Theorem fprodle 11603

Description: If all the terms of two finite products are nonnegative and compare, so do the two products. (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Apr-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
fprodle.kph	|- F/ k ph
fprodle.a	|- ( ph -> A e. Fin )
fprodle.b	|- ( ( ph /\ k e. A ) -> B e. RR )
fprodle.0l3b	|- ( ( ph /\ k e. A ) -> 0 <_ B )
fprodle.c	|- ( ( ph /\ k e. A ) -> C e. RR )
fprodle.blec	|- ( ( ph /\ k e. A ) -> B <_ C )

Assertion

Ref	Expression
fprodle	|- ( ph -> prod_ k e. A B <_ prod_ k e. A C )

Distinct variable group:   A, k

Allowed substitution hints:   ph( k)   B( k)   C( k)

Proof of Theorem fprodle

Dummy variables y z w are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		prodeq1 11516	. . 3 |- ( w = (/) -> prod_ k e. w B = prod_ k e. (/) B )
2		prodeq1 11516	. . 3 |- ( w = (/) -> prod_ k e. w C = prod_ k e. (/) C )
3	1, 2	breq12d 4002	. 2 |- ( w = (/) -> ( prod_ k e. w B <_ prod_ k e. w C <-> prod_ k e. (/) B <_ prod_ k e. (/) C ) )
4		prodeq1 11516	. . 3 |- ( w = y -> prod_ k e. w B = prod_ k e. y B )
5		prodeq1 11516	. . 3 |- ( w = y -> prod_ k e. w C = prod_ k e. y C )
6	4, 5	breq12d 4002	. 2 |- ( w = y -> ( prod_ k e. w B <_ prod_ k e. w C <-> prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) )
7		prodeq1 11516	. . 3 |- ( w = ( y u. { z } ) -> prod_ k e. w B = prod_ k e. ( y u. { z } ) B )
8		prodeq1 11516	. . 3 |- ( w = ( y u. { z } ) -> prod_ k e. w C = prod_ k e. ( y u. { z } ) C )
9	7, 8	breq12d 4002	. 2 |- ( w = ( y u. { z } ) -> ( prod_ k e. w B <_ prod_ k e. w C <-> prod_ k e. ( y u. { z } ) B <_ prod_ k e. ( y u. { z } ) C ) )
10		prodeq1 11516	. . 3 |- ( w = A -> prod_ k e. w B = prod_ k e. A B )
11		prodeq1 11516	. . 3 |- ( w = A -> prod_ k e. w C = prod_ k e. A C )
12	10, 11	breq12d 4002	. 2 |- ( w = A -> ( prod_ k e. w B <_ prod_ k e. w C <-> prod_ k e. A B <_ prod_ k e. A C ) )
13		prod0 11548	. . . 4 |- prod_ k e. (/) B = 1
14		prod0 11548	. . . 4 |- prod_ k e. (/) C = 1
15	13, 14	eqtr4i 2194	. . 3 |- prod_ k e. (/) B = prod_ k e. (/) C
16		1re 7919	. . . . 5 |- 1 e. RR
17	13, 16	eqeltri 2243	. . . 4 |- prod_ k e. (/) B e. RR
18	17	eqlei 8013	. . 3 |- ( prod_ k e. (/) B = prod_ k e. (/) C -> prod_ k e. (/) B <_ prod_ k e. (/) C )
19	15, 18	mp1i 10	. 2 |- ( ph -> prod_ k e. (/) B <_ prod_ k e. (/) C )
20		fprodle.kph	. . . . . . . . 9 |- F/ k ph
21		nfv 1521	. . . . . . . . 9 |- F/ k y e. Fin
22	20, 21	nfan 1558	. . . . . . . 8 |- F/ k ( ph /\ y e. Fin )
23		nfv 1521	. . . . . . . 8 |- F/ k ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) )
24	22, 23	nfan 1558	. . . . . . 7 |- F/ k ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) )
25		simplr 525	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> y e. Fin )
26		simplll 528	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ k e. y ) -> ph )
27		simplrl 530	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ k e. y ) -> y C_ A )
28		simpr 109	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ k e. y ) -> k e. y )
29	27, 28	sseldd 3148	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ k e. y ) -> k e. A )
30		fprodle.b	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ k e. A ) -> B e. RR )
31	26, 29, 30	syl2anc 409	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ k e. y ) -> B e. RR )
32	24, 25, 31	fprodreclf 11577	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> prod_ k e. y B e. RR )
33	32	adantr 274	. . . . 5 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> prod_ k e. y B e. RR )
34		fprodle.c	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ k e. A ) -> C e. RR )
35	26, 29, 34	syl2anc 409	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ k e. y ) -> C e. RR )
36	24, 25, 35	fprodreclf 11577	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> prod_ k e. y C e. RR )
37	36	adantr 274	. . . . 5 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> prod_ k e. y C e. RR )
38		simpll 524	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ph )
39		simprr 527	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> z e. ( A \ y ) )
40	39	eldifad 3132	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> z e. A )
41	30	ex 114	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( k e. A -> B e. RR ) )
42	20, 41	ralrimi 2541	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> A. k e. A B e. RR )
43		nfv 1521	. . . . . . . . . 10 |- F/ z B e. RR
44		nfcsb1v 3082	. . . . . . . . . . 11 |- F/_ k [_ z / k ]_ B
45	44	nfel1 2323	. . . . . . . . . 10 |- F/ k [_ z / k ]_ B e. RR
46		csbeq1a 3058	. . . . . . . . . . 11 |- ( k = z -> B = [_ z / k ]_ B )
47	46	eleq1d 2239	. . . . . . . . . 10 |- ( k = z -> ( B e. RR <-> [_ z / k ]_ B e. RR ) )
48	43, 45, 47	cbvral 2692	. . . . . . . . 9 |- ( A. k e. A B e. RR <-> A. z e. A [_ z / k ]_ B e. RR )
49	42, 48	sylib 121	. . . . . . . 8 |- ( ph -> A. z e. A [_ z / k ]_ B e. RR )
50		rsp 2517	. . . . . . . 8 |- ( A. z e. A [_ z / k ]_ B e. RR -> ( z e. A -> [_ z / k ]_ B e. RR ) )
51	49, 50	syl 14	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( z e. A -> [_ z / k ]_ B e. RR ) )
52	38, 40, 51	sylc 62	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> [_ z / k ]_ B e. RR )
53	52	adantr 274	. . . . 5 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> [_ z / k ]_ B e. RR )
54	34	ex 114	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( k e. A -> C e. RR ) )
55	20, 54	ralrimi 2541	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> A. k e. A C e. RR )
