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Theorem serzf0 7105
Description: If an infinite series converges, its underlying sequence converges to zero. Warning: The HTML proof page is 0.6 megabyte in size.
Hypotheses
Ref Expression
serzf0.1 |- F e. V
serzf0.2 |- M e. ZZ
serzf0.3 |- (k e. (ZZ>`
M) -> (F` k) e. CC)
serzf0.4 |- A e. V
serzf0.5 |- (<.M, + >. seq F) ~~> A
Assertion
Ref Expression
serzf0 |- F ~~> 0
Distinct variable groups:   k,F   k,M

Proof of Theorem serzf0
StepHypRef Expression
1 serzf0.2 . . . 4 |- M e. ZZ
2 peano2z 6113 . . . 4 |- (M e. ZZ -> (M + 1) e. ZZ)
31, 2ax-mp 7 . . 3 |- (M + 1) e. ZZ
4 0cn 5300 . . 3 |- 0 e. CC
5 uzidt 6359 . . . . . . . . 9 |- (M e. ZZ -> M e. (ZZ>` M))
61, 5ax-mp 7 . . . . . . . 8 |- M e. (ZZ>` M)
7 peano2uz 6379 . . . . . . . 8 |- (M e. (ZZ>` M) -> (M + 1) e. (ZZ>` M))
86, 7ax-mp 7 . . . . . . 7 |- (M + 1) e. (ZZ>` M)
9 uzss 6363 . . . . . . 7 |- ((M + 1) e. (ZZ>`
M) -> (ZZ>` (M + 1)) (_ (ZZ>`
M))
108, 9ax-mp 7 . . . . . 6 |- (ZZ>` (M + 1)) (_ (ZZ>` M)
1110sseli 2055 . . . . 5 |- (h e. (ZZ>` (M + 1)) -> h e. (ZZ>` M))
12 fveq2 3709 . . . . . . 7 |- (k = h -> (F` k) = (F` h))
1312eleq1d 1532 . . . . . 6 |- (k = h -> ((F` k) e. CC <-> (F` h) e. CC))
14 serzf0.3 . . . . . 6 |- (k e. (ZZ>`
M) -> (F` k) e. CC)
1513, 14vtoclga 1843 . . . . 5 |- (h e. (ZZ>` M) -> (F` h) e. CC)
1611, 15syl 10 . . . 4 |- (h e. (ZZ>` (M + 1)) -> (F` h) e. CC)
1716rgen 1690 . . 3 |- A.h e. (ZZ>` (M + 1))(F` h) e. CC
18 serzf0.1 . . . 4 |- F e. V
1918clm4at 7028 . . 3 |- (((M + 1) e. ZZ /\ 0 e. CC /\ A.h e. (ZZ>` (M + 1))(F` h) e. CC) -> (F ~~> 0 <-> A.x e. RR (0 < x -> E.j e. ZZ A.h e. (ZZ>` (M + 1))(j <_ h -> (abs` ((F` h) - 0)) < x))))
203, 4, 17, 19mp3an 913 . 2 |- (F ~~> 0 <-> A.x e. RR (0 < x -> E.j e. ZZ A.h e. (ZZ>` (M + 1))(j <_ h -> (abs` ((F` h) - 0)) < x)))
21 serzf0.4 . . . . . 6 |- A e. V
22 serzf0.5 . . . . . 6 |- (<.M, + >. seq F) ~~> A
23 0z 6093 . . . . . . 7 |- 0 e. ZZ
24 uzssz 6362 . . . . . . 7 |- (ZZ>` 0) (_ ZZ
25 ssid 2070 . . . . . . 7 |- ZZ (_ ZZ
2623, 24, 25clmi2 7025 . . . . . 6 |- (((A e. V /\ (<.M, + >. seq F) ~~> A) /\ ((x / 2) e. RR /\ 0 < (x / 2))) -> E.m e. ZZ A.n e. ZZ (m <_ n -> (abs` (((<.M, + >. seq F)` n) - A)) < (x / 2)))
2721, 22, 26mpanl12 706 . . . . 5 |- (((x / 2) e. RR /\ 0 < (x / 2)) -> E.m e. ZZ A.n e. ZZ (m <_ n -> (abs` (((<.M, + >. seq F)` n) - A)) < (x / 2)))
28 rehalfclt 5981 . . . . . 6 |- (x e. RR -> (x / 2) e. RR)
2928adantr 389 . . . . 5 |- ((x e. RR /\ 0 < x) -> (x / 2) e. RR)
30 halfpos2t 5984 . . . . . 6 |- (x e. RR -> (0 < x <-> 0 < (x / 2)))
3130biimpa 416 . . . . 5 |- ((x e. RR /\ 0 < x) -> 0 < (x / 2))
3227, 29, 31sylanc 471 . . . 4 |- ((x e. RR /\ 0 < x) -> E.m e. ZZ A.n e. ZZ (m <_ n -> (abs` (((<.M, + >. seq F)` n) - A)) < (x / 2)))
33 breq1 2612 . . . . . . . . . . 11 |- (j = (m + 1) -> (j <_ h <-> (m + 1) <_ h))
3433imbi1d 611 . . . . . . . . . 10 |- (j = (m + 1) -> ((j <_ h -> (abs`
((F` h) - 0)) < x) <-> ((m + 1) <_ h -> (abs` ((F` h) - 0)) < x)))
3534ralbidv 1655 . . . . . . . . 9 |- (j = (m + 1) -> (A.h e. (ZZ>` (M + 1))(j <_ h -> (abs`
((F` h) - 0)) < x) <-> A.h e. (ZZ>` (M + 1))((m + 1) <_ h -> (abs` ((F` h) - 0)) < x)))
3635rcla4ev 1868 . . . . . . . 8 |- (((m + 1) e. ZZ /\ A.h e. (ZZ>` (M + 1))((m + 1) <_ h -> (abs`
((F` h) - 0)) < x)) -> E.j e. ZZ A.h e. (ZZ>` (M + 1))(j <_ h -> (abs` ((F` h) - 0)) < x))
