛))↑0) = 1)
43 nncn 11066 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℂ)
44 nnne0 11091 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ≠ 0)
4543, 44div0d 10838 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ → (0 / 𝑛) = 0)
4645oveq2d 6706 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ → (1 + (0 / 𝑛)) = (1 + 0))
47 1p0e1 11171 . . . . . . . . . 10 (1 + 0) = 1
4846, 47syl6eq 2701 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ → (1 + (0 / 𝑛)) = 1)
4942, 48oveq12d 6708 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → (((1 + (1 / 𝑛))↑0) / (1 + (0 / 𝑛))) = (1 / 1))
50 1div1e1 10755 . . . . . . . 8 (1 / 1) = 1
5149, 50syl6eq 2701 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → (((1 + (1 / 𝑛))↑0) / (1 + (0 / 𝑛))) = 1)
5251mpteq2ia 4773 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑0) / (1 + (0 / 𝑛)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ 1)
53 fconstmpt 5197 . . . . . 6 (ℕ × {1}) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ 1)
5452, 53eqtr4i 2676 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑0) / (1 + (0 / 𝑛)))) = (ℕ × {1})
55 seqeq3 12846 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑0) / (1 + (0 / 𝑛)))) = (ℕ × {1}) → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑0) / (1 + (0 / 𝑛))))) = seq1( · , (ℕ × {1})))
5654, 55ax-mp 5 . . . 4 seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑0) / (1 + (0 / 𝑛))))) = seq1( · , (ℕ × {1}))
57 nnuz 11761 . . . . . 6 ℕ = (ℤ‘1)
58 1zzd 11446 . . . . . 6 (⊤ → 1 ∈ ℤ)
5957, 58climprod1 14739 . . . . 5 (⊤ → seq1( · , (ℕ × {1})) ⇝ 1)
6059trud 1533 . . . 4 seq1( · , (ℕ × {1})) ⇝ 1
6156, 60eqbrtri 4706 . . 3 seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑0) / (1 + (0 / 𝑛))))) ⇝ 1
62 1zzd 11446 . . . . . 6 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚)) → 1 ∈ ℤ)
63 simpr 476 . . . . . 6 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚)) → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚))
64 seqex 12843 . . . . . . 7 seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))) ∈ V
6564a1i 11 . . . . . 6 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚)) → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))) ∈ V)
66 faclimlem2 31756 . . . . . . 7 (𝑚 ∈ ℕ0 → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))) ⇝ (𝑚 + 1))
6766adantr 480 . . . . . 6 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚)) → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))) ⇝ (𝑚 + 1))
68 elnnuz 11762 . . . . . . . . . 10 (𝑎 ∈ ℕ ↔ 𝑎 ∈ (ℤ‘1))
6968biimpi 206 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ ℕ → 𝑎 ∈ (ℤ‘1))
7069adantl 481 . . . . . . . 8 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑎 ∈ ℕ) → 𝑎 ∈ (ℤ‘1))
71 1rp 11874 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1 ∈ ℝ+
7271a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → 1 ∈ ℝ+)
73 nnrp 11880 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ+)
7473rpreccld 11920 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ+)
7574adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ+)
7672, 75rpaddcld 11925 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → (1 + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ+)
77 nn0z 11438 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℤ)
7877adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → 𝑚 ∈ ℤ)
7976, 78rpexpcld 13072 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → ((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) ∈ ℝ+)
80 1cnd 10094 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → 1 ∈ ℂ)
81 nn0nndivcl 11400 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → (𝑚 / 𝑛) ∈ ℝ)
8281recnd 10106 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → (𝑚 / 𝑛) ∈ ℂ)
8380, 82addcomd 10276 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → (1 + (𝑚 / 𝑛)) = ((𝑚 / 𝑛) + 1))
84 nn0ge0div 11484 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → 0 ≤ (𝑚 / 𝑛))
8581, 84ge0p1rpd 11940 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → ((𝑚 / 𝑛) + 1) ∈ ℝ+)
8683, 85eqeltrd 2730 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → (1 + (𝑚 / 𝑛)) ∈ ℝ+)
8779, 86rpdivcld 11927 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))) ∈ ℝ+)
8887rpcnd 11912 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))) ∈ ℂ)
89 eqid 2651 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))
9088, 89fmptd 6425 . . . . . . . . . 10 (𝑚 ∈ ℕ0 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛)))):ℕ⟶ℂ)
91 elfznn 12408 . . . . . . . . . 10 (𝑏 ∈ (1...𝑎) → 𝑏 ∈ ℕ)
92 ffvelrn 6397 . . . . . . . . . 10 (((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛)))):ℕ⟶ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))‘𝑏) ∈ ℂ)
9390, 91, 92syl2an 493 . . . . . . . . 9 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑏 ∈ (1...𝑎)) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))‘𝑏) ∈ ℂ)
9493adantlr 751 . . . . . . . 8 (((𝑚 ∈ ℕ0𝑎 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (1...𝑎)) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))‘𝑏) ∈ ℂ)
