Theorem cvg1nlemcau 9870

Description: Lemma for cvg1n 9872. 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	|- ( ph -> F : NN --> RR )
cvg1n.c	|- ( ph -> C e. RR+ )
cvg1n.cau	|- ( ph -> A. n e. NN A. k e. ( ZZ>= ` n ) ( ( F ` n ) < ( ( F ` k ) + ( C / n ) ) /\ ( F ` k ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) )
cvg1nlem.g	|- G = ( j e. NN |-> ( F ` ( j x. Z ) ) )
cvg1nlem.z	|- ( ph -> Z e. NN )
cvg1nlem.start	|- ( ph -> C < Z )

Assertion

Ref	Expression
cvg1nlemcau	|- ( ph -> A. n e. NN A. k e. ( ZZ>= ` n ) ( ( G ` n ) < ( ( G ` k ) + ( 1 / n ) ) /\ ( G ` k ) < ( ( G ` n ) + ( 1 / n ) ) ) )

Distinct variable groups:   C, n, k   n, F, j, k   j, Z   ph, k, n

Allowed substitution hints:   ph( 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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simplr 496	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> n e. NN )
2		cvg1n.f	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> F : NN --> RR )
3	2	ad2antrr 471	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> F : NN --> RR )
4		cvg1nlem.z	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> Z e. NN )
5	4	ad2antrr 471	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> Z e. NN )
6	1, 5	nnmulcld 8087	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( n x. Z ) e. NN )
7	3, 6	ffvelrnd 5324	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( F ` ( n x. Z ) ) e. RR )
8		oveq1 5539	. . . . . . . . 9 |- ( j = n -> ( j x. Z ) = ( n x. Z ) )
9	8	fveq2d 5202	. . . . . . . 8 |- ( j = n -> ( F ` ( j x. Z ) ) = ( F ` ( n x. Z ) ) )
10		cvg1nlem.g	. . . . . . . 8 |- G = ( j e. NN |-> ( F ` ( j x. Z ) ) )
11	9, 10	fvmptg 5269	. . . . . . 7 |- ( ( n e. NN /\ ( F ` ( n x. Z ) ) e. RR ) -> ( G ` n ) = ( F ` ( n x. Z ) ) )
12	1, 7, 11	syl2anc 403	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( G ` n ) = ( F ` ( n x. Z ) ) )
13	12, 7	eqeltrd 2155	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( G ` n ) e. RR )
14		eluznn 8687	. . . . . . . . 9 |- ( ( n e. NN /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> k e. NN )
15	14	adantll 459	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> k e. NN )
16	15, 5	nnmulcld 8087	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( k x. Z ) e. NN )
17	3, 16	ffvelrnd 5324	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( F ` ( k x. Z ) ) e. RR )
18		oveq1 5539	. . . . . . . . . 10 |- ( j = k -> ( j x. Z ) = ( k x. Z ) )
19	18	fveq2d 5202	. . . . . . . . 9 |- ( j = k -> ( F ` ( j x. Z ) ) = ( F ` ( k x. Z ) ) )
20	19, 10	fvmptg 5269	. . . . . . . 8 |- ( ( k e. NN /\ ( F ` ( k x. Z ) ) e. RR ) -> ( G ` k ) = ( F ` ( k x. Z ) ) )
21	15, 17, 20	syl2anc 403	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( G ` k ) = ( F ` ( k x. Z ) ) )
22	21, 17	eqeltrd 2155	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( G ` k ) e. RR )
23		cvg1n.c	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> C e. RR+ )
24	23	rpred 8773	. . . . . . . 8 |- ( ph -> C e. RR )
25	24	ad2antrr 471	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> C e. RR )
26	25, 6	nndivred 8088	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( C / ( n x. Z ) ) e. RR )
27	22, 26	readdcld 7148	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` k ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) e. RR )
28	1	nnrecred 8085	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( 1 / n ) e. RR )
29	22, 28	readdcld 7148	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` k ) + ( 1 / n ) ) e. RR )
30		eluzle 8631	. . . . . . . . . . . 12 |- ( k e. ( ZZ>= ` n ) -> n <_ k )
31	30	adantl 271	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> n <_ k )
32	1	nnred 8052	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> n e. RR )
33	15	nnred 8052	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> k e. RR )
34	5	nnrpd 8772	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> Z e. RR+ )
35	32, 33, 34	lemul1d 8817	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( n <_ k <-> ( n x. Z ) <_ ( k x. Z ) ) )
36	31, 35	mpbid 145	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( n x. Z ) <_ ( k x. Z ) )
37	6	nnzd 8468	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( n x. Z ) e. ZZ )
38	16	nnzd 8468	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( k x. Z ) e. ZZ )
