Theorem cvgratnnlemabsle 11692

Description: Lemma for cvgratnn 11696. (Contributed by Jim Kingdon, 21-Nov-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
cvgratnn.3	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
cvgratnn.4	⊢ (𝜑 → 𝐴 < 1)
cvgratnn.gt0	⊢ (𝜑 → 0 < 𝐴)
cvgratnn.6	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
cvgratnn.7	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (abs‘(𝐹‘(𝑘 + 1))) ≤ (𝐴 · (abs‘(𝐹‘𝑘))))
cvgratnn.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
cvgratnn.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))

Assertion

Ref	Expression
cvgratnnlemabsle	⊢ (𝜑 → (abs‘Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(𝐹‘𝑖)) ≤ ((abs‘(𝐹‘𝑀)) · Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(𝐴↑(𝑖 − 𝑀))))

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

Allowed substitution hint:   𝐴(𝑖)

Proof of Theorem cvgratnnlemabsle

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cvgratnn.m	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
2	1	nnzd 9447	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
3	2	peano2zd 9451	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑀 + 1) ∈ ℤ)
4		cvgratnn.n	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
5		eluzelz 9610	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
6	4, 5	syl 14	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
7	3, 6	fzfigd 10523	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑀 + 1)...𝑁) ∈ Fin)
8		fveq2 5558	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = 𝑖 → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑖))
9	8	eleq1d 2265	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = 𝑖 → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘𝑖) ∈ ℂ))
10		cvgratnn.6	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
11	10	ralrimiva 2570	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
12	11	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → ∀𝑘 ∈ ℕ (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
13		elfzelz 10100	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁) → 𝑖 ∈ ℤ)
14	13	adantl 277	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑖 ∈ ℤ)
15		0red 8027	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 0 ∈ ℝ)
16	1	peano2nnd 9005	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝑀 + 1) ∈ ℕ)
17	16	adantr 276	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (𝑀 + 1) ∈ ℕ)
18	17	nnred 9003	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (𝑀 + 1) ∈ ℝ)
19	14	zred 9448	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑖 ∈ ℝ)
20	16	nngt0d 9034	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 0 < (𝑀 + 1))
21	20	adantr 276	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 0 < (𝑀 + 1))
22		elfzle1 10102	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁) → (𝑀 + 1) ≤ 𝑖)
23	22	adantl 277	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (𝑀 + 1) ≤ 𝑖)
24	15, 18, 19, 21, 23	ltletrd 8450	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 0 < 𝑖)
25		elnnz 9336	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ ↔ (𝑖 ∈ ℤ ∧ 0 < 𝑖))
26	14, 24, 25	sylanbrc 417	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑖 ∈ ℕ)
27	9, 12, 26	rspcdva 2873	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (𝐹‘𝑖) ∈ ℂ)
28	7, 27	fsumcl 11565	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(𝐹‘𝑖) ∈ ℂ)
29	28	abscld 11346	. . 3 ⊢ (𝜑 → (abs‘Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(𝐹‘𝑖)) ∈ ℝ)
30	27	abscld 11346	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (abs‘(𝐹‘𝑖)) ∈ ℝ)
31	7, 30	fsumrecl 11566	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(abs‘(𝐹‘𝑖)) ∈ ℝ)
32		fveq2 5558	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = 𝑀 → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑀))
33	32	eleq1d 2265	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 = 𝑀 → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘𝑀) ∈ ℂ))
34	33, 11, 1	rspcdva 2873	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝑀) ∈ ℂ)
35	34	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (𝐹‘𝑀) ∈ ℂ)
36	35	abscld 11346	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (abs‘(𝐹‘𝑀)) ∈ ℝ)
37		cvgratnn.3	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
38	37	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝐴 ∈ ℝ)
39	2	adantr 276	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑀 ∈ ℤ)
40	14, 39	zsubcld 9453	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (𝑖 − 𝑀) ∈ ℤ)
41	1	adantr 276	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑀 ∈ ℕ)
42	41	nnred 9003	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑀 ∈ ℝ)
43	42	lep1d 8958	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑀 ≤ (𝑀 + 1))
44	42, 18, 19, 43, 23	letrd 8150	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑀 ≤ 𝑖)
45	19, 42	subge0d 8562	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (0 ≤ (𝑖 − 𝑀) ↔ 𝑀 ≤ 𝑖))
46	44, 45	mpbird 167	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 0 ≤ (𝑖 − 𝑀))
47		elnn0z 9339	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑖 − 𝑀) ∈ ℕ0 ↔ ((𝑖 − 𝑀) ∈ ℤ ∧ 0 ≤ (𝑖 − 𝑀)))
48	40, 46, 47	sylanbrc 417	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (𝑖 − 𝑀) ∈ ℕ0)
49	38, 48	reexpcld 10782	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (𝐴↑(𝑖 − 𝑀)) ∈ ℝ)
50	36, 49	remulcld 8057	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → ((abs‘(𝐹‘𝑀)) · (𝐴↑(𝑖 − 𝑀))) ∈ ℝ)
51	7, 50	fsumrecl 11566	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)((abs‘(𝐹‘𝑀)) · (𝐴↑(𝑖 − 𝑀))) ∈ ℝ)
52	7, 27	fsumabs 11630	. . 3 ⊢ (𝜑 → (abs‘Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(𝐹‘𝑖)) ≤ Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(abs‘(𝐹‘𝑖)))
53		cvgratnn.4	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐴 < 1)
54	53	adantr 276	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝐴 < 1)
55		cvgratnn.gt0	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 0 < 𝐴)
56	55	adantr 276	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 0 < 𝐴)
57	10	adantlr 477	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
58		cvgratnn.7	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (abs‘(𝐹‘(𝑘 + 1))) ≤ (𝐴 · (abs‘(𝐹‘𝑘))))
59	58	adantlr 477	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (abs‘(𝐹‘(𝑘 + 1))) ≤ (𝐴 · (abs‘(𝐹‘𝑘))))
60		eluz2 9607	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ↔ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑖))
61	39, 14, 44, 60	syl3anbrc 1183	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑖 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
62	38, 54, 56, 57, 59, 41, 61	cvgratnnlemmn 11690	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (abs‘(𝐹‘𝑖)) ≤ ((abs‘(𝐹‘𝑀)) · (𝐴↑(𝑖 − 𝑀))))
63	7, 30, 50, 62	fsumle 11628	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(abs‘(𝐹‘𝑖)) ≤ Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)((abs‘(𝐹‘𝑀)) · (𝐴↑(𝑖 − 𝑀))))
64	29, 31, 51, 52, 63	letrd 8150	. 2 ⊢ (𝜑 → (abs‘Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(𝐹‘𝑖)) ≤ Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)((abs‘(𝐹‘𝑀)) · (𝐴↑(𝑖 − 𝑀))))
65	34	abscld 11346	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘𝑀)) ∈ ℝ)
66	65	recnd 8055	. . 3 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘𝑀)) ∈ ℂ)
67	38	recnd 8055	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝐴 ∈ ℂ)
68	67, 48	expcld 10765	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (𝐴↑(𝑖 − 𝑀)) ∈ ℂ)
69	7, 66, 68	fsummulc2 11613	. 2 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘𝑀)) · Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(𝐴↑(𝑖 − 𝑀))) = Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)((abs‘(𝐹‘𝑀)) · (𝐴↑(𝑖 − 𝑀))))
70	64, 69	breqtrrd 4061	1 ⊢ (𝜑 → (abs‘Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(𝐹‘𝑖)) ≤ ((abs‘(𝐹‘𝑀)) · Σ𝑖 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(𝐴↑(𝑖 − 𝑀))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1364   ∈ wcel 2167  ∀wral 2475   class class class wbr 4033  ‘cfv 5258  (class class class)co 5922  ℂcc 7877  ℝcr 7878  0cc0 7879  1c1 7880   + caddc 7882   · cmul 7884   < clt 8061   ≤ cle 8062   − cmin 8197  ℕcn 8990  ℕ₀cn0 9249  ℤcz 9326  ℤ_≥cuz 9601  ...cfz 10083  ↑cexp 10630  abscabs 11162  Σcsu 11518

