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Theorem omeiunltfirp 40037
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 6158 . . . . . 6 (ℤ𝑁) ∈ V
31, 2eqeltri 2694 . . . . 5 𝑍 ∈ V
43a1i 11 . . . 4 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → 𝑍 ∈ V)
5 omeiunltfirp.o . . . . . . . 8 (𝜑𝑂 ∈ OutMeas)
65adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑍) → 𝑂 ∈ OutMeas)
7 omeiunltfirp.x . . . . . . 7 𝑋 = dom 𝑂
8 omeiunltfirp.e . . . . . . . . 9 (𝜑𝐸:𝑍⟶𝒫 𝑋)
98ffvelrnda 6315 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐸𝑛) ∈ 𝒫 𝑋)
10 fvex 6158 . . . . . . . . 9 (𝐸𝑛) ∈ V
1110elpw 4136 . . . . . . . 8 ((𝐸𝑛) ∈ 𝒫 𝑋 ↔ (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
129, 11sylib 208 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
136, 7, 12omecl 40021 . . . . . 6 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ (0[,]+∞))
14 eqid 2621 . . . . . 6 (𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) = (𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))
1513, 14fmptd 6340 . . . . 5 (𝜑 → (𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))):𝑍⟶(0[,]+∞))
1615adantr 481 . . . 4 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → (𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))):𝑍⟶(0[,]+∞))
17 simpr 477 . . . 4 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞)
18 omeiunltfirp.re . . . . 5 (𝜑 → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ)
1918adantr 481 . . . 4 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ)
204, 16, 17, 19sge0pnffigt 39917 . . 3 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧)))
21 simpl 473 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧))) → (𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)))
22 simpr 477 . . . . . . . . 9 ((𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧)))
23 elpwinss 38698 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → 𝑧𝑍)
2423resmptd 5411 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → ((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧) = (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))
2524fveq2d 6152 . . . . . . . . . 10 (𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧)) = (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
2625adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧))) → (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧)) = (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
2722, 26breqtrd 4639 . . . . . . . 8 ((𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
2827adantll 749 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
2918rexrd 10033 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ*)
3029ad2antrr 761 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ*)
31 simpr 477 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin))
325ad2antrr 761 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → 𝑂 ∈ OutMeas)
338ad2antrr 761 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → 𝐸:𝑍⟶𝒫 𝑋)
3423adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑛𝑧) → 𝑧𝑍)
35 simpr 477 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑛𝑧) → 𝑛𝑧)
3634, 35sseldd 3584 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑛𝑧) → 𝑛𝑍)
3736adantll 749 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → 𝑛𝑍)
3833, 37ffvelrnd 6316 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝐸𝑛) ∈ 𝒫 𝑋)
3938, 11sylib 208 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
4032, 7, 39omecl 40021 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ (0[,]+∞))
41 eqid 2621 . . . . . . . . . . 11 (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) = (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))
4240, 41fmptd 6340 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))):𝑧⟶(0[,]+∞))
4331, 42sge0xrcl 39906 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ*)
4443adantr 481 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ*)
45 elinel2 3778 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → 𝑧 ∈ Fin)
4645adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑧 ∈ Fin)
47 rge0ssre 12222 . . . . . . . . . . . . 13 (0[,)+∞) ⊆ ℝ
48 0xr 10030 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 ∈ ℝ*
4948a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → 0 ∈ ℝ*)
50 pnfxr 10036 . . . . . . . . . . . . . . 15 +∞ ∈ ℝ*
5150a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → +∞ ∈ ℝ*)
5232, 7, 39omexrcl 40025 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ ℝ*)
53 iccgelb 12172 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ (0[,]+∞)) → 0 ≤ (𝑂‘(𝐸𝑛)))
5449, 51, 40, 53syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → 0 ≤ (𝑂‘(𝐸𝑛)))
5512ralrimiva 2960 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → ∀𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
56 iunss 4527 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ( 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋 ↔ ∀𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
5755, 56sylibr 224 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
5857ad2antrr 761 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ 𝑋)
