Theorem cvgratnnlemabsle 10908

Description: Lemma for cvgratnn 10912. (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 8857	. . . . . . 7 |- ( ph -> M e. ZZ )
3	2	peano2zd 8861	. . . . . 6 |- ( ph -> ( M + 1 ) e. ZZ )
4		cvgratnn.n	. . . . . . 7 |- ( ph -> N e. ( ZZ>= ` M ) )
5		eluzelz 9018	. . . . . . 7 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> N e. ZZ )
6	4, 5	syl 14	. . . . . 6 |- ( ph -> N e. ZZ )
7	3, 6	fzfigd 9826	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( M + 1 ) ... N ) e. Fin )
8		fveq2 5299	. . . . . . 7 |- ( k = i -> ( F ` k ) = ( F ` i ) )
9	8	eleq1d 2156	. . . . . 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 2446	. . . . . . 7 |- ( ph -> A. k e. NN ( F ` k ) e. CC )
12	11	adantr 270	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> A. k e. NN ( F ` k ) e. CC )
13		elfzelz 9430	. . . . . . . 8 |- ( i e. ( ( M + 1 ) ... N ) -> i e. ZZ )
14	13	adantl 271	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> i e. ZZ )
15		0red 7479	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 e. RR )
16	1	peano2nnd 8427	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( M + 1 ) e. NN )
17	16	adantr 270	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( M + 1 ) e. NN )
18	17	nnred 8425	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( M + 1 ) e. RR )
19	14	zred 8858	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> i e. RR )
20	16	nngt0d 8456	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> 0 < ( M + 1 ) )
21	20	adantr 270	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 < ( M + 1 ) )
22		elfzle1 9431	. . . . . . . . 9 |- ( i e. ( ( M + 1 ) ... N ) -> ( M + 1 ) <_ i )
23	22	adantl 271	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( M + 1 ) <_ i )
24	15, 18, 19, 21, 23	ltletrd 7891	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 < i )
25		elnnz 8750	. . . . . . 7 |- ( i e. NN <-> ( i e. ZZ /\ 0 < i ) )
26	14, 24, 25	sylanbrc 408	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> i e. NN )
27	9, 12, 26	rspcdva 2727	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( F ` i ) e. CC )
28	7, 27	fsumcl 10781	. . . 4 |- ( ph -> sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( F ` i ) e. CC )
29	28	abscld 10602	. . 3 |- ( ph -> ( abs ` sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( F ` i ) ) e. RR )
30	27	abscld 10602	. . . 4 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( abs ` ( F ` i ) ) e. RR )
31	7, 30	fsumrecl 10782	. . 3 |- ( ph -> sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( abs ` ( F ` i ) ) e. RR )
32		fveq2 5299	. . . . . . . . 9 |- ( k = M -> ( F ` k ) = ( F ` M ) )
33	32	eleq1d 2156	. . . . . . . 8 |- ( k = M -> ( ( F ` k ) e. CC <-> ( F ` M ) e. CC ) )
34	33, 11, 1	rspcdva 2727	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( F ` M ) e. CC )
35	34	adantr 270	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( F ` M ) e. CC )
36	35	abscld 10602	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( abs ` ( F ` M ) ) e. RR )
37		cvgratnn.3	. . . . . . 7 |- ( ph -> A e. RR )
38	37	adantr 270	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> A e. RR )
39	2	adantr 270	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M e. ZZ )
40	14, 39	zsubcld 8863	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( i - M ) e. ZZ )
41	1	adantr 270	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M e. NN )
42	41	nnred 8425	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M e. RR )
43	42	lep1d 8382	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M <_ ( M + 1 ) )
44	42, 18, 19, 43, 23	letrd 7597	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M <_ i )
45	19, 42	subge0d 8002	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( 0 <_ ( i - M ) <-> M <_ i ) )
46	44, 45	mpbird 165	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 <_ ( i - M ) )
47		elnn0z 8753	. . . . . . 7 |- ( ( i - M ) e. NN0 <-> ( ( i - M ) e. ZZ /\ 0 <_ ( i - M ) ) )
48	40, 46, 47	sylanbrc 408	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( i - M ) e. NN0 )
49	38, 48	reexpcld 10091	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( A ^ ( i - M ) ) e. RR )
50	36, 49	remulcld 7508	. . . 4 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. ( A ^ ( i - M ) ) ) e. RR )
51	7, 50	fsumrecl 10782	. . 3 |- ( ph -> sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. ( A ^ ( i - M ) ) ) e. RR )
52	7, 27	fsumabs 10846	. . 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 270	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> A < 1 )
55		cvgratnn.gt0	. . . . . 6 |- ( ph -> 0 < A )
56	55	adantr 270	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 < A )
57	10	adantlr 461	. . . . 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 461	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) /\ k e. NN ) -> ( abs ` ( F ` ( k + 1 ) ) ) <_ ( A x. ( abs ` ( F ` k ) ) ) )
60		eluz2 9015	. . . . . 6 |- ( i e. ( ZZ>= ` M ) <-> ( M e. ZZ /\ i e. ZZ /\ M <_ i ) )
61	39, 14, 44, 60	syl3anbrc 1127	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> i e. ( ZZ>= ` M ) )
62	38, 54, 56, 57, 59, 41, 61	cvgratnnlemmn 10906	. . . 4 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( abs ` ( F ` i ) ) <_ ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. ( A ^ ( i - M ) ) ) )
63	7, 30, 50, 62	fsumle 10844	. . 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 7597	. 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 10602	. . . 4 |- ( ph -> ( abs ` ( F ` M ) ) e. RR )
66	65	recnd 7506	. . 3 |- ( ph -> ( abs ` ( F ` M ) ) e. CC )
67	38	recnd 7506	. . . 4 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> A e. CC )
68	67, 48	expcld 10074	. . 3 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( A ^ ( i - M ) ) e. CC )
69	7, 66, 68	fsummulc2 10829	. 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 3869	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 102   = wceq 1289   e. wcel 1438   A.wral 2359   class class class wbr 3843   ` cfv 5010  (class class class)co 5644   CCcc 7338   RRcr 7339   0cc0 7340   1c1 7341   + caddc 7343   x. cmul 7345   < clt 7512   <_ cle 7513   - cmin 7643   NNcn 8412   NN0cn0 8663   ZZcz 8740   ZZ>=cuz 9009   ...cfz 9414   ^cexp 9942   abscabs 10418   sum_csu 10729

