Step * 1 of Lemma common-limit-midpoints


1. : ℕ ⟶ ℝ
2. : ℕ ⟶ ℝ
3. ∀n:ℕ(((a[n 1] a[n]) ∧ (b[n 1] (a[n] b[n]/r(2)))) ∨ ((a[n 1] (a[n] b[n]/r(2))) ∧ (b[n 1] b[n])))
4. ∀n:ℕ((r(2^n) |a[n] b[n]|) ≤ |a[0] b[0]|)
⊢ ∃y:ℝ(lim n→∞.a[n] y ∧ lim n→∞.b[n] y)
BY
(Assert ∀n,d:ℕ.
            (((r(2^n) |a[n] a[n d]|) ≤ |a[0] b[0]|)
            ∧ ((r(2^n) |a[n] b[n d]|) ≤ |a[0] b[0]|)
            ∧ ((r(2^n) |b[n] a[n d]|) ≤ |a[0] b[0]|)
            ∧ ((r(2^n) |b[n] b[n d]|) ≤ |a[0] b[0]|)) BY
         ((D THENA Auto)
          THEN (InductionOnNat
                THENL [((D THENA Auto)
                        THEN Subst' 0
                        THEN Auto
                        THEN nRNorm 0
                        THEN Subst' (-0) 2^n 0
                        THEN Auto
                        THEN (RWO "rabs-rminus<THENA Auto)
                        THEN (Assert -(-(a[n]) b[n]) (a[n] b[n]) BY
                                    Auto)
                        THEN RWO "-1" 0
                        THEN Auto)
                      (((InstHyp [⌜(d 1)⌝3⋅ THENA Auto)
                          THEN (Subst' (n (d 1)) -1 THENA Auto)
                          THEN RepeatFor (D -1)
                          THEN RWO "-1 -2" 0
                          THEN Auto
                          THEN (((Assert (a[n] (a[n (d 1)] b[n (d 1)]/r(2)))
                                        ((a[n] a[n (d 1)]) (a[n] b[n (d 1)])/r(2)) BY
                                        (nRMul ⌜r(2)⌝ 0⋅ THEN Auto))
                                 THEN (RWO "-1" THENA Auto)
                                 THEN MoveToConcl 9
                                 THEN MoveToConcl 8
                                 THEN GenConclTerms Auto [⌜a[n] a[n (d 1)]⌝;⌜a[n] b[n (d 1)]⌝;
                                 ⌜|a[0] b[0]|⌝]⋅
                                 THEN All Thin
                                 THEN Auto)
                          ORELSE ((Assert (b[n] (a[n (d 1)] b[n (d 1)]/r(2)))
                                         ((b[n] a[n (d 1)]) (b[n] b[n (d 1)])/r(2)) BY
                                         (nRMul ⌜r(2)⌝ 0⋅ THEN Auto))
                                  THEN (RWO "-1" THENA Auto)
                                  THEN MoveToConcl 11
                                  THEN MoveToConcl 10
                                  THEN GenConclTerms Auto [⌜b[n] a[n (d 1)]⌝;⌜b[n] b[n (d 1)]⌝;
                                  ⌜|a[0] b[0]|⌝]⋅
                                  THEN All Thin
                                  THEN Auto)
                          ))
                         THEN (Assert r0 < |r(2)| BY
                                     (RWO "rabs-of-nonneg" THEN Auto))
                         THEN (RWO "rabs-rdiv" THENA Auto)
                         THEN (Assert |r(2)| r(2) BY
                                     (RWO "rabs-of-nonneg" THEN Auto))
                         THEN (RWO "-1" THENA Auto)
                         THEN (nRMul ⌜r(2)⌝ 0⋅ THENA Auto)
                         THEN (Assert |v v1| ≤ (|v| |v1|) BY
                                     Auto)
                         THEN (nRMul ⌜r(2^n)⌝ (-1)⋅ THENA Auto)
                         THEN RWW "-1 6" 0
                         THEN Auto)]
               )
          )) }

1
1. : ℕ ⟶ ℝ
2. : ℕ ⟶ ℝ
3. ∀n:ℕ(((a[n 1] a[n]) ∧ (b[n 1] (a[n] b[n]/r(2)))) ∨ ((a[n 1] (a[n] b[n]/r(2))) ∧ (b[n 1] b[n])))
4. ∀n:ℕ((r(2^n) |a[n] b[n]|) ≤ |a[0] b[0]|)
5. ∀n,d:ℕ.
     (((r(2^n) |a[n] a[n d]|) ≤ |a[0] b[0]|)
     ∧ ((r(2^n) |a[n] b[n d]|) ≤ |a[0] b[0]|)
     ∧ ((r(2^n) |b[n] a[n d]|) ≤ |a[0] b[0]|)
     ∧ ((r(2^n) |b[n] b[n d]|) ≤ |a[0] b[0]|))
⊢ ∃y:ℝ(lim n→∞.a[n] y ∧ lim n→∞.b[n] y)


Latex:


Latex:

1.  a  :  \mBbbN{}  {}\mrightarrow{}  \mBbbR{}
2.  b  :  \mBbbN{}  {}\mrightarrow{}  \mBbbR{}
3.  \mforall{}n:\mBbbN{}
          (((a[n  +  1]  =  a[n])  \mwedge{}  (b[n  +  1]  =  (a[n]  +  b[n]/r(2))))
          \mvee{}  ((a[n  +  1]  =  (a[n]  +  b[n]/r(2)))  \mwedge{}  (b[n  +  1]  =  b[n])))
4.  \mforall{}n:\mBbbN{}.  ((r(2\^{}n)  *  |a[n]  -  b[n]|)  \mleq{}  |a[0]  -  b[0]|)
\mvdash{}  \mexists{}y:\mBbbR{}.  (lim  n\mrightarrow{}\minfty{}.a[n]  =  y  \mwedge{}  lim  n\mrightarrow{}\minfty{}.b[n]  =  y)