39		eluz 8632	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( n x. Z ) e. ZZ /\ ( k x. Z ) e. ZZ ) -> ( ( k x. Z ) e. ( ZZ>= ` ( n x. Z ) ) <-> ( n x. Z ) <_ ( k x. Z ) ) )
40	37, 38, 39	syl2anc 403	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( k x. Z ) e. ( ZZ>= ` ( n x. Z ) ) <-> ( n x. Z ) <_ ( k x. Z ) ) )
41	36, 40	mpbird 165	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( k x. Z ) e. ( ZZ>= ` ( n x. Z ) ) )
42		cvg1n.cau	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> A. n e. NN A. k e. ( ZZ>= ` n ) ( ( F ` n ) < ( ( F ` k ) + ( C / n ) ) /\ ( F ` k ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) )
43		fveq2 5198	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( k = b -> ( F ` k ) = ( F ` b ) )
44	43	oveq1d 5547	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( k = b -> ( ( F ` k ) + ( C / n ) ) = ( ( F ` b ) + ( C / n ) ) )
45	44	breq2d 3797	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( k = b -> ( ( F ` n ) < ( ( F ` k ) + ( C / n ) ) <-> ( F ` n ) < ( ( F ` b ) + ( C / n ) ) ) )
46	43	breq1d 3795	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( k = b -> ( ( F ` k ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) <-> ( F ` b ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) )
47	45, 46	anbi12d 456	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( k = b -> ( ( ( F ` n ) < ( ( F ` k ) + ( C / n ) ) /\ ( F ` k ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) <-> ( ( F ` n ) < ( ( F ` b ) + ( C / n ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) ) )
48	47	cbvralv 2577	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( A. k e. ( ZZ>= ` n ) ( ( F ` n ) < ( ( F ` k ) + ( C / n ) ) /\ ( F ` k ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) <-> A. b e. ( ZZ>= ` n ) ( ( F ` n ) < ( ( F ` b ) + ( C / n ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) )
49	48	ralbii 2372	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( A. n e. NN A. k e. ( ZZ>= ` n ) ( ( F ` n ) < ( ( F ` k ) + ( C / n ) ) /\ ( F ` k ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) <-> A. n e. NN A. b e. ( ZZ>= ` n ) ( ( F ` n ) < ( ( F ` b ) + ( C / n ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) )
50		fveq2 5198	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( n = a -> ( ZZ>= ` n ) = ( ZZ>= ` a ) )
51		fveq2 5198	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( n = a -> ( F ` n ) = ( F ` a ) )
52		oveq2 5540	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( n = a -> ( C / n ) = ( C / a ) )
53	52	oveq2d 5548	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( n = a -> ( ( F ` b ) + ( C / n ) ) = ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) )
54	51, 53	breq12d 3798	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( n = a -> ( ( F ` n ) < ( ( F ` b ) + ( C / n ) ) <-> ( F ` a ) < ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) ) )
55	51, 52	oveq12d 5550	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( n = a -> ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) = ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) )
56	55	breq2d 3797	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( n = a -> ( ( F ` b ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) <-> ( F ` b ) < ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) ) )
57	54, 56	anbi12d 456	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( n = a -> ( ( ( F ` n ) < ( ( F ` b ) + ( C / n ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) <-> ( ( F ` a ) < ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) ) ) )
58	50, 57	raleqbidv 2561	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( n = a -> ( A. b e. ( ZZ>= ` n ) ( ( F ` n ) < ( ( F ` b ) + ( C / n ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) <-> A. b e. ( ZZ>= ` a ) ( ( F ` a ) < ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) ) ) )
59	58	cbvralv 2577	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( A. n e. NN A. b e. ( ZZ>= ` n ) ( ( F ` n ) < ( ( F ` b ) + ( C / n ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) <-> A. a e. NN A. b e. ( ZZ>= ` a ) ( ( F ` a ) < ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) ) )
