Theorem abelth2 26642

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 13544	. . . . . . 7 ⊢ (0[,]1) ⊆ ℝ
2		ax-resscn 11175	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
3	1, 2	sstri 3949	. . . . . 6 ⊢ (0[,]1) ⊆ ℂ
4	3	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (0[,]1) ⊆ ℂ)
5		1re 11226	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℝ
6		elicc01 13511	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 ∈ (0[,]1) ↔ (𝑧 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑧 ∧ 𝑧 ≤ 1))
7	6	bilani 510	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (𝑧 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑧 ∧ 𝑧 ≤ 1))
8	7	simp1d 1160	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → 𝑧 ∈ ℝ)
9		resubcl 11540	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → (1 − 𝑧) ∈ ℝ)
10	5, 8, 9	sylancr 599	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 − 𝑧) ∈ ℝ)
11	10	leidd 11798	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 − 𝑧) ≤ (1 − 𝑧))
12		1red 11227	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → 1 ∈ ℝ)
13	7	simp3d 1162	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → 𝑧 ≤ 1)
14	8, 12, 13	abssubge0d 15511	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (abs‘(1 − 𝑧)) = (1 − 𝑧))
15	7	simp2d 1161	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → 0 ≤ 𝑧)
16	8, 15	absidd 15500	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (abs‘𝑧) = 𝑧)
17	16	oveq2d 7439	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 − (abs‘𝑧)) = (1 − 𝑧))
18	17	oveq2d 7439	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 · (1 − (abs‘𝑧))) = (1 · (1 − 𝑧)))
19	10	recnd 11255	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 − 𝑧) ∈ ℂ)
20	19	mullidd 11245	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 · (1 − 𝑧)) = (1 − 𝑧))
21	18, 20	eqtrd 2801	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 · (1 − (abs‘𝑧))) = (1 − 𝑧))
22	11, 14, 21	3brtr4d 5148	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧))))
23	4, 22	ssrabdv 4030	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (0[,]1) ⊆ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))})
24	23	resmptd 6047	. . 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))))
25		abelth2.3	. . 3 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ (0[,]1) ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛)))
26	24, 25	eqtr4di 2819	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))) ↾ (0[,]1)) = 𝐹)
27		abelth2.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
28		abelth2.2	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq0( + , 𝐴) ∈ dom ⇝ )
29		1red 11227	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
30		0le1 11755	. . . . 5 ⊢ 0 ≤ 1
31	30	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 1)
32		eqid 2766	. . . 4 ⊢ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} = {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))}
33		eqid 2766	. . . 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)))
34	27, 28, 29, 31, 32, 33	abelth 26641	. . 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))
35		rescncf 25093	. . 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)))
36	23, 34, 35	sylc 66	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} ↦ Σ𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))) ↾ (0[,]1)) ∈ ((0[,]1)–cn→ℂ))
37	26, 36	eqeltrrd 2867	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ ((0[,]1)–cn→ℂ))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  {crab 3419   ⊆ wss 3908   class class class wbr 5114   ↦ cmpt 5197  dom cdm 5666   ↾ cres 5668  ⟶wf 6539  ‘cfv 6543  (class class class)co 7423  ℂcc 11116  ℝcr 11117  0cc0 11118  1c1 11119   + caddc 11121   · cmul 11123   ≤ cle 11262   − cmin 11459  ℕ₀cn0 12522  [,]cicc 13393  seqcseq 14057  ↑cexp 14117  abscabs 15311   ⇝ cli 15561  Σcsu 15763  –cn→ccncf 25072

