Theorem abelth2 26178

Description: Abel's theorem, restricted to the [0, 1] interval. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Apr-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
abelth2.1	⊢ (𝜑 → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
abelth2.2	⊢ (𝜑 → seq0( + , 𝐴) ∈ dom ⇝ )
abelth2.3	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ (0[,]1) ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛)))

Assertion

Ref	Expression
abelth2	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ ((0[,]1)–cn→ℂ))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝐴   𝜑,𝑛,𝑥

Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥,𝑛)

Proof of Theorem abelth2

Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		unitssre 13480	. . . . . . 7 ⊢ (0[,]1) ⊆ ℝ
2		ax-resscn 11169	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
3	1, 2	sstri 3991	. . . . . 6 ⊢ (0[,]1) ⊆ ℂ
4	3	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (0[,]1) ⊆ ℂ)
5		1re 11218	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℝ
6		simpr 485	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → 𝑧 ∈ (0[,]1))
7		elicc01 13447	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 ∈ (0[,]1) ↔ (𝑧 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑧 ∧ 𝑧 ≤ 1))
8	6, 7	sylib 217	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (𝑧 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑧 ∧ 𝑧 ≤ 1))
9	8	simp1d 1142	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → 𝑧 ∈ ℝ)
10		resubcl 11528	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → (1 − 𝑧) ∈ ℝ)
11	5, 9, 10	sylancr 587	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 − 𝑧) ∈ ℝ)
12	11	leidd 11784	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 − 𝑧) ≤ (1 − 𝑧))
13		1red 11219	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → 1 ∈ ℝ)
14	8	simp3d 1144	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → 𝑧 ≤ 1)
15	9, 13, 14	abssubge0d 15382	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (abs‘(1 − 𝑧)) = (1 − 𝑧))
16	8	simp2d 1143	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → 0 ≤ 𝑧)
17	9, 16	absidd 15373	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (abs‘𝑧) = 𝑧)
18	17	oveq2d 7427	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 − (abs‘𝑧)) = (1 − 𝑧))
19	18	oveq2d 7427	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 · (1 − (abs‘𝑧))) = (1 · (1 − 𝑧)))
20	11	recnd 11246	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 − 𝑧) ∈ ℂ)
21	20	mullidd 11236	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 · (1 − 𝑧)) = (1 − 𝑧))
22	19, 21	eqtrd 2772	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 · (1 − (abs‘𝑧))) = (1 − 𝑧))
23	12, 15, 22	3brtr4d 5180	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧))))
24	4, 23	ssrabdv 4071	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (0[,]1) ⊆ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))})
25	24	resmptd 6040	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))) ↾ (0[,]1)) = (𝑥 ∈ (0[,]1) ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))))
26		abelth2.3	. . 3 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ (0[,]1) ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛)))
27	25, 26	eqtr4di 2790	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))) ↾ (0[,]1)) = 𝐹)
28		abelth2.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
29		abelth2.2	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq0( + , 𝐴) ∈ dom ⇝ )
30		1red 11219	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
31		0le1 11741	. . . . 5 ⊢ 0 ≤ 1
32	31	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 1)
33		eqid 2732	. . . 4 ⊢ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} = {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))}
34		eqid 2732	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))) = (𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛)))
35	28, 29, 30, 32, 33, 34	abelth 26177	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))) ∈ ({𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))}–cn→ℂ))
36		rescncf 24637	. . 3 ⊢ ((0[,]1) ⊆ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} → ((𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))) ∈ ({𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))}–cn→ℂ) → ((𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))) ↾ (0[,]1)) ∈ ((0[,]1)–cn→ℂ)))
37	24, 35, 36	sylc 65	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))) ↾ (0[,]1)) ∈ ((0[,]1)–cn→ℂ))
38	27, 37	eqeltrrd 2834	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ ((0[,]1)–cn→ℂ))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  {crab 3432   ⊆ wss 3948   class class class wbr 5148   ↦ cmpt 5231  dom cdm 5676   ↾ cres 5678  ⟶wf 6539  ‘cfv 6543  (class class class)co 7411  ℂcc 11110  ℝcr 11111  0cc0 11112  1c1 11113   + caddc 11115   · cmul 11117   ≤ cle 11253   − cmin 11448  ℕ₀cn0 12476  [,]cicc 13331  seqcseq 13970  ↑cexp 14031  abscabs 15185   ⇝ cli 15432  Σcsu 15636  –cn→ccncf 24616

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7727  ax-inf2 9638  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190  ax-addf 11191  ax-mulf 11192

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-iin 5000  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-of 7672  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-supp 8149  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-2o 8469  df-er 8705  df-map 8824  df-pm 8825  df-ixp 8894  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9364  df-fi 9408  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9507  df-card 9936  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-4 12281  df-5 12282  df-6 12283  df-7 12284  df-8 12285  df-9 12286  df-n0 12477  df-z 12563  df-dec 12682  df-uz 12827  df-q 12937  df-rp 12979  df-xneg 13096  df-xadd 13097  df-xmul 13098  df-ico 13334  df-icc 13335  df-fz 13489  df-fzo 13632  df-fl 13761  df-seq 13971  df-exp 14032  df-hash 14295  df-shft 15018  df-cj 15050  df-re 15051  df-im 15052  df-sqrt 15186  df-abs 15187  df-limsup 15419  df-clim 15436  df-rlim 15437  df-sum 15637  df-struct 17084  df-sets 17101  df-slot 17119  df-ndx 17131  df-base 17149  df-ress 17178  df-plusg 17214  df-mulr 17215  df-starv 17216  df-sca 17217  df-vsca 17218  df-ip 17219  df-tset 17220  df-ple 17221  df-ds 17223  df-unif 17224  df-hom 17225  df-cco 17226  df-rest 17372  df-topn 17373  df-0g 17391  df-gsum 17392  df-topgen 17393  df-pt 17394  df-prds 17397  df-xrs 17452  df-qtop 17457  df-imas 17458  df-xps 17460  df-mre 17534  df-mrc 17535  df-acs 17537  df-mgm 18565  df-sgrp 18644  df-mnd 18660  df-submnd 18706  df-mulg 18987  df-cntz 19222  df-cmn 19691  df-psmet 21136  df-xmet 21137  df-met 21138  df-bl 21139  df-mopn 21140  df-cnfld 21145  df-top 22616  df-topon 22633  df-topsp 22655  df-bases 22669  df-cld 22743  df-ntr 22744  df-cn 22951  df-cnp 22952  df-t1 23038  df-haus 23039  df-tx 23286  df-hmeo 23479  df-xms 24046  df-ms 24047  df-tms 24048  df-cncf 24618  df-ulm 26113

This theorem is referenced by:  leibpi  26671