Theorem climserile 10557

Description: The partial sums of a converging infinite series with nonnegative terms are bounded by its limit. (Contributed by Jim Kingdon, 22-Aug-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
clim2ser.1	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
climserile.2	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝑍)
climserile.3	⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹, ℂ) ⇝ 𝐴)
climserile.4	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
climserile.5	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 0 ≤ (𝐹‘𝑘))

Assertion

Ref	Expression
climserile	⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹, ℂ)‘𝑁) ≤ 𝐴)

Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝐹   𝑘,𝑀   𝑘,𝑁   𝜑,𝑘   𝑘,𝑍

Proof of Theorem climserile

Dummy variables 𝑗 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		clim2ser.1	. 2 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
2		climserile.2	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝑍)
3		climserile.3	. 2 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹, ℂ) ⇝ 𝐴)
4	2, 1	syl6eleq 2175	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
5		eluzel2 8919	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ∈ ℤ)
6	4, 5	syl 14	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
7		climserile.4	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
8	1, 6, 7	iserfre 9769	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹, ℝ):𝑍⟶ℝ)
9		cnex 7369	. . . . . . 7 ⊢ ℂ ∈ V
10	9	a1i 9	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ℂ ∈ V)
11		ax-resscn 7340	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
12	11	a1i 9	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ℝ ⊆ ℂ)
13	1	eleq2i 2149	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 ↔ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
14	13, 7	sylan2br 282	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
15		readdcl 7371	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑘 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑘 + 𝑥) ∈ ℝ)
16	15	adantl 271	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ)) → (𝑘 + 𝑥) ∈ ℝ)
17		addcl 7370	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (𝑘 + 𝑥) ∈ ℂ)
18	17	adantl 271	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ)) → (𝑘 + 𝑥) ∈ ℂ)
19	6, 10, 12, 14, 16, 18	iseqss 9760	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹, ℝ) = seq𝑀( + , 𝐹, ℂ))
20	19	feq1d 5102	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹, ℝ):𝑍⟶ℝ ↔ seq𝑀( + , 𝐹, ℂ):𝑍⟶ℝ))
21	8, 20	mpbid 145	. . 3 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹, ℂ):𝑍⟶ℝ)
22	21	ffvelrnda 5379	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (seq𝑀( + , 𝐹, ℂ)‘𝑗) ∈ ℝ)
23	1	peano2uzs 8967	. . . . 5 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 → (𝑗 + 1) ∈ 𝑍)
24		fveq2 5253	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = (𝑗 + 1) → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘(𝑗 + 1)))
25	24	breq2d 3823	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 = (𝑗 + 1) → (0 ≤ (𝐹‘𝑘) ↔ 0 ≤ (𝐹‘(𝑗 + 1))))
26	25	imbi2d 228	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = (𝑗 + 1) → ((𝜑 → 0 ≤ (𝐹‘𝑘)) ↔ (𝜑 → 0 ≤ (𝐹‘(𝑗 + 1)))))
27		climserile.5	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 0 ≤ (𝐹‘𝑘))
28	27	expcom 114	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 → (𝜑 → 0 ≤ (𝐹‘𝑘)))
29	26, 28	vtoclga 2675	. . . . . 6 ⊢ ((𝑗 + 1) ∈ 𝑍 → (𝜑 → 0 ≤ (𝐹‘(𝑗 + 1))))
30	29	impcom 123	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 + 1) ∈ 𝑍) → 0 ≤ (𝐹‘(𝑗 + 1)))
31	23, 30	sylan2 280	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → 0 ≤ (𝐹‘(𝑗 + 1)))
32	24	eleq1d 2151	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = (𝑗 + 1) → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ↔ (𝐹‘(𝑗 + 1)) ∈ ℝ))
33	32	imbi2d 228	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 = (𝑗 + 1) → ((𝜑 → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ) ↔ (𝜑 → (𝐹‘(𝑗 + 1)) ∈ ℝ)))
34	7	expcom 114	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 → (𝜑 → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ))
35	33, 34	vtoclga 2675	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑗 + 1) ∈ 𝑍 → (𝜑 → (𝐹‘(𝑗 + 1)) ∈ ℝ))
36	35	impcom 123	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 + 1) ∈ 𝑍) → (𝐹‘(𝑗 + 1)) ∈ ℝ)
37	23, 36	sylan2 280	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (𝐹‘(𝑗 + 1)) ∈ ℝ)
38	22, 37	addge01d 7910	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (0 ≤ (𝐹‘(𝑗 + 1)) ↔ (seq𝑀( + , 𝐹, ℂ)‘𝑗) ≤ ((seq𝑀( + , 𝐹, ℂ)‘𝑗) + (𝐹‘(𝑗 + 1)))))
39	31, 38	mpbid 145	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (seq𝑀( + , 𝐹, ℂ)‘𝑗) ≤ ((seq𝑀( + , 𝐹, ℂ)‘𝑗) + (𝐹‘(𝑗 + 1))))
40		simpr 108	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → 𝑗 ∈ 𝑍)
41	40, 1	syl6eleq 2175	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
42	14	adantlr 461	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
43	42	recnd 7419	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
44	17	adantl 271	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ)) → (𝑘 + 𝑥) ∈ ℂ)
45	41, 43, 44	iseqp1 9757	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (seq𝑀( + , 𝐹, ℂ)‘(𝑗 + 1)) = ((seq𝑀( + , 𝐹, ℂ)‘𝑗) + (𝐹‘(𝑗 + 1))))
46	39, 45	breqtrrd 3837	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (seq𝑀( + , 𝐹, ℂ)‘𝑗) ≤ (seq𝑀( + , 𝐹, ℂ)‘(𝑗 + 1)))
47	1, 2, 3, 22, 46	climub 10556	1 ⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹, ℂ)‘𝑁) ≤ 𝐴)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 102   = wceq 1285   ∈ wcel 1434  Vcvv 2612   ⊆ wss 2984   class class class wbr 3811  ⟶wf 4965  ‘cfv 4969  (class class class)co 5591  ℂcc 7251  ℝcr 7252  0cc0 7253  1c1 7254   + caddc 7256   ≤ cle 7426  ℤcz 8646  ℤ_≥cuz 8914  seqcseq 9740   ⇝ cli 10491