By


Latex:
(Assert  \mforall{}n,d:\mBbbN{}.
                    (((r(2\^{}n)  *  |a[n]  -  a[n  +  d]|)  \mleq{}  |a[0]  -  b[0]|)
                    \mwedge{}  ((r(2\^{}n)  *  |a[n]  -  b[n  +  d]|)  \mleq{}  |a[0]  -  b[0]|)
                    \mwedge{}  ((r(2\^{}n)  *  |b[n]  -  a[n  +  d]|)  \mleq{}  |a[0]  -  b[0]|)
                    \mwedge{}  ((r(2\^{}n)  *  |b[n]  -  b[n  +  d]|)  \mleq{}  |a[0]  -  b[0]|))  BY
              ((D  0  THENA  Auto)
                THEN  (InductionOnNat
                            THENL  [((D  0  THENA  Auto)
                                            THEN  Subst'  n  +  0  \msim{}  n  0
                                            THEN  Auto
                                            THEN  nRNorm  0
                                            THEN  Subst'  (-0)  *  2\^{}n  \msim{}  0  0
                                            THEN  Auto
                                            THEN  (RWO  "rabs-rminus<"  0  THENA  Auto)
                                            THEN  (Assert  -(-(a[n])  +  b[n])  =  (a[n]  -  b[n])  BY
                                                                    Auto)
                                            THEN  RWO  "-1"  0
                                            THEN  Auto)
                                        ;  (((InstHyp  [\mkleeneopen{}n  +  (d  -  1)\mkleeneclose{}]  3\mcdot{}  THENA  Auto)
                                                THEN  (Subst'  (n  +  (d  -  1))  +  1  \msim{}  n  +  d  -1  THENA  Auto)
                                                THEN  RepeatFor  2  (D  -1)
                                                THEN  RWO  "-1  -2"  0
                                                THEN  Auto
                                                THEN  (((Assert  (a[n]  -  (a[n  +  (d  -  1)]  +  b[n  +  (d  -  1)]/r(2)))
                                                                            =  ((a[n]  -  a[n  +  (d  -  1)])  +  (a[n]  -  b[n  +  (d  -  1)])/r(2))  BY
                                                                            (nRMul  \mkleeneopen{}r(2)\mkleeneclose{}  0\mcdot{}  THEN  Auto))
                                                              THEN  (RWO  "-1"  0  THENA  Auto)
                                                              THEN  MoveToConcl  9
                                                              THEN  MoveToConcl  8
                                                              THEN  GenConclTerms  Auto  [\mkleeneopen{}a[n]  -  a[n  +  (d  -  1)]\mkleeneclose{};\mkleeneopen{}a[n]  -  b[n
                                                                                                                                                                  +  (d  -  1)]\mkleeneclose{};
                                                              \mkleeneopen{}|a[0]  -  b[0]|\mkleeneclose{}]\mcdot{}
                                                              THEN  All  Thin
                                                              THEN  Auto)
                                                ORELSE  ((Assert  (b[n]  -  (a[n  +  (d  -  1)]  +  b[n  +  (d  -  1)]/r(2)))
                                                                              =  ((b[n]  -  a[n  +  (d  -  1)])  +  (b[n]  -  b[n  +  (d  -  1)])/r(2))  BY
                                                                              (nRMul  \mkleeneopen{}r(2)\mkleeneclose{}  0\mcdot{}  THEN  Auto))
                                                                THEN  (RWO  "-1"  0  THENA  Auto)
                                                                THEN  MoveToConcl  11
                                                                THEN  MoveToConcl  10
                                                                THEN  GenConclTerms  Auto  [\mkleeneopen{}b[n]  -  a[n  +  (d  -  1)]\mkleeneclose{};\mkleeneopen{}b[n]  -  b[n
                                                                                                                                                                    +  (d  -  1)]\mkleeneclose{};
                                                                \mkleeneopen{}|a[0]  -  b[0]|\mkleeneclose{}]\mcdot{}
                                                                THEN  All  Thin
                                                                THEN  Auto)
                                                ))
                                              THEN  (Assert  r0  <  |r(2)|  BY
                                                                      (RWO  "rabs-of-nonneg"  0  THEN  Auto))
                                              THEN  (RWO  "rabs-rdiv"  0  THENA  Auto)
                                              THEN  (Assert  |r(2)|  =  r(2)  BY
                                                                      (RWO  "rabs-of-nonneg"  0  THEN  Auto))
                                              THEN  (RWO  "-1"  0  THENA  Auto)
                                              THEN  (nRMul  \mkleeneopen{}r(2)\mkleeneclose{}  0\mcdot{}  THENA  Auto)
                                              THEN  (Assert  |v  +  v1|  \mleq{}  (|v|  +  |v1|)  BY
                                                                      Auto)
                                              THEN  (nRMul  \mkleeneopen{}r(2\^{}n)\mkleeneclose{}  (-1)\mcdot{}  THENA  Auto)
                                              THEN  RWW  "-1  5  6"  0
                                              THEN  Auto)]
                          )
                ))




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