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Theorem omeiunltfirp 41239
Description: If the outer measure of a countable union is not +∞, then it can be arbitrarily approximated by finite sums of outer measures. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
omeiunltfirp.o (𝜑𝑂 ∈ OutMeas)
omeiunltfirp.x 𝑋 = dom 𝑂
omeiunltfirp.z 𝑍 = (ℤ𝑁)
omeiunltfirp.e (𝜑𝐸:𝑍⟶𝒫 𝑋)
omeiunltfirp.re (𝜑 → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ)
omeiunltfirp.y (𝜑𝑌 ∈ ℝ+)
Assertion
Ref Expression
omeiunltfirp (𝜑 → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
Distinct variable groups:   𝑛,𝐸,𝑧   𝑛,𝑂,𝑧   𝑛,𝑋   𝑧,𝑌   𝑛,𝑍,𝑧   𝜑,𝑛,𝑧
Allowed substitution hints:   𝑁(𝑧,𝑛)   𝑋(𝑧)   𝑌(𝑛)

Proof of Theorem omeiunltfirp
Dummy variables 𝑘 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 omeiunltfirp.z . . . . . 6 𝑍 = (ℤ𝑁)
2 fvex 6362 . . . . . 6 (ℤ𝑁) ∈ V
31, 2eqeltri 2835 . . . . 5 𝑍 ∈ V
43a1i 11 . . . 4 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → 𝑍 ∈ V)
5 omeiunltfirp.o . . . . . . . 8 (𝜑𝑂 ∈ OutMeas)
65adantr 472 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑍) → 𝑂 ∈ OutMeas)
7 omeiunltfirp.x . . . . . . 7 𝑋 = dom 𝑂
8 omeiunltfirp.e . . . . . . . . 9 (𝜑𝐸:𝑍⟶𝒫 𝑋)
98ffvelrnda 6522 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐸𝑛) ∈ 𝒫 𝑋)
10 fvex 6362 . . . . . . . . 9 (𝐸𝑛) ∈ V
1110elpw 4308 . . . . . . . 8 ((𝐸𝑛) ∈ 𝒫 𝑋 ↔ (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
129, 11sylib 208 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
136, 7, 12omecl 41223 . . . . . 6 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ (0[,]+∞))
14 eqid 2760 . . . . . 6 (𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) = (𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))
1513, 14fmptd 6548 . . . . 5 (𝜑 → (𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))):𝑍⟶(0[,]+∞))
1615adantr 472 . . . 4 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → (𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))):𝑍⟶(0[,]+∞))
17 simpr 479 . . . 4 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞)
18 omeiunltfirp.re . . . . 5 (𝜑 → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ)
1918adantr 472 . . . 4 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ)
204, 16, 17, 19sge0pnffigt 41116 . . 3 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧)))
21 simpl 474 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧))) → (𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)))
22 simpr 479 . . . . . . . . 9 ((𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧)))
23 elpwinss 39715 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → 𝑧𝑍)
2423resmptd 5610 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → ((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧) = (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))
2524fveq2d 6356 . . . . . . . . . 10 (𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧)) = (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
2625adantr 472 . . . . . . . . 9 ((𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧))) → (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧)) = (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
2722, 26breqtrd 4830 . . . . . . . 8 ((𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
2827adantll 752 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
2918rexrd 10281 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ*)
3029ad2antrr 764 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ*)
31 simpr 479 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin))
325ad2antrr 764 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → 𝑂 ∈ OutMeas)
338ad2antrr 764 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → 𝐸:𝑍⟶𝒫 𝑋)
3423adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑛𝑧) → 𝑧𝑍)
35 simpr 479 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑛𝑧) → 𝑛𝑧)
3634, 35sseldd 3745 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑛𝑧) → 𝑛𝑍)
3736adantll 752 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → 𝑛𝑍)
3833, 37ffvelrnd 6523 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝐸𝑛) ∈ 𝒫 𝑋)
3938, 11sylib 208 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
4032, 7, 39omecl 41223 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ (0[,]+∞))
41 eqid 2760 . . . . . . . . . . 11 (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) = (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))
4240, 41fmptd 6548 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))):𝑧⟶(0[,]+∞))
4331, 42sge0xrcl 41105 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ*)
4443adantr 472 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ*)
45 elinel2 3943 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → 𝑧 ∈ Fin)
4645adantl 473 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑧 ∈ Fin)
47 rge0ssre 12473 . . . . . . . . . . . . 13 (0[,)+∞) ⊆ ℝ
48 0xr 10278 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 ∈ ℝ*
4948a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → 0 ∈ ℝ*)
50 pnfxr 10284 . . . . . . . . . . . . . . 15 +∞ ∈ ℝ*
5150a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → +∞ ∈ ℝ*)
5232, 7, 39omexrcl 41227 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ ℝ*)
53 iccgelb 12423 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ (0[,]+∞)) → 0 ≤ (𝑂‘(𝐸𝑛)))
5449, 51, 40, 53syl3anc 1477 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → 0 ≤ (𝑂‘(𝐸𝑛)))
5512ralrimiva 3104 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → ∀𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
56 iunss 4713 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ( 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋 ↔ ∀𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