95 mulcl 10058 . . . . . . . . 9 ((𝑏 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (𝑏 · 𝑥) ∈ ℂ)
9695adantl 481 . . . . . . . 8 (((𝑚 ∈ ℕ0𝑎 ∈ ℕ) ∧ (𝑏 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ)) → (𝑏 · 𝑥) ∈ ℂ)
9770, 94, 96seqcl 12861 . . . . . . 7 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑎 ∈ ℕ) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛)))))‘𝑎) ∈ ℂ)
9897adantlr 751 . . . . . 6 (((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚)) ∧ 𝑎 ∈ ℕ) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛)))))‘𝑎) ∈ ℂ)
9986, 76rpmulcld 11926 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → ((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) ∈ ℝ+)
100 nn0p1nn 11370 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑚 ∈ ℕ0 → (𝑚 + 1) ∈ ℕ)
101100nnrpd 11908 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ ℕ0 → (𝑚 + 1) ∈ ℝ+)
102 rpdivcl 11894 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑚 + 1) ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℝ+) → ((𝑚 + 1) / 𝑛) ∈ ℝ+)
103101, 73, 102syl2an 493 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → ((𝑚 + 1) / 𝑛) ∈ ℝ+)
10472, 103rpaddcld 11925 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)) ∈ ℝ+)
10599, 104rpdivcld 11927 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))) ∈ ℝ+)
106105rpcnd 11912 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℕ) → (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))) ∈ ℂ)
107 eqid 2651 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))
108106, 107fmptd 6425 . . . . . . . . . 10 (𝑚 ∈ ℕ0 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)))):ℕ⟶ℂ)
109 ffvelrn 6397 . . . . . . . . . 10 (((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)))):ℕ⟶ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏) ∈ ℂ)
110108, 91, 109syl2an 493 . . . . . . . . 9 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑏 ∈ (1...𝑎)) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏) ∈ ℂ)
111110adantlr 751 . . . . . . . 8 (((𝑚 ∈ ℕ0𝑎 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (1...𝑎)) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏) ∈ ℂ)
11270, 111, 96seqcl 12861 . . . . . . 7 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑎 ∈ ℕ) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) ∈ ℂ)
113112adantlr 751 . . . . . 6 (((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚)) ∧ 𝑎 ∈ ℕ) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) ∈ ℂ)
114 faclimlem3 31757 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑏 ∈ ℕ) → (((1 + (1 / 𝑏))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑏))) = ((((1 + (1 / 𝑏))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑏))) · (((1 + (𝑚 / 𝑏)) · (1 + (1 / 𝑏))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑏)))))
115 oveq2 6698 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = 𝑏 → (1 / 𝑛) = (1 / 𝑏))
116115oveq2d 6706 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝑏 → (1 + (1 / 𝑛)) = (1 + (1 / 𝑏)))
117116oveq1d 6705 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝑏 → ((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) = ((1 + (1 / 𝑏))↑(𝑚 + 1)))
118 oveq2 6698 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝑏 → ((𝑚 + 1) / 𝑛) = ((𝑚 + 1) / 𝑏))
119118oveq2d 6706 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝑏 → (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)) = (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑏)))
120117, 119oveq12d 6708 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 𝑏 → (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))) = (((1 + (1 / 𝑏))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑏))))
121 eqid 2651 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))
122 ovex 6718 . . . . . . . . . . . . 13 (((1 + (1 / 𝑏))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑏))) ∈ V
123120, 121, 122fvmpt 6321 . . . . . . . . . . . 12 (𝑏 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏) = (((1 + (1 / 𝑏))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑏))))
124123adantl 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑏 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏) = (((1 + (1 / 𝑏))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑏))))
125116oveq1d 6705 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝑏 → ((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) = ((1 + (1 / 𝑏))↑𝑚))
126 oveq2 6698 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = 𝑏 → (𝑚 / 𝑛) = (𝑚 / 𝑏))
127126oveq2d 6706 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝑏 → (1 + (𝑚 / 𝑛)) = (1 + (𝑚 / 𝑏)))
128125, 127oveq12d 6708 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝑏 → (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))) = (((1 + (1 / 𝑏))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑏))))
129 ovex 6718 . . . . . . . . . . . . . 14 (((1 + (1 / 𝑏))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑏))) ∈ V