5932, 7, 58omexrcl 40025 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ*)
60 ssiun2 4529 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛𝑍 → (𝐸𝑛) ⊆ 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))
6137, 60syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝐸𝑛) ⊆ 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))
6232, 7, 58, 61omessle 40016 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ≤ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))
6318ltpnfd 11899 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < +∞)
6463ad2antrr 761 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < +∞)
6552, 59, 51, 62, 64xrlelttrd 11935 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) < +∞)
6649, 51, 52, 54, 65elicod 12166 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ (0[,)+∞))
6747, 66sseldi 3581 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ ℝ)
6846, 67fsumrecl 14398 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ ℝ)
69 omeiunltfirp.y . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑌 ∈ ℝ+)
7069rpred 11816 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑌 ∈ ℝ)
7170adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑌 ∈ ℝ)
7268, 71readdcld 10013 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌) ∈ ℝ)
7372rexrd 10033 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌) ∈ ℝ*)
7473adantr 481 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))) → (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌) ∈ ℝ*)
75 simpr 477 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
7666, 41fmptd 6340 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))):𝑧⟶(0[,)+∞))
7746, 76sge0fsum 39908 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = Σ𝑘𝑧 ((𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))‘𝑘))
78 eqidd 2622 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑧) → (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) = (𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))
79 fveq2 6148 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝑘 → (𝐸𝑛) = (𝐸𝑘))
8079fveq2d 6152 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝑘 → (𝑂‘(𝐸𝑛)) = (𝑂‘(𝐸𝑘)))
8180adantl 482 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑧) ∧ 𝑛 = 𝑘) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) = (𝑂‘(𝐸𝑘)))
82 simpr 477 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑧) → 𝑘𝑧)
83 fvex 6158 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑂‘(𝐸𝑘)) ∈ V
8483a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑘)) ∈ V)
8578, 81, 82, 84fvmptd 6245 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑧) → ((𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))‘𝑘) = (𝑂‘(𝐸𝑘)))
8685sumeq2dv 14367 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → Σ𝑘𝑧 ((𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))‘𝑘) = Σ𝑘𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑘)))
87 fveq2 6148 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 𝑛 → (𝐸𝑘) = (𝐸𝑛))
8887fveq2d 6152 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑛 → (𝑂‘(𝐸𝑘)) = (𝑂‘(𝐸𝑛)))
8988cbvsumv 14360 . . . . . . . . . . . 12 Σ𝑘𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑘)) = Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛))
9089a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → Σ𝑘𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑘)) = Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)))
9177, 86, 903eqtrd 2659 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)))
9269adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑌 ∈ ℝ+)
9368, 92ltaddrpd 11849 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
9491, 93eqbrtrd 4635 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
9594adantr 481 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
9630, 44, 74, 75, 95xrlttrd 11934 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
9721, 28, 96syl2anc 692 . . . . . 6 (((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧))) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
9897ex 450 . . . . 5 ((𝜑𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → ((𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ^‘((𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) ↾ 𝑧)) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌)))
9998adantlr 750 . . . 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)))
10099reximdva 3011 . . 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)))
10120, 100mpd 15 . 2 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
102 simpl 473 . . 3 ((𝜑 ∧ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → 𝜑)
103 simpr 477 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞)
1043a1i 11 . . . . . 6 (𝜑𝑍 ∈ V)
105104, 15sge0repnf 39907 . . . . 5 (𝜑 → ((Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ ↔ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞))
106105adantr 481 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → ((Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ ↔ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞))
107103, 106mpbird 247 . . 3 ((𝜑 ∧ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ)
108 nfv 1840 . . . . . 6 𝑛𝜑