60	49, 59	bitri 182	. . . . . . . . . . . 12 |- ( A. n e. NN A. k e. ( ZZ>= ` n ) ( ( F ` n ) < ( ( F ` k ) + ( C / n ) ) /\ ( F ` k ) < ( ( F ` n ) + ( C / n ) ) ) <-> A. a e. NN A. b e. ( ZZ>= ` a ) ( ( F ` a ) < ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) ) )
61	42, 60	sylib 120	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> A. a e. NN A. b e. ( ZZ>= ` a ) ( ( F ` a ) < ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) ) )
62	61	ad2antrr 471	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> A. a e. NN A. b e. ( ZZ>= ` a ) ( ( F ` a ) < ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) ) )
63		fveq2 5198	. . . . . . . . . . . 12 |- ( a = ( n x. Z ) -> ( ZZ>= ` a ) = ( ZZ>= ` ( n x. Z ) ) )
64		fveq2 5198	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( a = ( n x. Z ) -> ( F ` a ) = ( F ` ( n x. Z ) ) )
65		oveq2 5540	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( a = ( n x. Z ) -> ( C / a ) = ( C / ( n x. Z ) ) )
66	65	oveq2d 5548	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( a = ( n x. Z ) -> ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) = ( ( F ` b ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) )
67	64, 66	breq12d 3798	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( a = ( n x. Z ) -> ( ( F ` a ) < ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) <-> ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` b ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) )
68	64, 65	oveq12d 5550	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( a = ( n x. Z ) -> ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) = ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) )
69	68	breq2d 3797	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( a = ( n x. Z ) -> ( ( F ` b ) < ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) <-> ( F ` b ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) )
70	67, 69	anbi12d 456	. . . . . . . . . . . 12 |- ( a = ( n x. Z ) -> ( ( ( F ` a ) < ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) ) <-> ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` b ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) ) )
71	63, 70	raleqbidv 2561	. . . . . . . . . . 11 |- ( a = ( n x. Z ) -> ( A. b e. ( ZZ>= ` a ) ( ( F ` a ) < ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) ) <-> A. b e. ( ZZ>= ` ( n x. Z ) ) ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` b ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) ) )
72	71	rspcv 2697	. . . . . . . . . 10 |- ( ( n x. Z ) e. NN -> ( A. a e. NN A. b e. ( ZZ>= ` a ) ( ( F ` a ) < ( ( F ` b ) + ( C / a ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` a ) + ( C / a ) ) ) -> A. b e. ( ZZ>= ` ( n x. Z ) ) ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` b ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) ) )
73	6, 62, 72	sylc 61	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> A. b e. ( ZZ>= ` ( n x. Z ) ) ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` b ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) )
74		fveq2 5198	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( b = ( k x. Z ) -> ( F ` b ) = ( F ` ( k x. Z ) ) )
75	74	oveq1d 5547	. . . . . . . . . . . 12 |- ( b = ( k x. Z ) -> ( ( F ` b ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) = ( ( F ` ( k x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) )
76	75	breq2d 3797	. . . . . . . . . . 11 |- ( b = ( k x. Z ) -> ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` b ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) <-> ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` ( k x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) )
77	74	breq1d 3795	. . . . . . . . . . 11 |- ( b = ( k x. Z ) -> ( ( F ` b ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) <-> ( F ` ( k x. Z ) ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) )
78	76, 77	anbi12d 456	. . . . . . . . . 10 |- ( b = ( k x. Z ) -> ( ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` b ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) <-> ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` ( k x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( F ` ( k x. Z ) ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) ) )