130128, 89, 129fvmpt 6321 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))‘𝑏) = (((1 + (1 / 𝑏))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑏))))
131127, 116oveq12d 6708 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝑏 → ((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) = ((1 + (𝑚 / 𝑏)) · (1 + (1 / 𝑏))))
132131, 119oveq12d 6708 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝑏 → (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))) = (((1 + (𝑚 / 𝑏)) · (1 + (1 / 𝑏))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑏))))
133 ovex 6718 . . . . . . . . . . . . . 14 (((1 + (𝑚 / 𝑏)) · (1 + (1 / 𝑏))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑏))) ∈ V
134132, 107, 133fvmpt 6321 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏) = (((1 + (𝑚 / 𝑏)) · (1 + (1 / 𝑏))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑏))))
135130, 134oveq12d 6708 . . . . . . . . . . . 12 (𝑏 ∈ ℕ → (((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))‘𝑏) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏)) = ((((1 + (1 / 𝑏))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑏))) · (((1 + (𝑚 / 𝑏)) · (1 + (1 / 𝑏))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑏)))))
136135adantl 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑏 ∈ ℕ) → (((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))‘𝑏) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏)) = ((((1 + (1 / 𝑏))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑏))) · (((1 + (𝑚 / 𝑏)) · (1 + (1 / 𝑏))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑏)))))
137114, 124, 1363eqtr4d 2695 . . . . . . . . . 10 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑏 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏) = (((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))‘𝑏) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏)))
13891, 137sylan2 490 . . . . . . . . 9 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑏 ∈ (1...𝑎)) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏) = (((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))‘𝑏) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏)))
139138adantlr 751 . . . . . . . 8 (((𝑚 ∈ ℕ0𝑎 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (1...𝑎)) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏) = (((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))‘𝑏) · ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))‘𝑏)))
14070, 94, 111, 139prodfmul 14666 . . . . . . 7 ((𝑚 ∈ ℕ0𝑎 ∈ ℕ) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛)))))‘𝑎) · (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎)))
141140adantlr 751 . . . . . 6 (((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚)) ∧ 𝑎 ∈ ℕ) → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎) = ((seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛)))))‘𝑎) · (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (𝑚 / 𝑛)) · (1 + (1 / 𝑛))) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛)))))‘𝑎)))
14257, 62, 63, 65, 67, 98, 113, 141climmul 14407 . . . . 5 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚)) → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))) ⇝ ((!‘𝑚) · (𝑚 + 1)))
143 facp1 13105 . . . . . 6 (𝑚 ∈ ℕ0 → (!‘(𝑚 + 1)) = ((!‘𝑚) · (𝑚 + 1)))
144143adantr 480 . . . . 5 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚)) → (!‘(𝑚 + 1)) = ((!‘𝑚) · (𝑚 + 1)))
145142, 144breqtrrd 4713 . . . 4 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚)) → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))) ⇝ (!‘(𝑚 + 1)))
146145ex 449 . . 3 (𝑚 ∈ ℕ0 → (seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝑚) / (1 + (𝑚 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝑚) → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑(𝑚 + 1)) / (1 + ((𝑚 + 1) / 𝑛))))) ⇝ (!‘(𝑚 + 1))))
14713, 21, 29, 37, 61, 146nn0ind 11510 . 2 (𝐴 ∈ ℕ0 → seq1( · , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((1 + (1 / 𝑛))↑𝐴) / (1 + (𝐴 / 𝑛))))) ⇝ (!‘𝐴))
1483, 147syl5eqbr 4720 1 (𝐴 ∈ ℕ0 → seq1( · , 𝐹) ⇝ (!‘𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383   = wceq 1523  wtru 1524  wcel 2030  Vcvv 3231  {csn 4210   class class class wbr 4685  cmpt 4762   × cxp 5141  wf 5922  cfv 5926  (class class class)co 6690  cc 9972  0cc0 9974  1c1 9975   + caddc 9977   · cmul 9979   / cdiv 10722  cn 11058  0cn0 11330  cz 11415  cuz 11725  +crp 11870  ...cfz 12364  seqcseq 12841  cexp 12900  !cfa 13100  cli 14259
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-inf2 8576  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-pm 7902  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-sup 8389  df-inf 8390  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-n0 11331  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-fz 12365  df-fzo 12505  df-fl 12633  df-seq 12842  df-exp 12901  df-fac 13101  df-shft 13851  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020  df-clim 14263  df-rlim 14264
This theorem is referenced by:  iprodfac  31759
  Copyright terms: Public domain W3C validator