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 579  ax-in2 580  ax-io 665  ax-5 1381  ax-7 1382  ax-gen 1383  ax-ie1 1427  ax-ie2 1428  ax-8 1440  ax-10 1441  ax-11 1442  ax-i12 1443  ax-bndl 1444  ax-4 1445  ax-13 1449  ax-14 1450  ax-17 1464  ax-i9 1468  ax-ial 1472  ax-i5r 1473  ax-ext 2070  ax-coll 3952  ax-sep 3955  ax-nul 3963  ax-pow 4007  ax-pr 4034  ax-un 4258  ax-setind 4351  ax-iinf 4401  ax-cnex 7426  ax-resscn 7427  ax-1cn 7428  ax-1re 7429  ax-icn 7430  ax-addcl 7431  ax-addrcl 7432  ax-mulcl 7433  ax-mulrcl 7434  ax-addcom 7435  ax-mulcom 7436  ax-addass 7437  ax-mulass 7438  ax-distr 7439  ax-i2m1 7440  ax-0lt1 7441  ax-1rid 7442  ax-0id 7443  ax-rnegex 7444  ax-precex 7445  ax-cnre 7446  ax-pre-ltirr 7447  ax-pre-ltwlin 7448  ax-pre-lttrn 7449  ax-pre-apti 7450  ax-pre-ltadd 7451  ax-pre-mulgt0 7452  ax-pre-mulext 7453  ax-arch 7454  ax-caucvg 7455

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 781  df-3or 925  df-3an 926  df-tru 1292  df-fal 1295  df-nf 1395  df-sb 1693  df-eu 1951  df-mo 1952  df-clab 2075  df-cleq 2081  df-clel 2084  df-nfc 2217  df-ne 2256  df-nel 2351  df-ral 2364  df-rex 2365  df-reu 2366  df-rmo 2367  df-rab 2368  df-v 2621  df-sbc 2841  df-csb 2934  df-dif 3001  df-un 3003  df-in 3005  df-ss 3012  df-nul 3287  df-if 3392  df-pw 3429  df-sn 3450  df-pr 3451  df-op 3453  df-uni 3652  df-int 3687  df-iun 3730  df-br 3844  df-opab 3898  df-mpt 3899  df-tr 3935  df-id 4118  df-po 4121  df-iso 4122  df-iord 4191  df-on 4193  df-ilim 4194  df-suc 4196  df-iom 4404  df-xp 4442  df-rel 4443  df-cnv 4444  df-co 4445  df-dm 4446  df-rn 4447  df-res 4448  df-ima 4449  df-iota 4975  df-fun 5012  df-fn 5013  df-f 5014  df-f1 5015  df-fo 5016  df-f1o 5017  df-fv 5018  df-isom 5019  df-riota 5600  df-ov 5647  df-oprab 5648  df-mpt2 5649  df-1st 5903  df-2nd 5904  df-recs 6062  df-irdg 6127  df-frec 6148  df-1o 6173  df-oadd 6177  df-er 6282  df-en 6448  df-dom 6449  df-fin 6450  df-pnf 7514  df-mnf 7515  df-xr 7516  df-ltxr 7517  df-le 7518  df-sub 7645  df-neg 7646  df-reap 8042  df-ap 8049  df-div 8130  df-inn 8413  df-2 8471  df-3 8472  df-4 8473  df-n0 8664  df-z 8741  df-uz 9010  df-q 9095  df-rp 9125  df-ico 9302  df-fz 9415  df-fzo 9542  df-iseq 9841  df-seq3 9842  df-exp 9943  df-ihash 10172  df-cj 10264  df-re 10265  df-im 10266  df-rsqrt 10419  df-abs 10420  df-clim 10654  df-isum 10730

This theorem is referenced by:  cvgratnnlemrate  10911