5755, 56sylibr 224 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
5857ad2antrr 764 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
5932, 7, 58omexrcl 41227 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ*)
60 ssiun2 4715 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛𝑍 → (𝐸𝑛) ⊆ 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))
6137, 60syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝐸𝑛) ⊆ 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))
6232, 7, 58, 61omessle 41218 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ≤ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))
6318ltpnfd 12148 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < +∞)
6463ad2antrr 764 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < +∞)
6552, 59, 51, 62, 64xrlelttrd 12184 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) < +∞)
6649, 51, 52, 54, 65elicod 12417 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ (0[,)+∞))
6747, 66sseldi 3742 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ ℝ)
6846, 67fsumrecl 14664 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ ℝ)
69 omeiunltfirp.y . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑌 ∈ ℝ+)
7069rpred 12065 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑌 ∈ ℝ)
7170adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑌 ∈ ℝ)
7268, 71readdcld 10261 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌) ∈ ℝ)
7372rexrd 10281 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌) ∈ ℝ*)
7473adantr 472 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))) → (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌) ∈ ℝ*)
75 simpr 479 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
7666, 41fmptd 6548 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))):𝑧⟶(0[,)+∞))
7746, 76sge0fsum 41107 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = Σ𝑘𝑧 ((𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))‘𝑘))
78 eqidd 2761 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑧) → (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) = (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))
79 fveq2 6352 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝑘 → (𝐸𝑛) = (𝐸𝑘))
8079fveq2d 6356 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝑘 → (𝑂‘(𝐸𝑛)) = (𝑂‘(𝐸𝑘)))
8180adantl 473 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑧) ∧ 𝑛 = 𝑘) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) = (𝑂‘(𝐸𝑘)))
82 simpr 479 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑧) → 𝑘𝑧)
83 fvexd 6364 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑘)) ∈ V)
8478, 81, 82, 83fvmptd 6450 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑧) → ((𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))‘𝑘) = (𝑂‘(𝐸𝑘)))
8584sumeq2dv 14632 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → Σ𝑘𝑧 ((𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))‘𝑘) = Σ𝑘𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑘)))
86 fveq2 6352 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 𝑛 → (𝐸𝑘) = (𝐸𝑛))
8786fveq2d 6356 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑛 → (𝑂‘(𝐸𝑘)) = (𝑂‘(𝐸𝑛)))
8887cbvsumv 14625 . . . . . . . . . . . 12 Σ𝑘𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑘)) = Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛))
8988a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → Σ𝑘𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑘)) = Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)))
9077, 85, 893eqtrd 2798 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)))
9169adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑌 ∈ ℝ+)
9268, 91ltaddrpd 12098 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
9390, 92eqbrtrd 4826 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
9493adantr 472 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
9530, 44, 74, 75, 94xrlttrd 12183 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
9621, 28, 95syl2anc 696 . . . . . 6 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
9796ex 449 . . . . 5 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → ((𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧)) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌)))
9897adantlr 753 . . . 4 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → ((𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧)) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌)))
9998reximdva 3155 . . 3 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → (∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧)) → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌)))
10020, 99mpd 15 . 2 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
101 simpl 474 . . 3 ((𝜑 ∧ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → 𝜑)
102 simpr 479 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞)
1033a1i 11 . . . . . 6 (𝜑𝑍 ∈ V)
104103, 15sge0repnf 41106 . . . . 5 (𝜑 → ((Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ ↔ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞))
105104adantr 472 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → ((Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ ↔ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞))
106102, 105mpbird 247 . . 3 ((𝜑 ∧ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ)
107 nfv 1992 . . . . . 6 𝑛𝜑
108 nfcv 2902 . . . . . . . 8 𝑛Σ^
109 nfmpt1 4899 . . . . . . . 8 𝑛(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))
110108, 109nffv 6359 . . . . . . 7 𝑛^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))
111 nfcv 2902 . . . . . . 7 𝑛