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 577  ax-in2 578  ax-io 663  ax-5 1377  ax-7 1378  ax-gen 1379  ax-ie1 1423  ax-ie2 1424  ax-8 1436  ax-10 1437  ax-11 1438  ax-i12 1439  ax-bndl 1440  ax-4 1441  ax-13 1445  ax-14 1446  ax-17 1460  ax-i9 1464  ax-ial 1468  ax-i5r 1469  ax-ext 2065  ax-coll 3919  ax-sep 3922  ax-nul 3930  ax-pow 3974  ax-pr 4000  ax-un 4224  ax-setind 4316  ax-iinf 4366  ax-cnex 7339  ax-resscn 7340  ax-1cn 7341  ax-1re 7342  ax-icn 7343  ax-addcl 7344  ax-addrcl 7345  ax-mulcl 7346  ax-mulrcl 7347  ax-addcom 7348  ax-mulcom 7349  ax-addass 7350  ax-mulass 7351  ax-distr 7352  ax-i2m1 7353  ax-0lt1 7354  ax-1rid 7355  ax-0id 7356  ax-rnegex 7357  ax-precex 7358  ax-cnre 7359  ax-pre-ltirr 7360  ax-pre-ltwlin 7361  ax-pre-lttrn 7362  ax-pre-apti 7363  ax-pre-ltadd 7364  ax-pre-mulgt0 7365  ax-pre-mulext 7366  ax-arch 7367  ax-caucvg 7368

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 777  df-3or 921  df-3an 922  df-tru 1288  df-fal 1291  df-nf 1391  df-sb 1688  df-eu 1946  df-mo 1947  df-clab 2070  df-cleq 2076  df-clel 2079  df-nfc 2212  df-ne 2250  df-nel 2345  df-ral 2358  df-rex 2359  df-reu 2360  df-rmo 2361  df-rab 2362  df-v 2614  df-sbc 2827  df-csb 2920  df-dif 2986  df-un 2988  df-in 2990  df-ss 2997  df-nul 3270  df-if 3374  df-pw 3408  df-sn 3428  df-pr 3429  df-op 3431  df-uni 3628  df-int 3663  df-iun 3706  df-br 3812  df-opab 3866  df-mpt 3867  df-tr 3902  df-id 4084  df-po 4087  df-iso 4088  df-iord 4157  df-on 4159  df-ilim 4160  df-suc 4162  df-iom 4369  df-xp 4407  df-rel 4408  df-cnv 4409  df-co 4410  df-dm 4411  df-rn 4412  df-res 4413  df-ima 4414  df-iota 4934  df-fun 4971  df-fn 4972  df-f 4973  df-f1 4974  df-fo 4975  df-f1o 4976  df-fv 4977  df-riota 5547  df-ov 5594  df-oprab 5595  df-mpt2 5596  df-1st 5846  df-2nd 5847  df-recs 6002  df-frec 6088  df-pnf 7427  df-mnf 7428  df-xr 7429  df-ltxr 7430  df-le 7431  df-sub 7558  df-neg 7559  df-reap 7952  df-ap 7959  df-div 8038  df-inn 8317  df-2 8375  df-3 8376  df-4 8377  df-n0 8566  df-z 8647  df-uz 8915  df-rp 9030  df-fz 9320  df-iseq 9741  df-iexp 9792  df-cj 10103  df-re 10104  df-im 10105  df-rsqrt 10258  df-abs 10259  df-clim 10492

This theorem is referenced by: (None)