56		nfv 1521	. . . . . . . . . 10 |- F/ z C e. RR
57		nfcsb1v 3082	. . . . . . . . . . 11 |- F/_ k [_ z / k ]_ C
58	57	nfel1 2323	. . . . . . . . . 10 |- F/ k [_ z / k ]_ C e. RR
59		csbeq1a 3058	. . . . . . . . . . 11 |- ( k = z -> C = [_ z / k ]_ C )
60	59	eleq1d 2239	. . . . . . . . . 10 |- ( k = z -> ( C e. RR <-> [_ z / k ]_ C e. RR ) )
61	56, 58, 60	cbvral 2692	. . . . . . . . 9 |- ( A. k e. A C e. RR <-> A. z e. A [_ z / k ]_ C e. RR )
62	55, 61	sylib 121	. . . . . . . 8 |- ( ph -> A. z e. A [_ z / k ]_ C e. RR )
63		rsp 2517	. . . . . . . 8 |- ( A. z e. A [_ z / k ]_ C e. RR -> ( z e. A -> [_ z / k ]_ C e. RR ) )
64	62, 63	syl 14	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( z e. A -> [_ z / k ]_ C e. RR ) )
65	38, 40, 64	sylc 62	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> [_ z / k ]_ C e. RR )
66	65	adantr 274	. . . . 5 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> [_ z / k ]_ C e. RR )
67		fprodle.0l3b	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ k e. A ) -> 0 <_ B )
68	26, 29, 67	syl2anc 409	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ k e. y ) -> 0 <_ B )
69	24, 25, 31, 68	fprodge0 11600	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> 0 <_ prod_ k e. y B )
70	69	adantr 274	. . . . 5 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> 0 <_ prod_ k e. y B )
71	67	ex 114	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> ( k e. A -> 0 <_ B ) )
72	20, 71	ralrimi 2541	. . . . . . . 8 |- ( ph -> A. k e. A 0 <_ B )
73	38, 72	syl 14	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> A. k e. A 0 <_ B )
74		nfcv 2312	. . . . . . . . 9 |- F/_ k 0
75		nfcv 2312	. . . . . . . . 9 |- F/_ k <_
76	74, 75, 44	nfbr 4035	. . . . . . . 8 |- F/ k 0 <_ [_ z / k ]_ B
77	46	breq2d 4001	. . . . . . . 8 |- ( k = z -> ( 0 <_ B <-> 0 <_ [_ z / k ]_ B ) )
78	76, 77	rspc 2828	. . . . . . 7 |- ( z e. A -> ( A. k e. A 0 <_ B -> 0 <_ [_ z / k ]_ B ) )
79	40, 73, 78	sylc 62	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> 0 <_ [_ z / k ]_ B )
80	79	adantr 274	. . . . 5 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> 0 <_ [_ z / k ]_ B )
81		simpr 109	. . . . 5 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C )
82	40	adantr 274	. . . . . 6 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> z e. A )
83		fprodle.blec	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ k e. A ) -> B <_ C )
84	83	ex 114	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( k e. A -> B <_ C ) )
85	20, 84	ralrimi 2541	. . . . . . 7 |- ( ph -> A. k e. A B <_ C )
86	85	ad3antrrr 489	. . . . . 6 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> A. k e. A B <_ C )
87	44, 75, 57	nfbr 4035	. . . . . . 7 |- F/ k [_ z / k ]_ B <_ [_ z / k ]_ C
88	46, 59	breq12d 4002	. . . . . . 7 |- ( k = z -> ( B <_ C <-> [_ z / k ]_ B <_ [_ z / k ]_ C ) )
89	87, 88	rspc 2828	. . . . . 6 |- ( z e. A -> ( A. k e. A B <_ C -> [_ z / k ]_ B <_ [_ z / k ]_ C ) )
90	82, 86, 89	sylc 62	. . . . 5 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> [_ z / k ]_ B <_ [_ z / k ]_ C )
91	33, 37, 53, 66, 70, 80, 81, 90	lemul12ad 8858	. . . 4 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> ( prod_ k e. y B x. [_ z / k ]_ B ) <_ ( prod_ k e. y C x. [_ z / k ]_ C ) )
92	39	eldifbd 3133	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> -. z e. y )
93	30	recnd 7948	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ k e. A ) -> B e. CC )
94	26, 29, 93	syl2anc 409	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ k e. y ) -> B e. CC )
95	52	recnd 7948	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> [_ z / k ]_ B e. CC )
96	24, 44, 25, 39, 92, 94, 46, 95	fprodsplitsn 11596	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> prod_ k e. ( y u. { z } ) B = ( prod_ k e. y B x. [_ z / k ]_ B ) )
97	35	recnd 7948	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ k e. y ) -> C e. CC )
98	65	recnd 7948	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> [_ z / k ]_ C e. CC )
99	24, 57, 25, 39, 92, 97, 59, 98	fprodsplitsn 11596	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> prod_ k e. ( y u. { z } ) C = ( prod_ k e. y C x. [_ z / k ]_ C ) )
100	96, 99	breq12d 4002	. . . . 5 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( prod_ k e. ( y u. { z } ) B <_ prod_ k e. ( y u. { z } ) C <-> ( prod_ k e. y B x. [_ z / k ]_ B ) <_ ( prod_ k e. y C x. [_ z / k ]_ C ) ) )
101	100	adantr 274	. . . 4 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> ( prod_ k e. ( y u. { z } ) B <_ prod_ k e. ( y u. { z } ) C <-> ( prod_ k e. y B x. [_ z / k ]_ B ) <_ ( prod_ k e. y C x. [_ z / k ]_ C ) ) )
102	91, 101	mpbird 166	. . 3 |- ( ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C ) -> prod_ k e. ( y u. { z } ) B <_ prod_ k e. ( y u. { z } ) C )
103	102	ex 114	. 2 |- ( ( ( ph /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( prod_ k e. y B <_ prod_ k e. y C -> prod_ k e. ( y u. { z } ) B <_ prod_ k e. ( y u. { z } ) C ) )
104		fprodle.a	. 2 |- ( ph -> A e. Fin )
105	3, 6, 9, 12, 19, 103, 104	findcard2sd 6870	1 |- ( ph -> prod_ k e. A B <_ prod_ k e. A C )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   <-> wb 104   = wceq 1348   F/wnf 1453   e. wcel 2141   A.wral 2448   [_csb 3049   \ cdif 3118   u. cun 3119   C_ wss 3121   (/)c0 3414   {csn 3583   class class class wbr 3989  (class class class)co 5853   Fincfn 6718   CCcc 7772   RRcr 7773   0cc0 7774   1c1 7775   x. cmul 7779   <_ cle 7955   prod_cprod 11513