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 4148  ax-sep 4151  ax-nul 4159  ax-pow 4207  ax-pr 4242  ax-un 4468  ax-setind 4573  ax-iinf 4624  ax-cnex 7970  ax-resscn 7971  ax-1cn 7972  ax-1re 7973  ax-icn 7974  ax-addcl 7975  ax-addrcl 7976  ax-mulcl 7977  ax-mulrcl 7978  ax-addcom 7979  ax-mulcom 7980  ax-addass 7981  ax-mulass 7982  ax-distr 7983  ax-i2m1 7984  ax-0lt1 7985  ax-1rid 7986  ax-0id 7987  ax-rnegex 7988  ax-precex 7989  ax-cnre 7990  ax-pre-ltirr 7991  ax-pre-ltwlin 7992  ax-pre-lttrn 7993  ax-pre-apti 7994  ax-pre-ltadd 7995  ax-pre-mulgt0 7996  ax-pre-mulext 7997  ax-arch 7998  ax-caucvg 7999

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 3451  df-if 3562  df-pw 3607  df-sn 3628  df-pr 3629  df-op 3631  df-uni 3840  df-int 3875  df-iun 3918  df-br 4034  df-opab 4095  df-mpt 4096  df-tr 4132  df-id 4328  df-po 4331  df-iso 4332  df-iord 4401  df-on 4403  df-ilim 4404  df-suc 4406  df-iom 4627  df-xp 4669  df-rel 4670  df-cnv 4671  df-co 4672  df-dm 4673  df-rn 4674  df-res 4675  df-ima 4676  df-iota 5219  df-fun 5260  df-fn 5261  df-f 5262  df-f1 5263  df-fo 5264  df-f1o 5265  df-fv 5266  df-isom 5267  df-riota 5877  df-ov 5925  df-oprab 5926  df-mpo 5927  df-1st 6198  df-2nd 6199  df-recs 6363  df-irdg 6428  df-frec 6449  df-1o 6474  df-oadd 6478  df-er 6592  df-en 6800  df-dom 6801  df-fin 6802  df-pnf 8063  df-mnf 8064  df-xr 8065  df-ltxr 8066  df-le 8067  df-sub 8199  df-neg 8200  df-reap 8602  df-ap 8609  df-div 8700  df-inn 8991  df-2 9049  df-3 9050  df-4 9051  df-n0 9250  df-z 9327  df-uz 9602  df-q 9694  df-rp 9729  df-ico 9969  df-fz 10084  df-fzo 10218  df-seqfrec 10540  df-exp 10631  df-ihash 10868  df-cj 11007  df-re 11008  df-im 11009  df-rsqrt 11163  df-abs 11164  df-clim 11444  df-sumdc 11519

This theorem is referenced by:  cvgratnnlemrate  11695