109 nfcv 2761 . . . . . . . 8 𝑛Σ^
110 nfmpt1 4707 . . . . . . . 8 𝑛(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))
111109, 110nffv 6155 . . . . . . 7 𝑛^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))))
112 nfcv 2761 . . . . . . 7 𝑛
113111, 112nfel 2773 . . . . . 6 𝑛^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ
114108, 113nfan 1825 . . . . 5 𝑛(𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ)
1153a1i 11 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) → 𝑍 ∈ V)
11613adantlr 750 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑛𝑍) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ (0[,]+∞))
11769adantr 481 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) → 𝑌 ∈ ℝ+)
118 simpr 477 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) → (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ)
119114, 115, 116, 117, 118sge0ltfirpmpt 39929 . . . 4 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌))
12018ad3antrrr 765 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) < ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌)) → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ∈ ℝ)
121118ad2antrr 761 . . . . . . 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)
12272ad4ant13 1289 . . . . . . 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)
123 nfcv 2761 . . . . . . . . 9 𝑛𝐸
124108, 123, 5, 7, 1, 8omeiunle 40035 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ≤ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))))
125124ad3antrrr 765 . . . . . . 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)))))
126 simpr 477 . . . . . . . 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))
127 simpll 789 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝜑)
128 fveq2 6148 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = 𝑚 → (𝐸𝑛) = (𝐸𝑚))
129128fveq2d 6152 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = 𝑚 → (𝑂‘(𝐸𝑛)) = (𝑂‘(𝐸𝑚)))
130129cbvmptv 4710 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛))) = (𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))
131130fveq2i 6151 . . . . . . . . . . . . . 14 ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚))))
132131eleq1i 2689 . . . . . . . . . . . . 13 ((Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ ↔ (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))) ∈ ℝ)
133132biimpi 206 . . . . . . . . . . . 12 ((Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ → (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))) ∈ ℝ)
134133ad2antlr 762 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))) ∈ ℝ)
135 simpr 477 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin))
13645adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑧 ∈ Fin)
13766adantllr 754 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑛𝑧) → (𝑂‘(𝐸𝑛)) ∈ (0[,)+∞))
138136, 137sge0fsummpt 39911 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑚𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑚)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)))
139127, 134, 135, 138syl21anc 1322 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)))
140139oveq1d 6619 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → ((Σ^‘(𝑛𝑧 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) + 𝑌) = (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
141140adantr 481 . . . . . . . 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))
142126, 141breqtrd 4639 . . . . . . 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))
143120, 121, 122, 125, 142lelttrd 10139 . . . . . 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))
144143ex 450 . . . . 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)))
145144reximdva 3011 . . . 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)))
146119, 145mpd 15 . . 3 ((𝜑 ∧ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) ∈ ℝ) → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
147102, 107, 146syl2anc 692 . 2 ((𝜑 ∧ ¬ (Σ^‘(𝑛𝑍 ↦ (𝑂‘(𝐸𝑛)))) = +∞) → ∃𝑧 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)(𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) < (Σ𝑛𝑧 (𝑂‘(𝐸𝑛)) + 𝑌))
148101, 147pm2.61dan 831 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 384   = wceq 1480  wcel 1987  wral 2907  wrex 2908  Vcvv 3186  cin 3554  wss 3555  𝒫 cpw 4130   cuni 4402   ciun 4485   class class class wbr 4613  cmpt 4673  dom cdm 5074  cres 5076  wf 5843  cfv 5847  (class class class)co 6604  Fincfn 7899  cr 9879  0cc0 9880   + caddc 9883  +∞cpnf 10015  *cxr 10017   < clt 10018  cle 10019  cuz 11631  +crp 11776  [,)cico 12119  [,]cicc 12120  Σcsu 14350  Σ^csumge0 39883  OutMeascome 40007
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-ac2 9229  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-omul 7510  df-er 7687  df-map 7804  df-en 7900  df-dom 7901  df-sdom 7902  df-fin 7903  df-sup 8292  df-oi 8359  df-card 8709  df-acn 8712  df-ac 8883  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-ico 12123  df-icc 12124  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  df-sumge0 39884  df-ome 40008
This theorem is referenced by:  carageniuncllem2  40040
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