Theorem serle 13417

Description: Comparison of partial sums of two infinite series of reals. (Contributed by NM, 27-Dec-2005.) (Revised by Mario Carneiro, 27-May-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
serge0.1	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
serge0.2	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
serle.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℝ)
serle.4	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ≤ (𝐺‘𝑘))

Assertion

Ref	Expression
serle	⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁) ≤ (seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁))

Distinct variable groups:   𝑘,𝐹   𝑘,𝐺   𝑘,𝑀   𝑘,𝑁   𝜑,𝑘

Proof of Theorem serle

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		serge0.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
2		fveq2 6663	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑘 → (𝐺‘𝑥) = (𝐺‘𝑘))
3		fveq2 6663	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑘 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑘))
4	2, 3	oveq12d 7166	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑘 → ((𝐺‘𝑥) − (𝐹‘𝑥)) = ((𝐺‘𝑘) − (𝐹‘𝑘)))
5		eqid 2819	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ V ↦ ((𝐺‘𝑥) − (𝐹‘𝑥))) = (𝑥 ∈ V ↦ ((𝐺‘𝑥) − (𝐹‘𝑥)))
6		ovex 7181	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺‘𝑘) − (𝐹‘𝑘)) ∈ V
7	4, 5, 6	fvmpt 6761	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ V → ((𝑥 ∈ V ↦ ((𝐺‘𝑥) − (𝐹‘𝑥)))‘𝑘) = ((𝐺‘𝑘) − (𝐹‘𝑘)))
8	7	elv 3498	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ V ↦ ((𝐺‘𝑥) − (𝐹‘𝑥)))‘𝑘) = ((𝐺‘𝑘) − (𝐹‘𝑘))
9		serle.3	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℝ)
10		serge0.2	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
11	9, 10	resubcld 11060	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝐺‘𝑘) − (𝐹‘𝑘)) ∈ ℝ)
12	8, 11	eqeltrid 2915	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝑥 ∈ V ↦ ((𝐺‘𝑥) − (𝐹‘𝑥)))‘𝑘) ∈ ℝ)
13		serle.4	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ≤ (𝐺‘𝑘))
14	9, 10	subge0d 11222	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (0 ≤ ((𝐺‘𝑘) − (𝐹‘𝑘)) ↔ (𝐹‘𝑘) ≤ (𝐺‘𝑘)))
15	13, 14	mpbird 259	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 0 ≤ ((𝐺‘𝑘) − (𝐹‘𝑘)))
16	15, 8	breqtrrdi 5099	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 0 ≤ ((𝑥 ∈ V ↦ ((𝐺‘𝑥) − (𝐹‘𝑥)))‘𝑘))
17	1, 12, 16	serge0 13416	. . 3 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ (seq𝑀( + , (𝑥 ∈ V ↦ ((𝐺‘𝑥) − (𝐹‘𝑥))))‘𝑁))
18	9	recnd 10661	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℂ)
19	10	recnd 10661	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
20	8	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝑥 ∈ V ↦ ((𝐺‘𝑥) − (𝐹‘𝑥)))‘𝑘) = ((𝐺‘𝑘) − (𝐹‘𝑘)))
21	1, 18, 19, 20	sersub 13405	. . 3 ⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , (𝑥 ∈ V ↦ ((𝐺‘𝑥) − (𝐹‘𝑥))))‘𝑁) = ((seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁) − (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁)))
22	17, 21	breqtrd 5083	. 2 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ ((seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁) − (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁)))
23		readdcl 10612	. . . . 5 ⊢ ((𝑘 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑘 + 𝑥) ∈ ℝ)
24	23	adantl 484	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → (𝑘 + 𝑥) ∈ ℝ)
25	1, 9, 24	seqcl 13382	. . 3 ⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁) ∈ ℝ)
26	1, 10, 24	seqcl 13382	. . 3 ⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁) ∈ ℝ)
27	25, 26	subge0d 11222	. 2 ⊢ (𝜑 → (0 ≤ ((seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁) − (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁)) ↔ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁) ≤ (seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁)))
28	22, 27	mpbid 234	1 ⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁) ≤ (seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 398   = wceq 1531   ∈ wcel 2108  Vcvv 3493   class class class wbr 5057   ↦ cmpt 5137  ‘cfv 6348  (class class class)co 7148  ℝcr 10528  0cc0 10529   + caddc 10532   ≤ cle 10668   − cmin 10862  ℤ_≥cuz 12235  ...cfz 12884  seqcseq 13361

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1905  ax-6 1964  ax-7 2009  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2154  ax-12 2170  ax-ext 2791  ax-sep 5194  ax-nul 5201  ax-pow 5257  ax-pr 5320  ax-un 7453  ax-cnex 10585  ax-resscn 10586  ax-1cn 10587  ax-icn 10588  ax-addcl 10589  ax-addrcl 10590  ax-mulcl 10591  ax-mulrcl 10592  ax-mulcom 10593  ax-addass 10594  ax-mulass 10595  ax-distr 10596  ax-i2m1 10597  ax-1ne0 10598  ax-1rid 10599  ax-rnegex 10600  ax-rrecex 10601  ax-cnre 10602  ax-pre-lttri 10603  ax-pre-lttrn 10604  ax-pre-ltadd 10605  ax-pre-mulgt0 10606

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1083  df-3an 1084  df-tru 1534  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2064  df-mo 2616  df-eu 2648  df-clab 2798  df-cleq 2812  df-clel 2891  df-nfc 2961  df-ne 3015  df-nel 3122  df-ral 3141  df-rex 3142  df-reu 3143  df-rab 3145  df-v 3495  df-sbc 3771  df-csb 3882  df-dif 3937  df-un 3939  df-in 3941  df-ss 3950  df-pss 3952  df-nul 4290  df-if 4466  df-pw 4539  df-sn 4560  df-pr 4562  df-tp 4564  df-op 4566  df-uni 4831  df-iun 4912  df-br 5058  df-opab 5120  df-mpt 5138  df-tr 5164  df-id 5453  df-eprel 5458  df-po 5467  df-so 5468  df-fr 5507  df-we 5509  df-xp 5554  df-rel 5555  df-cnv 5556  df-co 5557  df-dm 5558  df-rn 5559  df-res 5560  df-ima 5561  df-pred 6141  df-ord 6187  df-on 6188  df-lim 6189  df-suc 6190  df-iota 6307  df-fun 6350  df-fn 6351  df-f 6352  df-f1 6353  df-fo 6354  df-f1o 6355  df-fv 6356  df-riota 7106  df-ov 7151  df-oprab 7152  df-mpo 7153  df-om 7573  df-1st 7681  df-2nd 7682  df-wrecs 7939  df-recs 8000  df-rdg 8038  df-er 8281  df-en 8502  df-dom 8503  df-sdom 8504  df-pnf 10669  df-mnf 10670  df-xr 10671  df-ltxr 10672  df-le 10673  df-sub 10864  df-neg 10865  df-nn 11631  df-n0 11890  df-z 11974  df-uz 12236  df-fz 12885  df-fzo 13026  df-seq 13362

This theorem is referenced by:  iserle  15008  cvgcmpub  15164  ioombl1lem4  24154  stirlinglem10  42359