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2738  ax-rep 5243  ax-sep 5262  ax-nul 5274  ax-pow 5341  ax-pr 5409  ax-un 7745  ax-inf2 9620  ax-cnex 11174  ax-resscn 11175  ax-1cn 11176  ax-icn 11177  ax-addcl 11178  ax-addrcl 11179  ax-mulcl 11180  ax-mulrcl 11181  ax-mulcom 11182  ax-addass 11183  ax-mulass 11184  ax-distr 11185  ax-i2m1 11186  ax-1ne0 11187  ax-1rid 11188  ax-rnegex 11189  ax-rrecex 11190  ax-cnre 11191  ax-pre-lttri 11192  ax-pre-lttrn 11193  ax-pre-ltadd 11194  ax-pre-mulgt0 11195  ax-pre-sup 11196  ax-addf 11197

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2570  df-eu 2600  df-clab 2745  df-cleq 2758  df-clel 2841  df-nfc 2915  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3083  df-rex 3093  df-rmo 3372  df-reu 3373  df-rab 3420  df-v 3460  df-sbc 3748  df-csb 3857  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3928  df-nul 4290  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-tp 4599  df-op 4601  df-uni 4878  df-int 4918  df-iun 4963  df-iin 4964  df-br 5115  df-opab 5179  df-mpt 5198  df-tr 5224  df-id 5561  df-eprel 5566  df-po 5574  df-so 5575  df-fr 5619  df-se 5620  df-we 5621  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-pred 6309  df-ord 6370  df-on 6371  df-lim 6372  df-suc 6373  df-iota 6499  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 7380  df-ov 7426  df-oprab 7427  df-mpo 7428  df-of 7687  df-om 7872  df-1st 7995  df-2nd 7996  df-supp 8166  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-2o 8463  df-er 8703  df-map 8835  df-pm 8836  df-ixp 8905  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-fsupp 9332  df-fi 9381  df-sup 9412  df-inf 9413  df-oi 9482  df-card 9944  df-pnf 11263  df-mnf 11264  df-xr 11265  df-ltxr 11266  df-le 11267  df-sub 11461  df-neg 11462  df-div 11890  df-nn 12252  df-2 12321  df-3 12322  df-4 12323  df-5 12324  df-6 12325  df-7 12326  df-8 12327  df-9 12328  df-n0 12523  df-z 12610  df-dec 12730  df-uz 12881  df-q 12991  df-rp 13035  df-xneg 13155  df-xadd 13156  df-xmul 13157  df-ico 13396  df-icc 13397  df-fz 13554  df-fzo 13702  df-fl 13845  df-seq 14058  df-exp 14118  df-hash 14387  df-shft 15130  df-cj 15176  df-re 15177  df-im 15178  df-sqrt 15312  df-abs 15313  df-limsup 15548  df-clim 15565  df-rlim 15566  df-sum 15764  df-struct 17232  df-sets 17249  df-slot 17267  df-ndx 17279  df-base 17295  df-ress 17316  df-plusg 17348  df-mulr 17349  df-starv 17350  df-sca 17351  df-vsca 17352  df-ip 17353  df-tset 17354  df-ple 17355  df-ds 17357  df-unif 17358  df-hom 17359  df-cco 17360  df-rest 17500  df-topn 17501  df-0g 17519  df-gsum 17520  df-topgen 17521  df-pt 17522  df-prds 17525  df-xrs 17581  df-qtop 17586  df-imas 17587  df-xps 17589  df-mre 17663  df-mrc 17664  df-acs 17666  df-mgm 18723  df-sgrp 18806  df-mnd 18822  df-submnd 18873  df-mulg 19165  df-cntz 19418  df-cmn 19883  df-psmet 21551  df-xmet 21552  df-met 21553  df-bl 21554  df-mopn 21555  df-cnfld 21560  df-top 23088  df-topon 23105  df-topsp 23127  df-bases 23140  df-cld 23213  df-ntr 23214  df-cn 23421  df-cnp 23422  df-t1 23508  df-haus 23509  df-tx 23756  df-hmeo 23949  df-xms 24514  df-ms 24515  df-tms 24516  df-cncf 25074  df-ulm 26577

This theorem is used by:  leibpi  27144