79	78	rspcv 2697	. . . . . . . . 9 |- ( ( k x. Z ) e. ( ZZ>= ` ( n x. Z ) ) -> ( A. b e. ( ZZ>= ` ( n x. Z ) ) ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` b ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( F ` b ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) -> ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` ( k x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( F ` ( k x. Z ) ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) ) )
80	41, 73, 79	sylc 61	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` ( k x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( F ` ( k x. Z ) ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) )
81	21	oveq1d 5547	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` k ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) = ( ( F ` ( k x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) )
82	81	breq2d 3797	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( G ` k ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) <-> ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` ( k x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) )
83	21	breq1d 3795	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` k ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) <-> ( F ` ( k x. Z ) ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) )
84	82, 83	anbi12d 456	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( G ` k ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( G ` k ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) <-> ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( F ` ( k x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( F ` ( k x. Z ) ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) ) )
85	80, 84	mpbird 165	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( G ` k ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( G ` k ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) )
86	12	breq1d 3795	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` n ) < ( ( G ` k ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) <-> ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( G ` k ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) )
87	12	oveq1d 5547	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` n ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) = ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) )
88	87	breq2d 3797	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` k ) < ( ( G ` n ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) <-> ( G ` k ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) )
89	86, 88	anbi12d 456	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( ( G ` n ) < ( ( G ` k ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( G ` k ) < ( ( G ` n ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) <-> ( ( F ` ( n x. Z ) ) < ( ( G ` k ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( G ` k ) < ( ( F ` ( n x. Z ) ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) ) )
90	85, 89	mpbird 165	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` n ) < ( ( G ` k ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) /\ ( G ` k ) < ( ( G ` n ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) ) )
91	90	simpld 110	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( G ` n ) < ( ( G ` k ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) )
92	5	nnred 8052	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> Z e. RR )
93	1	nnrpd 8772	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> n e. RR+ )
94		cvg1nlem.start	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> C < Z )
95	94	ad2antrr 471	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> C < Z )
96	25, 92, 93, 95	ltmul1dd 8829	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( C x. n ) < ( Z x. n ) )
97	6	nncnd 8053	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( n x. Z ) e. CC )
98	97	mulid2d 7137	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( 1 x. ( n x. Z ) ) = ( n x. Z ) )
99	98	breq2d 3797	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( C x. n ) < ( 1 x. ( n x. Z ) ) <-> ( C x. n ) < ( n x. Z ) ) )
100		1red 7134	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> 1 e. RR )
101	6	nnrpd 8772	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( n x. Z ) e. RR+ )
102	25, 93, 100, 101	lt2mul2divd 8836	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( C x. n ) < ( 1 x. ( n x. Z ) ) <-> ( C / ( n x. Z ) ) < ( 1 / n ) ) )
