Theorem cvgratnnlemabsle 11709

Description: Lemma for cvgratnn 11713. (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 9464	. . . . . . 7 |- ( ph -> M e. ZZ )
3	2	peano2zd 9468	. . . . . 6 |- ( ph -> ( M + 1 ) e. ZZ )
4		cvgratnn.n	. . . . . . 7 |- ( ph -> N e. ( ZZ>= ` M ) )
5		eluzelz 9627	. . . . . . 7 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> N e. ZZ )
6	4, 5	syl 14	. . . . . 6 |- ( ph -> N e. ZZ )
7	3, 6	fzfigd 10540	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( M + 1 ) ... N ) e. Fin )
8		fveq2 5561	. . . . . . 7 |- ( k = i -> ( F ` k ) = ( F ` i ) )
9	8	eleq1d 2265	. . . . . 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 2570	. . . . . . 7 |- ( ph -> A. k e. NN ( F ` k ) e. CC )
12	11	adantr 276	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> A. k e. NN ( F ` k ) e. CC )
13		elfzelz 10117	. . . . . . . 8 |- ( i e. ( ( M + 1 ) ... N ) -> i e. ZZ )
14	13	adantl 277	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> i e. ZZ )
15		0red 8044	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 e. RR )
16	1	peano2nnd 9022	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( M + 1 ) e. NN )
17	16	adantr 276	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( M + 1 ) e. NN )
18	17	nnred 9020	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( M + 1 ) e. RR )
19	14	zred 9465	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> i e. RR )
20	16	nngt0d 9051	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> 0 < ( M + 1 ) )
21	20	adantr 276	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 < ( M + 1 ) )
22		elfzle1 10119	. . . . . . . . 9 |- ( i e. ( ( M + 1 ) ... N ) -> ( M + 1 ) <_ i )
23	22	adantl 277	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( M + 1 ) <_ i )
24	15, 18, 19, 21, 23	ltletrd 8467	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 < i )
25		elnnz 9353	. . . . . . 7 |- ( i e. NN <-> ( i e. ZZ /\ 0 < i ) )
26	14, 24, 25	sylanbrc 417	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> i e. NN )
27	9, 12, 26	rspcdva 2873	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( F ` i ) e. CC )
28	7, 27	fsumcl 11582	. . . 4 |- ( ph -> sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( F ` i ) e. CC )
29	28	abscld 11363	. . 3 |- ( ph -> ( abs ` sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( F ` i ) ) e. RR )
30	27	abscld 11363	. . . 4 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( abs ` ( F ` i ) ) e. RR )
31	7, 30	fsumrecl 11583	. . 3 |- ( ph -> sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( abs ` ( F ` i ) ) e. RR )
32		fveq2 5561	. . . . . . . . 9 |- ( k = M -> ( F ` k ) = ( F ` M ) )
33	32	eleq1d 2265	. . . . . . . 8 |- ( k = M -> ( ( F ` k ) e. CC <-> ( F ` M ) e. CC ) )
34	33, 11, 1	rspcdva 2873	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( F ` M ) e. CC )
35	34	adantr 276	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( F ` M ) e. CC )
36	35	abscld 11363	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( abs ` ( F ` M ) ) e. RR )
37		cvgratnn.3	. . . . . . 7 |- ( ph -> A e. RR )
38	37	adantr 276	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> A e. RR )
39	2	adantr 276	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M e. ZZ )
40	14, 39	zsubcld 9470	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( i - M ) e. ZZ )
41	1	adantr 276	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M e. NN )
42	41	nnred 9020	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M e. RR )
43	42	lep1d 8975	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M <_ ( M + 1 ) )
44	42, 18, 19, 43, 23	letrd 8167	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> M <_ i )
45	19, 42	subge0d 8579	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( 0 <_ ( i - M ) <-> M <_ i ) )
46	44, 45	mpbird 167	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 <_ ( i - M ) )
47		elnn0z 9356	. . . . . . 7 |- ( ( i - M ) e. NN0 <-> ( ( i - M ) e. ZZ /\ 0 <_ ( i - M ) ) )
48	40, 46, 47	sylanbrc 417	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( i - M ) e. NN0 )
49	38, 48	reexpcld 10799	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( A ^ ( i - M ) ) e. RR )
50	36, 49	remulcld 8074	. . . 4 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. ( A ^ ( i - M ) ) ) e. RR )
51	7, 50	fsumrecl 11583	. . 3 |- ( ph -> sum_ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. ( A ^ ( i - M ) ) ) e. RR )
52	7, 27	fsumabs 11647	. . 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 276	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> A < 1 )
55		cvgratnn.gt0	. . . . . 6 |- ( ph -> 0 < A )
56	55	adantr 276	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> 0 < A )
57	10	adantlr 477	. . . . 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 477	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) /\ k e. NN ) -> ( abs ` ( F ` ( k + 1 ) ) ) <_ ( A x. ( abs ` ( F ` k ) ) ) )
60		eluz2 9624	. . . . . 6 |- ( i e. ( ZZ>= ` M ) <-> ( M e. ZZ /\ i e. ZZ /\ M <_ i ) )
61	39, 14, 44, 60	syl3anbrc 1183	. . . . 5 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> i e. ( ZZ>= ` M ) )
62	38, 54, 56, 57, 59, 41, 61	cvgratnnlemmn 11707	. . . 4 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( abs ` ( F ` i ) ) <_ ( ( abs ` ( F ` M ) ) x. ( A ^ ( i - M ) ) ) )
63	7, 30, 50, 62	fsumle 11645	. . 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 8167	. 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 11363	. . . 4 |- ( ph -> ( abs ` ( F ` M ) ) e. RR )
66	65	recnd 8072	. . 3 |- ( ph -> ( abs ` ( F ` M ) ) e. CC )
67	38	recnd 8072	. . . 4 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> A e. CC )
68	67, 48	expcld 10782	. . 3 |- ( ( ph /\ i e. ( ( M + 1 ) ... N ) ) -> ( A ^ ( i - M ) ) e. CC )
69	7, 66, 68	fsummulc2 11630	. 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 4062	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 104   = wceq 1364   e. wcel 2167   A.wral 2475   class class class wbr 4034   ` cfv 5259  (class class class)co 5925   CCcc 7894   RRcr 7895   0cc0 7896   1c1 7897   + caddc 7899   x. cmul 7901   < clt 8078   <_ cle 8079   - cmin 8214   NNcn 9007   NN0cn0 9266   ZZcz 9343   ZZ>=cuz 9618   ...cfz 10100   ^cexp 10647   abscabs 11179   sum_csu 11535

