Theorem cvgratnnlemabsle 11296

Description: Lemma for cvgratnn 11300. (Contributed by Jim Kingdon, 21-Nov-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
cvgratnn.3	|- ( ph -> A e. RR )
cvgratnn.4	|- ( ph -> A < 1 )
cvgratnn.gt0	|- ( ph -> 0 < A )
cvgratnn.6	|- ( ( ph /\ k e. NN ) -> ( F ` k ) e. CC )
cvgratnn.7	|- ( ( ph /\ k e. NN ) -> ( abs ` ( F ` ( k + 1 ) ) ) <_ ( A x. ( abs ` ( F ` k ) ) ) )
cvgratnn.m	|- ( ph -> M e. NN )
cvgratnn.n	|- ( ph -> N e. ( ZZ>= ` M ) )

Assertion

Ref	Expression
cvgratnnlemabsle	|- ( ph -> ( abs ` sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( F ` i ) ) <_ ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( A ^ ( i - M ) ) ) )

Distinct variable groups:   A, k   k, F   k, N   ph, k   i, F, k   i, M, k   i, N   ph, i

Allowed substitution hint:   A( i)

Proof of Theorem cvgratnnlemabsle

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cvgratnn.m	. . . . . . . 8 |- ( ph -> M e. NN )
2	1	nnzd 9172	. . . . . . 7 |- ( ph -> M e. ZZ )
3	2	peano2zd 9176	. . . . . 6 |- ( ph -> ( M + 1 ) e. ZZ )
4		cvgratnn.n	. . . . . . 7 |- ( ph -> N e. ( ZZ>= ` M ) )
5		eluzelz 9335	. . . . . . 7 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> N e. ZZ )
6	4, 5	syl 14	. . . . . 6 |- ( ph -> N e. ZZ )
7	3, 6	fzfigd 10204	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( M + 1 ) ... N ) e. Fin )
8		fveq2 5421	. . . . . . 7 |- ( k = i -> ( F ` k ) = ( F ` i ) )
9	8	eleq1d 2208	. . . . . 6 |- ( k = i -> ( ( F ` k ) e. CC <-> ( F ` i ) e. CC ) )
10		cvgratnn.6	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ k e. NN ) -> ( F ` k ) e. CC )
11	10	ralrimiva 2505	. . . . . . 7 |- ( ph -> A. k e. NN ( F ` k ) e. CC )
12	11	adantr 274	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> A. k e. NN ( F ` k ) e. CC )
13		elfzelz 9806	. . . . . . . 8 |- ( i e. ( ( M + 1 ) ... N ) -> i e. ZZ )
14	13	adantl 275	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> i e. ZZ )
15		0red 7767	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 e. RR )
16	1	peano2nnd 8735	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( M + 1 ) e. NN )
17	16	adantr 274	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( M + 1 ) e. NN )
18	17	nnred 8733	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( M + 1 ) e. RR )
19	14	zred 9173	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> i e. RR )
20	16	nngt0d 8764	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> 0 < ( M + 1 ) )
21	20	adantr 274	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 < ( M + 1 ) )
22		elfzle1 9807	. . . . . . . . 9 |- ( i e. ( ( M + 1 ) ... N ) -> ( M + 1 ) <_ i )
23	22	adantl 275	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( M + 1 ) <_ i )
24	15, 18, 19, 21, 23	ltletrd 8185	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 < i )
25		elnnz 9064	. . . . . . 7 |- ( i e. NN <-> ( i e. ZZ /\ 0 < i ) )
26	14, 24, 25	sylanbrc 413	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> i e. NN )
27	9, 12, 26	rspcdva 2794	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( F ` i ) e. CC )
28	7, 27	fsumcl 11169	. . . 4 |- ( ph -> sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( F ` i ) e. CC )
29	28	abscld 10953	. . 3 |- ( ph -> ( abs ` sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( F ` i ) ) e. RR )
30	27	abscld 10953	. . . 4 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( abs ` ( F ` i ) ) e. RR )
31	7, 30	fsumrecl 11170	. . 3 |- ( ph -> sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( abs ` ( F ` i ) ) e. RR )
32		fveq2 5421	. . . . . . . . 9 |- ( k = M -> ( F ` k ) = ( F ` M ) )
33	32	eleq1d 2208	. . . . . . . 8 |- ( k = M -> ( ( F ` k ) e. CC <-> ( F ` M ) e. CC ) )
34	33, 11, 1	rspcdva 2794	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( F ` M ) e. CC )
35	34	adantr 274	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( F ` M ) e. CC )
36	35	abscld 10953	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( abs ` ( F ` M ) ) e. RR )
37		cvgratnn.3	. . . . . . 7 |- ( ph -> A e. RR )