112110, 111nfel 2915 . . . . . 6 𝑛^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ
113107, 112nfan 1977 . . . . 5 𝑛(𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ)
1143a1i 11 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) → 𝑍 ∈ V)
11513adantlr 753 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑛𝑍) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ (0[,]+∞))
11669adantr 472 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) → 𝑌 ∈ ℝ+)
117 simpr 479 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) → (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ)
118113, 114, 115, 116, 117sge0ltfirpmpt 41128 . . . 4 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌))
11918ad3antrrr 768 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌)) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ)
120117ad2antrr 764 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌)) → (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ)
12172ad4ant13 1207 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌)) → (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌) ∈ ℝ)
122 nfcv 2902 . . . . . . . . 9 𝑛𝐸
123107, 122, 5, 7, 1, 8omeiunle 41237 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ≤ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
124123ad3antrrr 768 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌)) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ≤ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
125 simpr 479 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌)) → (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌))
126 simpll 807 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝜑)
127 fveq2 6352 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = 𝑚 → (𝐸𝑛) = (𝐸𝑚))
128127fveq2d 6356 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = 𝑚 → (𝑂‘(𝐸𝑛)) = (𝑂‘(𝐸𝑚)))
129128cbvmptv 4902 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) = (𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))
130129fveq2i 6355 . . . . . . . . . . . . . 14 ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚))))
131130eleq1i 2830 . . . . . . . . . . . . 13 ((Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ ↔ (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))) ∈ ℝ)
132131biimpi 206 . . . . . . . . . . . 12 ((Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ → (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))) ∈ ℝ)
133132ad2antlr 765 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))) ∈ ℝ)
134 simpr 479 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin))
13545adantl 473 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑧 ∈ Fin)
13666adantllr 757 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ (0[,)+∞))
137135, 136sge0fsummpt 41110 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)))
138126, 133, 134, 137syl21anc 1476 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)))
139138oveq1d 6828 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌) = (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
140139adantr 472 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌)) → ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌) = (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
141125, 140breqtrd 4830 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌)) → (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
142119, 120, 121, 124, 141lelttrd 10387 . . . . . 6 ((((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌)) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
143142ex 449 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → ((Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌)))
144143reximdva 3155 . . . 4 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) → (∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌) → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌)))
145118, 144mpd 15 . . 3 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
146101, 106, 145syl2anc 696 . 2 ((𝜑 ∧ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
147100, 146pm2.61dan 867 1 (𝜑 → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  wral 3050  wrex 3051  Vcvv 3340  cin 3714  wss 3715  𝒫 cpw 4302   cuni 4588   ciun 4672   class class class wbr 4804  cmpt 4881  dom cdm 5266  cres 5268  wf 6045  cfv 6049  (class class class)co 6813  Fincfn 8121  cr 10127  0cc0 10128   + caddc 10131  +∞cpnf 10263  *cxr 10265   < clt 10266  cle 10267  cuz 11879  +crp 12025  [,)cico 12370  [,]cicc 12371  Σcsu 14615  Σ^csumge0 41082  OutMeascome 41209
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-inf2 8711  ax-ac2 9477  ax-cnex 10184  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205  ax-pre-sup 10206
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-se 5226  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-isom 6058  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-om 7231  df-1st 7333  df-2nd 7334  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-1o 7729  df-oadd 7733  df-omul 7734  df-er 7911  df-map 8025  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-fin 8125  df-sup 8513  df-oi 8580  df-card 8955  df-acn 8958  df-ac 9129  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-div 10877  df-nn 11213  df-2 11271  df-3 11272  df-n0 11485  df-z 11570  df-uz 11880  df-rp 12026  df-ico 12374  df-icc 12375  df-fz 12520  df-fzo 12660  df-seq 12996  df-exp 13055  df-hash 13312  df-cj 14038  df-re 14039  df-im 14040  df-sqrt 14174  df-abs 14175  df-clim 14418  df-sum 14616  df-sumge0 41083  df-ome 41210
This theorem is referenced by:  carageniuncllem2  41242
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