37 peano2z 6113 . . . . . . . . 9 |- (m e. ZZ -> (m + 1) e. ZZ)
3837ad2antrl 406 . . . . . . . 8 |- ((x e. RR /\ (m e. ZZ /\ A.n e. ZZ (m <_ n -> (abs` (((<.M, + >. seq F)` n) - A)) < (x / 2)))) -> (m + 1) e. ZZ)
39 p1let 5773 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ((m e. RR /\ h e. RR /\ (m + 1) <_ h) -> m <_ h)
40393expia 833 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ((m e. RR /\ h e. RR) -> ((m + 1) <_ h -> m <_ h))
41 zret 6086 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- (m e. ZZ -> m e. RR)
42 zret 6086 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- (h e. ZZ -> h e. RR)
4340, 41, 42syl2an 454 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ((m e. ZZ /\ h e. ZZ) -> ((m + 1) <_ h -> m <_ h))
4443ancoms 436 . . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ((h e. ZZ /\ m e. ZZ) -> ((m + 1) <_ h -> m <_ h))
4544adantrr 395 . . . . . . . . . . . . . . 15 |- ((h e. ZZ /\ (m e. ZZ /\ A.n e. ZZ (m <_ n -> (abs` (((<.M, + >. seq F)` n) - A)) < (x / 2)))) -> ((m + 1) <_ h -> m <_ h))
46 breq2 2613 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- (n = h -> (m <_ n <-> m <_ h))
47 fveq2 3709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- (n = h -> ((<.M, + >. seq F)` n) = ((<.M, + >. seq F)` h))
4847opreq1d 3960 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- (n = h -> (((<.M, + >. seq F)` n) - A) = (((<.M, + >. seq F)` h) - A))
4948fveq2d 3713 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- (n = h -> (abs` (((<.M, + >. seq F)` n) - A)) = (abs` (((<.M, + >. seq F)` h) - A)))
5049breq1d 2619 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- (n = h -> ((abs` (((<.M, + >. seq F)` n) - A)) < (x / 2) <-> (abs` (((<.M, + >. seq F)` h) - A)) < (x / 2)))
5146, 50imbi12d 624 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- (n = h -> ((m <_ n -> (abs`
(((<.M, + >. seq F)` n) - A)) < (x / 2)) <-> (m <_ h -> (abs`
(((<.M, + >. seq F)` h) - A)) < (x / 2))))
5251rcla4va 1866 . . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ((h e. ZZ /\ A.n e. ZZ (m <_ n -> (abs`
(((<.M, + >. seq F)` n) - A)) < (x / 2))) -> (m <_ h -> (abs` (((<.M, + >. seq F)` h) - A)) < (x / 2)))
5352adantrl 394 . . . . . . . . . . . . . . 15 |- ((h e. ZZ /\ (m e. ZZ /\ A.n e. ZZ (m <_ n -> (abs` (((<.M, + >. seq F)` n) - A)) < (x / 2)))) -> (m <_ h -> (abs` (((<.M, + >. seq F)` h) - A)) < (x / 2)))
5445, 53syld 27 . . . . . . . . . . . . . 14 |- ((h e. ZZ /\ (m e. ZZ /\ A.n e. ZZ (m <_ n -> (abs` (((<.M, + >. seq F)` n) - A)) < (x / 2)))) -> ((m + 1) <_ h -> (abs` (((<.M, + >. seq F)` h) - A)) < (x / 2)))
55 1re 5407 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- 1 e. RR
56 leaddsubt 5607 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ((m e. RR /\ 1 e. RR /\ h e. RR) -> ((m + 1) <_ h <-> m <_ (h - 1)))
5755, 56mp3an2 901 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ((m e. RR /\ h e. RR) -> ((m + 1) <_ h <-> m <_ (h - 1)))
5857, 41, 42syl2an 454 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ((m e. ZZ /\ h e. ZZ) -> ((m + 1) <_ h <-> m <_ (h - 1)))
5958ancoms 436 . . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ((h e. ZZ /\ m e. ZZ) -> ((m + 1) <_ h <-> m <_ (h - 1)))
6059adantrr 395 . . . . . . . . . . . . . . 15 |- ((h e. ZZ /\ (m e. ZZ /\ A.n e. ZZ (m <_ n -> (abs` (((<.M, + >. seq F)` n) -