Theorem geolimi 7236

Description: The partial sums in the infinite series 1 + A^1 + A^2... converge to (1 / (1 - A)).

Hypotheses

Ref	Expression
geoser.1	|- F = {<.k, y>. | (k e. NN0 /\ y = (A^k))}
geoser.2	|- A e. CC
geolimi.3	|- (abs` A) < 1

Assertion

Ref	Expression
geolimi	|- ( + seq0 F) ~~> (1 / (1 - A))

Distinct variable group:   y,k,A

Proof of Theorem geolimi

Step	Hyp	Ref	Expression
1		geoser.1	. 2 |- F = {<.k, y>. | (k e. NN0 /\ y = (A^k))}
2		geoser.2	. 2 |- A e. CC
3		geolimi.3	. 2 |- (abs` A) < 1
4		oprex 3989	. . 3 |- (-u(A x. (F` j)) / (1 - A)) e. V
5		eqid 1478	. . 3 |- {<.j, z>. | (j e. NN0 /\ z = (-u(A x. (F` j)) / (1 - A)))} = {<.j, z>. | (j e. NN0 /\ z = (-u(A x. (F` j)) / (1 - A)))}
6	4, 5	fnopab2 3624	. 2 |- {<.j, z>. | (j e. NN0 /\ z = (-u(A x. (F` j)) / (1 - A)))} Fn NN0
7		fveq2 3730	. . . . . 6 |- (j = n -> (F` j) = (F` n))
8	7	opreq2d 3982	. . . . 5 |- (j = n -> (A x. (F` j)) = (A x. (F` n)))
9	8	negeqd 5373	. . . 4 |- (j = n -> -u(A x. (F` j)) = -u(A x. (F` n)))
10	9	opreq1d 3981	. . 3 |- (j = n -> (-u(A x. (F` j)) / (1 - A)) = (-u(A x. (F` n)) / (1 - A)))
11		oprex 3989	. . 3 |- (-u(A x. (F` n)) / (1 - A)) e. V
12	10, 5, 11	fvopab4 3786	. 2 |- (n e. NN0 -> ({<.j, z>. | (j e. NN0 /\ z = (-u(A x. (F` j)) / (1 - A)))}` n) = (-u(A x. (F` n)) / (1 - A)))
13	1, 2, 3, 6, 12	geolimilem 7235	1 |- ( + seq0 F) ~~> (1 / (1 - A))

Syntax hints:   /\ wa 223   = wceq 958   e. wcel 960   class class class wbr 2624  {copab 2671  ` cfv 3188  (class class class)co 3969  CCcc 5244  1c1 5247   + caddc 5249   x. cmul 5251   - cmin 5304  -ucneg 5305   / cdiv 5306  NN0cn0 5309   < clt 5498   seq0 cseq0 6533  ^cexp 6569  abscabs 6751   ~~> cli 6974

This theorem is referenced by:  geolim 7237  geolim1i 7238  eflegeolem2 7414

This theorem was proved from axioms:  ax-1 4  ax-2 5  ax-3 6  ax-mp 7  ax-7 964  ax-gen 965  ax-8 966  ax-9 967  ax-10 968  ax-11 969  ax-12 970  ax-13 971  ax-14 972  ax-17 973  ax-4 975  ax-5o 977  ax-6o 980  ax-9o 1125  ax-10o 1142  ax-16 1212  ax-11o 1220  ax-ext 1462  ax-rep 2698  ax-sep 2708  ax-nul 2715  ax-pow 2748  ax-pr 2785  ax-un 2872  ax-inf2 4634

This theorem depends on definitions:  df-bi 147  df-or 224  df-an 225  df-3or 778  df-3an 779  df-ex 983  df-sb 1174  df-eu 1384  df-mo 1385  df-clab 1467  df-cleq 1472  df-clel 1475  df-ne 1590  df-nel 1591  df-ral 1652  df-rex 1653  df-reu 1654  df-rab 1655  df-v 1815  df-sbc 1945  df-csb 2005  df-dif 2052  df-un 2053  df-in 2054  df-ss 2056  df-pss 2058  df-nul 2284  df-if 2366  df-pw 2406  df-sn 2416  df-pr 2417  df-tp 2419  df-op 2420  df-uni 2508  df-int 2538  df-iun 2572  df-br 2625  df-opab 2672  df-tr 2686  df-eprel 2838  df-id 2841  df-po 2846  df-so 2856  df-fr 2923  df-we 2940  df-ord 2957  df-on 2958  df-lim 2959  df-suc 2960  df-om 3138  df-xp 3190  df-rel 3191  df-cnv 3192  df-co 3193  df-dm 3194  df-rn 3195  df-res 3196  df-ima 3197  df-fun 3198  df-fn 3199  df-f 3200  df-f1 3201  df-fo 3202  df-f1o 3203  df-fv 3204  df-rdg 3938  df-opr 3971  df-oprab 3972  df-1st 4085  df-2nd 4086  df-1o 4139  df-oadd 4141  df-omul 4142  df-er 4267  df-ec 4269  df-qs 4272  df-en 4374  df-dom 4375  df-sdom 4376  df-sup 4583  df-ni 5012  df-pli 5013  df-mi 5014  df-lti 5015  df-plpq 5047  df-mpq 5048  df-enq 5049  df-nq 5050  df-plq 5051  df-mq 5052  df-rq 5053  df-ltq 5054  df-1q 5055  df-np 5098  df-1p 5099  df-plp 5100  df-mp 5101  df-ltp 5102  df-plpr 5176  df-mpr 5177  df-enr 5178  df-nr 5179  df-plr 5180  df-mr 5181  df-ltr 5182  df-0r 5183  df-1r 5184  df-m1r 5185  df-c 5252  df-0 5253  df-1 5254  df-i 5255  df-r 5256  df-plus 5257  df-mul 5258  df-lt 5259  df-sub 5368  df-neg 5370  df-pnf 5499  df-mnf 5500  df-xr 5501  df-ltxr 5502  df-le 5503  df-div 5715  df-n 5927  df-2 5972  df-n0 6102  df-z 6138  df-fl 6226  df-seq1 6309  df-shft 6342  df-uz 6419  df-seq0 6535  df-exp 6570  df-sqr 6671  df-re 6752  df-im 6753  df-cj 6754  df-abs 6755  df-clim 6975

Copyright terms: Public domain