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4149  ax-sep 4152  ax-nul 4160  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-setind 4574  ax-iinf 4625  ax-cnex 7987  ax-resscn 7988  ax-1cn 7989  ax-1re 7990  ax-icn 7991  ax-addcl 7992  ax-addrcl 7993  ax-mulcl 7994  ax-mulrcl 7995  ax-addcom 7996  ax-mulcom 7997  ax-addass 7998  ax-mulass 7999  ax-distr 8000  ax-i2m1 8001  ax-0lt1 8002  ax-1rid 8003  ax-0id 8004  ax-rnegex 8005  ax-precex 8006  ax-cnre 8007  ax-pre-ltirr 8008  ax-pre-ltwlin 8009  ax-pre-lttrn 8010  ax-pre-apti 8011  ax-pre-ltadd 8012  ax-pre-mulgt0 8013  ax-pre-mulext 8014  ax-arch 8015  ax-caucvg 8016

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-nel 2463  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3452  df-if 3563  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-tr 4133  df-id 4329  df-po 4332  df-iso 4333  df-iord 4402  df-on 4404  df-ilim 4405  df-suc 4407  df-iom 4628  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-isom 5268  df-riota 5880  df-ov 5928  df-oprab 5929  df-mpo 5930  df-1st 6207  df-2nd 6208  df-recs 6372  df-irdg 6437  df-frec 6458  df-1o 6483  df-oadd 6487  df-er 6601  df-en 6809  df-dom 6810  df-fin 6811  df-pnf 8080  df-mnf 8081  df-xr 8082  df-ltxr 8083  df-le 8084  df-sub 8216  df-neg 8217  df-reap 8619  df-ap 8626  df-div 8717  df-inn 9008  df-2 9066  df-3 9067  df-4 9068  df-n0 9267  df-z 9344  df-uz 9619  df-q 9711  df-rp 9746  df-ico 9986  df-fz 10101  df-fzo 10235  df-seqfrec 10557  df-exp 10648  df-ihash 10885  df-cj 11024  df-re 11025  df-im 11026  df-rsqrt 11180  df-abs 11181  df-clim 11461  df-sumdc 11536

This theorem is referenced by:  cvgratnnlemrate  11712