Theorem abelth2 26751

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 13611	. . . . . . 7 ⊢ (0[,]1) ⊆ ℝ
2		ax-resscn 11238	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
3	1, 2	sstri 3940	. . . . . 6 ⊢ (0[,]1) ⊆ ℂ
4	3	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (0[,]1) ⊆ ℂ)
5		1re 11289	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℝ
6		elicc01 13578	. . . . . . . . . 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 11603	. . . . . . . 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 11863	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 − 𝑧) ≤ (1 − 𝑧))
12		1red 11290	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → 1 ∈ ℝ)
13	7	simp3d 1162	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → 𝑧 ≤ 1)
14	8, 12, 13	abssubge0d 15581	. . . . . 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 15570	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (abs‘𝑧) = 𝑧)
17	16	oveq2d 7428	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 − (abs‘𝑧)) = (1 − 𝑧))
18	17	oveq2d 7428	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 · (1 − (abs‘𝑧))) = (1 · (1 − 𝑧)))
19	10	recnd 11318	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 − 𝑧) ∈ ℂ)
20	19	mullidd 11308	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 · (1 − 𝑧)) = (1 − 𝑧))
21	18, 20	eqtrd 2796	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (1 · (1 − (abs‘𝑧))) = (1 − 𝑧))
22	11, 14, 21	3brtr4d 5137	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ (0[,]1)) → (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧))))
23	4, 22	ssrabdv 4021	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (0[,]1) ⊆ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))})
24	23	resmptd 6034	. . 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 2814	. 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 11290	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
30		0le1 11820	. . . . 5 ⊢ 0 ≤ 1
31	30	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 1)
32		eqid 2761	. . . 4 ⊢ {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))} = {𝑧 ∈ ℂ ∣ (abs‘(1 − 𝑧)) ≤ (1 · (1 − (abs‘𝑧)))}
33		eqid 2761	. . . 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 26750	. . 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 25198	. . 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 2862	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ ((0[,]1)–cn→ℂ))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  {crab 3413   ⊆ wss 3899   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  dom cdm 5651   ↾ cres 5653  ⟶wf 6527  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  ℂcc 11179  ℝcr 11180  0cc0 11181  1c1 11182   + caddc 11184   · cmul 11186   ≤ cle 11325   − cmin 11522  ℕ₀cn0 12587  [,]cicc 13460  seqcseq 14124  ↑cexp 14184  abscabs 15381   ⇝ cli 15631  Σcsu 15833  –cn→ccncf 25177

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 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-inf2 9626  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258  ax-pre-sup 11259  ax-addf 11260

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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-isom 6540  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7682  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-supp 8162  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8460  df-2o 8461  df-er 8701  df-map 8833  df-pm 8834  df-ixp 8910  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-fsupp 9338  df-fi 9387  df-sup 9418  df-inf 9419  df-oi 9488  df-card 10001  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-div 11955  df-nn 12317  df-2 12386  df-3 12387  df-4 12388  df-5 12389  df-6 12390  df-7 12391  df-8 12392  df-9 12393  df-n0 12588  df-z 12675  df-dec 12796  df-uz 12947  df-q 13057  df-rp 13102  df-xneg 13222  df-xadd 13223  df-xmul 13224  df-ico 13463  df-icc 13464  df-fz 13621  df-fzo 13769  df-fl 13912  df-seq 14125  df-exp 14185  df-hash 14455  df-shft 15200  df-cj 15246  df-re 15247  df-im 15248  df-sqrt 15382  df-abs 15383  df-limsup 15618  df-clim 15635  df-rlim 15636  df-sum 15834  df-struct 17305  df-sets 17322  df-slot 17340  df-ndx 17352  df-base 17368  df-ress 17389  df-plusg 17421  df-mulr 17422  df-starv 17423  df-sca 17424  df-vsca 17425  df-ip 17426  df-tset 17427  df-ple 17428  df-ds 17430  df-unif 17431  df-hom 17432  df-cco 17433  df-rest 17573  df-topn 17574  df-0g 17592  df-gsum 17593  df-topgen 17594  df-pt 17595  df-prds 17598  df-xrs 17654  df-qtop 17659  df-imas 17660  df-xps 17662  df-mre 17736  df-mrc 17737  df-acs 17739  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-submnd 18959  df-mulg 19258  df-cntz 19511  df-cmn 19976  df-psmet 21650  df-xmet 21651  df-met 21652  df-bl 21653  df-mopn 21654  df-cnfld 21659  df-top 23192  df-topon 23209  df-topsp 23231  df-bases 23244  df-cld 23317  df-ntr 23318  df-cn 23525  df-cnp 23526  df-t1 23612  df-haus 23613  df-tx 23861  df-hmeo 24054  df-xms 24619  df-ms 24620  df-tms 24621  df-cncf 25179  df-ulm 26686

This theorem is used by:  leibpi  27252