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 609  ax-in2 610  ax-io 704  ax-5 1440  ax-7 1441  ax-gen 1442  ax-ie1 1486  ax-ie2 1487  ax-8 1497  ax-10 1498  ax-11 1499  ax-i12 1500  ax-bndl 1502  ax-4 1503  ax-17 1519  ax-i9 1523  ax-ial 1527  ax-i5r 1528  ax-13 2143  ax-14 2144  ax-ext 2152  ax-coll 4104  ax-sep 4107  ax-nul 4115  ax-pow 4160  ax-pr 4194  ax-un 4418  ax-setind 4521  ax-iinf 4572  ax-cnex 7865  ax-resscn 7866  ax-1cn 7867  ax-1re 7868  ax-icn 7869  ax-addcl 7870  ax-addrcl 7871  ax-mulcl 7872  ax-mulrcl 7873  ax-addcom 7874  ax-mulcom 7875  ax-addass 7876  ax-mulass 7877  ax-distr 7878  ax-i2m1 7879  ax-0lt1 7880  ax-1rid 7881  ax-0id 7882  ax-rnegex 7883  ax-precex 7884  ax-cnre 7885  ax-pre-ltirr 7886  ax-pre-ltwlin 7887  ax-pre-lttrn 7888  ax-pre-apti 7889  ax-pre-ltadd 7890  ax-pre-mulgt0 7891  ax-pre-mulext 7892  ax-arch 7893  ax-caucvg 7894