103	1	nncnd 8053	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> n e. CC )
104	5	nncnd 8053	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> Z e. CC )
105	103, 104	mulcomd 7140	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( n x. Z ) = ( Z x. n ) )
106	105	breq2d 3797	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( C x. n ) < ( n x. Z ) <-> ( C x. n ) < ( Z x. n ) ) )
107	99, 102, 106	3bitr3d 216	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( C / ( n x. Z ) ) < ( 1 / n ) <-> ( C x. n ) < ( Z x. n ) ) )
108	96, 107	mpbird 165	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( C / ( n x. Z ) ) < ( 1 / n ) )
109	26, 28, 22, 108	ltadd2dd 7526	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` k ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) < ( ( G ` k ) + ( 1 / n ) ) )
110	13, 27, 29, 91, 109	lttrd 7235	. . . 4 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( G ` n ) < ( ( G ` k ) + ( 1 / n ) ) )
111	13, 26	readdcld 7148	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` n ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) e. RR )
112	13, 28	readdcld 7148	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` n ) + ( 1 / n ) ) e. RR )
113	90	simprd 112	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( G ` k ) < ( ( G ` n ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) )
114	26, 28, 13, 108	ltadd2dd 7526	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` n ) + ( C / ( n x. Z ) ) ) < ( ( G ` n ) + ( 1 / n ) ) )
115	22, 111, 112, 113, 114	lttrd 7235	. . . 4 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( G ` k ) < ( ( G ` n ) + ( 1 / n ) ) )
116	110, 115	jca 300	. . 3 |- ( ( ( ph /\ n e. NN ) /\ k e. ( ZZ>= ` n ) ) -> ( ( G ` n ) < ( ( G ` k ) + ( 1 / n ) ) /\ ( G ` k ) < ( ( G ` n ) + ( 1 / n ) ) ) )
117	116	ralrimiva 2434	. 2 |- ( ( ph /\ n e. NN ) -> A. k e. ( ZZ>= ` n ) ( ( G ` n ) < ( ( G ` k ) + ( 1 / n ) ) /\ ( G ` k ) < ( ( G ` n ) + ( 1 / n ) ) ) )
118	117	ralrimiva 2434	1 |- ( ph -> A. n e. NN A. k e. ( ZZ>= ` n ) ( ( G ` n ) < ( ( G ` k ) + ( 1 / n ) ) /\ ( G ` k ) < ( ( G ` n ) + ( 1 / n ) ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 102   <-> wb 103   = wceq 1284   e. wcel 1433   A.wral 2348   class class class wbr 3785   |-> cmpt 3839   -->wf 4918   ` cfv 4922  (class class class)co 5532   RRcr 6980   1c1 6982   + caddc 6984   x. cmul 6986   < clt 7153   <_ cle 7154   / cdiv 7760   NNcn 8039   ZZcz 8351   ZZ>=cuz 8619   RR+crp 8734

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 576  ax-in2 577  ax-io 662  ax-5 1376  ax-7 1377  ax-gen 1378  ax-ie1 1422  ax-ie2 1423  ax-8 1435  ax-10 1436  ax-11 1437  ax-i12 1438  ax-bndl 1439  ax-4 1440  ax-13 1444  ax-14 1445  ax-17 1459  ax-i9 1463  ax-ial 1467  ax-i5r 1468  ax-ext 2063  ax-sep 3896  ax-pow 3948  ax-pr 3964  ax-un 4188  ax-setind 4280  ax-cnex 7067  ax-resscn 7068  ax-1cn 7069  ax-1re 7070  ax-icn 7071  ax-addcl 7072  ax-addrcl 7073  ax-mulcl 7074  ax-mulrcl 7075  ax-addcom 7076  ax-mulcom 7077  ax-addass 7078  ax-mulass 7079  ax-distr 7080  ax-i2m1 7081  ax-0lt1 7082  ax-1rid 7083  ax-0id 7084  ax-rnegex 7085  ax-precex 7086  ax-cnre 7087  ax-pre-ltirr 7088  ax-pre-ltwlin 7089  ax-pre-lttrn 7090  ax-pre-apti 7091  ax-pre-ltadd 7092  ax-pre-mulgt0 7093  ax-pre-mulext 7094

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-3or 920  df-3an 921  df-tru 1287  df-fal 1290  df-nf 1390  df-sb 1686  df-eu 1944  df-mo 1945  df-clab 2068  df-cleq 2074  df-clel 2077  df-nfc 2208  df-ne 2246  df-nel 2340  df-ral 2353  df-rex 2354  df-reu 2355  df-rmo 2356  df-rab 2357  df-v 2603  df-sbc 2816  df-dif 2975  df-un 2977  df-in 2979  df-ss 2986  df-pw 3384  df-sn 3404  df-pr 3405  df-op 3407  df-uni 3602  df-int 3637  df-br 3786  df-opab 3840  df-mpt 3841  df-id 4048  df-po 4051  df-iso 4052  df-xp 4369  df-rel 4370  df-cnv 4371  df-co 4372  df-dm 4373  df-rn 4374  df-res 4375  df-ima 4376  df-iota 4887  df-fun 4924  df-fn 4925  df-f 4926  df-fv 4930  df-riota 5488  df-ov 5535  df-oprab 5536  df-mpt2 5537  df-pnf 7155  df-mnf 7156  df-xr 7157  df-ltxr 7158  df-le 7159  df-sub 7281  df-neg 7282  df-reap 7675  df-ap 7682  df-div 7761  df-inn 8040  df-n0 8289  df-z 8352  df-uz 8620  df-rp 8735

This theorem is referenced by:  cvg1nlemres  9871