Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  isum1p Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem isum1p 14498
 Description: The infinite sum of a converging infinite series equals the first term plus the infinite sum of the rest of it. (Contributed by NM, 2-Jan-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 24-Apr-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
isum1p.1 𝑍 = (ℤ𝑀)
isum1p.3 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
isum1p.4 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = 𝐴)
isum1p.5 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐴 ∈ ℂ)
isum1p.6 (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
Assertion
Ref Expression
isum1p (𝜑 → Σ𝑘𝑍 𝐴 = ((𝐹𝑀) + Σ𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑀 + 1))𝐴))
Distinct variable groups:   𝑘,𝐹   𝑘,𝑀   𝜑,𝑘   𝑘,𝑍
Allowed substitution hint:   𝐴(𝑘)

Proof of Theorem isum1p
StepHypRef Expression
1 isum1p.1 . . 3 𝑍 = (ℤ𝑀)
2 eqid 2621 . . 3 (ℤ‘(𝑀 + 1)) = (ℤ‘(𝑀 + 1))
3 isum1p.3 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
4 uzid 11646 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ (ℤ𝑀))
53, 4syl 17 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ (ℤ𝑀))
6 peano2uz 11685 . . . . 5 (𝑀 ∈ (ℤ𝑀) → (𝑀 + 1) ∈ (ℤ𝑀))
75, 6syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝑀 + 1) ∈ (ℤ𝑀))
87, 1syl6eleqr 2709 . . 3 (𝜑 → (𝑀 + 1) ∈ 𝑍)
9 isum1p.4 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = 𝐴)
10 isum1p.5 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐴 ∈ ℂ)
11 isum1p.6 . . 3 (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
121, 2, 8, 9, 10, 11isumsplit 14497 . 2 (𝜑 → Σ𝑘𝑍 𝐴 = (Σ𝑘 ∈ (𝑀...((𝑀 + 1) − 1))𝐴 + Σ𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑀 + 1))𝐴))
133zcnd 11427 . . . . . . 7 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
14 ax-1cn 9938 . . . . . . 7 1 ∈ ℂ
15 pncan 10231 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑀 + 1) − 1) = 𝑀)
1613, 14, 15sylancl 693 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑀 + 1) − 1) = 𝑀)
1716oveq2d 6620 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀...((𝑀 + 1) − 1)) = (𝑀...𝑀))
1817sumeq1d 14365 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (𝑀...((𝑀 + 1) − 1))𝐴 = Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑀)𝐴)
19 elfzuz 12280 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑀) → 𝑘 ∈ (ℤ𝑀))
2019, 1syl6eleqr 2709 . . . . . 6 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑀) → 𝑘𝑍)
2120, 9sylan2 491 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑀)) → (𝐹𝑘) = 𝐴)
2221sumeq2dv 14367 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑀)(𝐹𝑘) = Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑀)𝐴)
235, 1syl6eleqr 2709 . . . . . 6 (𝜑𝑀𝑍)
249, 10eqeltrd 2698 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
2524ralrimiva 2960 . . . . . 6 (𝜑 → ∀𝑘𝑍 (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
26 fveq2 6148 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑀 → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑀))
2726eleq1d 2683 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑀 → ((𝐹𝑘) ∈ ℂ ↔ (𝐹𝑀) ∈ ℂ))
2827rspcv 3291 . . . . . 6 (𝑀𝑍 → (∀𝑘𝑍 (𝐹𝑘) ∈ ℂ → (𝐹𝑀) ∈ ℂ))
2923, 25, 28sylc 65 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹𝑀) ∈ ℂ)
3026fsum1 14406 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝐹𝑀) ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑀)(𝐹𝑘) = (𝐹𝑀))
313, 29, 30syl2anc 692 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑀)(𝐹𝑘) = (𝐹𝑀))
3218, 22, 313eqtr2d 2661 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (𝑀...((𝑀 + 1) − 1))𝐴 = (𝐹𝑀))
3332oveq1d 6619 . 2 (𝜑 → (Σ𝑘 ∈ (𝑀...((𝑀 + 1) − 1))𝐴 + Σ𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑀 + 1))𝐴) = ((𝐹𝑀) + Σ𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑀 + 1))𝐴))
3412, 33eqtrd 2655 1 (𝜑 → Σ𝑘𝑍 𝐴 = ((𝐹𝑀) + Σ𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑀 + 1))𝐴))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 384   = wceq 1480   ∈ wcel 1987  ∀wral 2907  dom cdm 5074  ‘cfv 5847  (class class class)co 6604  ℂcc 9878  1c1 9881   + caddc 9883   − cmin 10210  ℤcz 11321  ℤ≥cuz 11631  ...cfz 12268  seqcseq 12741   ⇝ cli 14149  Σcsu 14350 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4731  ax-sep 4741  ax-nul 4749  ax-pow 4803  ax-pr 4867  ax-un 6902  ax-inf2 8482  ax-cnex 9936  ax-resscn 9937  ax-1cn 9938  ax-icn 9939  ax-addcl 9940  ax-addrcl 9941  ax-mulcl 9942  ax-mulrcl 9943  ax-mulcom 9944  ax-addass 9945  ax-mulass 9946  ax-distr 9947  ax-i2m1 9948  ax-1ne0 9949  ax-1rid 9950  ax-rnegex 9951  ax-rrecex 9952  ax-cnre 9953  ax-pre-lttri 9954  ax-pre-lttrn 9955  ax-pre-ltadd 9956  ax-pre-mulgt0 9957  ax-pre-sup 9958 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-fal 1486  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3418  df-csb 3515  df-dif 3558  df-un 3560  df-in 3562  df-ss 3569  df-pss 3571  df-nul 3892  df-if 4059  df-pw 4132  df-sn 4149  df-pr 4151  df-tp 4153  df-op 4155  df-uni 4403  df-int 4441  df-iun 4487  df-br 4614  df-opab 4674  df-mpt 4675  df-tr 4713  df-eprel 4985  df-id 4989  df-po 4995  df-so 4996  df-fr 5033  df-se 5034  df-we 5035  df-xp 5080  df-rel 5081  df-cnv 5082  df-co 5083  df-dm 5084  df-rn 5085  df-res 5086  df-ima 5087  df-pred 5639  df-ord 5685  df-on 5686  df-lim 5687  df-suc 5688  df-iota 5810  df-fun 5849  df-fn 5850  df-f 5851  df-f1 5852  df-fo 5853  df-f1o 5854  df-fv 5855  df-isom 5856  df-riota 6565  df-ov 6607  df-oprab 6608  df-mpt2 6609  df-om 7013  df-1st 7113  df-2nd 7114  df-wrecs 7352  df-recs 7413  df-rdg 7451  df-1o 7505  df-oadd 7509  df-er 7687  df-en 7900  df-dom 7901  df-sdom 7902  df-fin 7903  df-sup 8292  df-oi 8359  df-card 8709  df-pnf 10020  df-mnf 10021  df-xr 10022  df-ltxr 10023  df-le 10024  df-sub 10212  df-neg 10213  df-div 10629  df-nn 10965  df-2 11023  df-3 11024  df-n0 11237  df-z 11322  df-uz 11632  df-rp 11777  df-fz 12269  df-fzo 12407  df-seq 12742  df-exp 12801  df-hash 13058  df-cj 13773  df-re 13774  df-im 13775  df-sqrt 13909  df-abs 13910  df-clim 14153  df-sum 14351 This theorem is referenced by:  isumnn0nn  14499  efsep  14765  rpnnen2lem9  14876  binomcxplemnotnn0  38037
 Copyright terms: Public domain W3C validator