38	37	adantr 274	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> A e. RR )
39	2	adantr 274	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M e. ZZ )
40	14, 39	zsubcld 9178	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( i - M ) e. ZZ )
41	1	adantr 274	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M e. NN )
42	41	nnred 8733	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M e. RR )
43	42	lep1d 8689	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M <_ ( M + 1 ) )
44	42, 18, 19, 43, 23	letrd 7886	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M <_ i )
45	19, 42	subge0d 8297	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( 0 <_ ( i - M ) <-> M <_ i ) )
46	44, 45	mpbird 166	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 <_ ( i - M ) )
47		elnn0z 9067	. . . . . . 7 |- ( ( i - M ) e. NN0 <-> ( ( i - M ) e. ZZ /\ 0 <_ ( i - M ) ) )
48	40, 46, 47	sylanbrc 413	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( i - M ) e. NN0 )
49	38, 48	reexpcld 10441	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( A ^ ( i - M ) ) e. RR )
50	36, 49	remulcld 7796	. . . 4 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. ( A ^ ( i - M ) ) ) e. RR )
51	7, 50	fsumrecl 11170	. . 3 |- ( ph -> sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. ( A ^ ( i - M ) ) ) e. RR )
52	7, 27	fsumabs 11234	. . 3 |- ( ph -> ( abs ` sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( F ` i ) ) <_ sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( abs ` ( F ` i ) ) )
53		cvgratnn.4	. . . . . 6 |- ( ph -> A < 1 )
54	53	adantr 274	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> A < 1 )
55		cvgratnn.gt0	. . . . . 6 |- ( ph -> 0 < A )
56	55	adantr 274	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 < A )
57	10	adantlr 468	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) /\ k e. NN ) -> ( F ` k ) e. CC )
58		cvgratnn.7	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ k e. NN ) -> ( abs ` ( F ` ( k + 1 ) ) ) <_ ( A x. ( abs ` ( F ` k ) ) ) )
59	58	adantlr 468	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) /\ k e. NN ) -> ( abs ` ( F ` ( k + 1 ) ) ) <_ ( A x. ( abs ` ( F ` k ) ) ) )
60		eluz2 9332	. . . . . 6 |- ( i e. ( ZZ>= ` M ) <-> ( M e. ZZ /\ i e. ZZ /\ M <_ i ) )
61	39, 14, 44, 60	syl3anbrc 1165	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> i e. ( ZZ>= ` M ) )
62	38, 54, 56, 57, 59, 41, 61	cvgratnnlemmn 11294	. . . 4 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( abs ` ( F ` i ) ) <_ ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. ( A ^ ( i - M ) ) ) )
63	7, 30, 50, 62	fsumle 11232	. . 3 |- ( ph -> sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( abs ` ( F ` i ) ) <_ sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. ( A ^ ( i - M ) ) ) )
64	29, 31, 51, 52, 63	letrd 7886	. 2 |- ( ph -> ( abs ` sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( F ` i ) ) <_ sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. ( A ^ ( i - M ) ) ) )
65	34	abscld 10953	. . . 4 |- ( ph -> ( abs ` ( F ` M ) ) e. RR )
66	65	recnd 7794	. . 3 |- ( ph -> ( abs ` ( F ` M ) ) e. CC )
67	38	recnd 7794	. . . 4 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> A e. CC )
68	67, 48	expcld 10424	. . 3 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( A ^ ( i - M ) ) e. CC )
69	7, 66, 68	fsummulc2 11217	. 2 |- ( ph -> ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( A ^ ( i - M ) ) ) = sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. ( A ^ ( i - M ) ) ) )
70	64, 69	breqtrrd 3956	1 |- ( ph -> ( abs ` sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( F ` i ) ) <_ ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( A ^ ( i - M ) ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   = wceq 1331   e. wcel 1480   A.wral 2416   class class class wbr 3929   ` cfv 5123  (class class class)co 5774   CCcc 7618   RRcr 7619   0cc0 7620   1c1 7621   + caddc 7623   x. cmul 7625   < clt 7800   <_ cle 7801   - cmin 7933   NNcn 8720   NN0cn0 8977   ZZcz 9054   ZZ>=cuz 9326   ...cfz 9790   ^cexp 10292   abscabs 10769   sum_csu 11122