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 830  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1351  df-fal 1354  df-nf 1454  df-sb 1756  df-eu 2022  df-mo 2023  df-clab 2157  df-cleq 2163  df-clel 2166  df-nfc 2301  df-ne 2341  df-nel 2436  df-ral 2453  df-rex 2454  df-reu 2455  df-rmo 2456  df-rab 2457  df-v 2732  df-sbc 2956  df-csb 3050  df-dif 3123  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-nul 3415  df-if 3527  df-pw 3568  df-sn 3589  df-pr 3590  df-op 3592  df-uni 3797  df-int 3832  df-iun 3875  df-br 3990  df-opab 4051  df-mpt 4052  df-tr 4088  df-id 4278  df-po 4281  df-iso 4282  df-iord 4351  df-on 4353  df-ilim 4354  df-suc 4356  df-iom 4575  df-xp 4617  df-rel 4618  df-cnv 4619  df-co 4620  df-dm 4621  df-rn 4622  df-res 4623  df-ima 4624  df-iota 5160  df-fun 5200  df-fn 5201  df-f 5202  df-f1 5203  df-fo 5204  df-f1o 5205  df-fv 5206  df-isom 5207  df-riota 5809  df-ov 5856  df-oprab 5857  df-mpo 5858  df-1st 6119  df-2nd 6120  df-recs 6284  df-irdg 6349  df-frec 6370  df-1o 6395  df-oadd 6399  df-er 6513  df-en 6719  df-dom 6720  df-fin 6721  df-pnf 7956  df-mnf 7957  df-xr 7958  df-ltxr 7959  df-le 7960  df-sub 8092  df-neg 8093  df-reap 8494  df-ap 8501  df-div 8590  df-inn 8879  df-2 8937  df-3 8938  df-4 8939  df-n0 9136  df-z 9213  df-uz 9488  df-q 9579  df-rp 9611  df-ico 9851  df-fz 9966  df-fzo 10099  df-seqfrec 10402  df-exp 10476  df-ihash 10710  df-cj 10806  df-re 10807  df-im 10808  df-rsqrt 10962  df-abs 10963  df-clim 11242  df-proddc 11514

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