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2121  ax-coll 4043  ax-sep 4046  ax-nul 4054  ax-pow 4098  ax-pr 4131  ax-un 4355  ax-setind 4452  ax-iinf 4502  ax-cnex 7711  ax-resscn 7712  ax-1cn 7713  ax-1re 7714  ax-icn 7715  ax-addcl 7716  ax-addrcl 7717  ax-mulcl 7718  ax-mulrcl 7719  ax-addcom 7720  ax-mulcom 7721  ax-addass 7722  ax-mulass 7723  ax-distr 7724  ax-i2m1 7725  ax-0lt1 7726  ax-1rid 7727  ax-0id 7728  ax-rnegex 7729  ax-precex 7730  ax-cnre 7731  ax-pre-ltirr 7732  ax-pre-ltwlin 7733  ax-pre-lttrn 7734  ax-pre-apti 7735  ax-pre-ltadd 7736  ax-pre-mulgt0 7737  ax-pre-mulext 7738  ax-arch 7739  ax-caucvg 7740

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 820  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2002  df-mo 2003  df-clab 2126  df-cleq 2132  df-clel 2135  df-nfc 2270  df-ne 2309  df-nel 2404  df-ral 2421  df-rex 2422  df-reu 2423  df-rmo 2424  df-rab 2425  df-v 2688  df-sbc 2910  df-csb 3004  df-dif 3073  df-un 3075  df-in 3077  df-ss 3084  df-nul 3364  df-if 3475  df-pw 3512  df-sn 3533  df-pr 3534  df-op 3536  df-uni 3737  df-int 3772  df-iun 3815  df-br 3930  df-opab 3990  df-mpt 3991  df-tr 4027  df-id 4215  df-po 4218  df-iso 4219  df-iord 4288  df-on 4290  df-ilim 4291  df-suc 4293  df-iom 4505  df-xp 4545  df-rel 4546  df-cnv 4547  df-co 4548  df-dm 4549  df-rn 4550  df-res 4551  df-ima 4552  df-iota 5088  df-fun 5125  df-fn 5126  df-f 5127  df-f1 5128  df-fo 5129  df-f1o 5130  df-fv 5131  df-isom 5132  df-riota 5730  df-ov 5777  df-oprab 5778  df-mpo 5779  df-1st 6038  df-2nd 6039  df-recs 6202  df-irdg 6267  df-frec 6288  df-1o 6313  df-oadd 6317  df-er 6429  df-en 6635  df-dom 6636  df-fin 6637  df-pnf 7802  df-mnf 7803  df-xr 7804  df-ltxr 7805  df-le 7806  df-sub 7935  df-neg 7936  df-reap 8337  df-ap 8344  df-div 8433  df-inn 8721  df-2 8779  df-3 8780  df-4 8781  df-n0 8978  df-z 9055  df-uz 9327  df-q 9412  df-rp 9442  df-ico 9677  df-fz 9791  df-fzo 9920  df-seqfrec 10219  df-exp 10293  df-ihash 10522  df-cj 10614  df-re 10615  df-im 10616  df-rsqrt 10770  df-abs 10771  df-clim 11048  df-sumdc 11123

This theorem is referenced by:  cvgratnnlemrate  11299