MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  amgm Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem amgm 25580
Description: Inequality of arithmetic and geometric means. Here (𝑀 Σg 𝐹) calculates the group sum within the multiplicative monoid of the complex numbers (or in other words, it multiplies the elements 𝐹(𝑥), 𝑥𝐴 together), and (ℂfld Σg 𝐹) calculates the group sum in the additive group (i.e. the sum of the elements). This is Metamath 100 proof #38. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Jun-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
amgm.1 𝑀 = (mulGrp‘ℂfld)
Assertion
Ref Expression
amgm ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) → ((𝑀 Σg 𝐹)↑𝑐(1 / (♯‘𝐴))) ≤ ((ℂfld Σg 𝐹) / (♯‘𝐴)))

Proof of Theorem amgm
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 amgm.1 . . . . . . . . 9 𝑀 = (mulGrp‘ℂfld)
2 cnfldbas 20099 . . . . . . . . 9 ℂ = (Base‘ℂfld)
31, 2mgpbas 19242 . . . . . . . 8 ℂ = (Base‘𝑀)
4 cnfld1 20120 . . . . . . . . 9 1 = (1r‘ℂfld)
51, 4ringidval 19250 . . . . . . . 8 1 = (0g𝑀)
6 cnfldmul 20101 . . . . . . . . 9 · = (.r‘ℂfld)
71, 6mgpplusg 19240 . . . . . . . 8 · = (+g𝑀)
8 cncrng 20116 . . . . . . . . 9 fld ∈ CRing
91crngmgp 19302 . . . . . . . . 9 (ℂfld ∈ CRing → 𝑀 ∈ CMnd)
108, 9mp1i 13 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 𝑀 ∈ CMnd)
11 simpl1 1188 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 𝐴 ∈ Fin)
12 simpl3 1190 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞))
13 rge0ssre 12838 . . . . . . . . . 10 (0[,)+∞) ⊆ ℝ
14 ax-resscn 10587 . . . . . . . . . 10 ℝ ⊆ ℂ
1513, 14sstri 3927 . . . . . . . . 9 (0[,)+∞) ⊆ ℂ
16 fss 6505 . . . . . . . . 9 ((𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞) ∧ (0[,)+∞) ⊆ ℂ) → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
1712, 15, 16sylancl 589 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
18 1ex 10630 . . . . . . . . . 10 1 ∈ V
1918a1i 11 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 1 ∈ V)
2017, 11, 19fdmfifsupp 8831 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 𝐹 finSupp 1)
21 disjdif 4382 . . . . . . . . 9 ({𝑥} ∩ (𝐴 ∖ {𝑥})) = ∅
2221a1i 11 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → ({𝑥} ∩ (𝐴 ∖ {𝑥})) = ∅)
23 undif2 4386 . . . . . . . . 9 ({𝑥} ∪ (𝐴 ∖ {𝑥})) = ({𝑥} ∪ 𝐴)
24 simprl 770 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 𝑥𝐴)
2524snssd 4705 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → {𝑥} ⊆ 𝐴)
26 ssequn1 4110 . . . . . . . . . 10 ({𝑥} ⊆ 𝐴 ↔ ({𝑥} ∪ 𝐴) = 𝐴)
2725, 26sylib 221 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → ({𝑥} ∪ 𝐴) = 𝐴)
2823, 27syl5req 2849 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 𝐴 = ({𝑥} ∪ (𝐴 ∖ {𝑥})))
293, 5, 7, 10, 11, 17, 20, 22, 28gsumsplit 19045 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (𝑀 Σg 𝐹) = ((𝑀 Σg (𝐹 ↾ {𝑥})) · (𝑀 Σg (𝐹 ↾ (𝐴 ∖ {𝑥})))))
3012, 25feqresmpt 6713 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (𝐹 ↾ {𝑥}) = (𝑦 ∈ {𝑥} ↦ (𝐹𝑦)))
3130oveq2d 7155 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (𝑀 Σg (𝐹 ↾ {𝑥})) = (𝑀 Σg (𝑦 ∈ {𝑥} ↦ (𝐹𝑦))))
32 cnring 20117 . . . . . . . . . . 11 fld ∈ Ring
331ringmgp 19300 . . . . . . . . . . 11 (ℂfld ∈ Ring → 𝑀 ∈ Mnd)
3432, 33mp1i 13 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 𝑀 ∈ Mnd)
3517, 24ffvelrnd 6833 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (𝐹𝑥) ∈ ℂ)
36 fveq2 6649 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝑥 → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑥))
373, 36gsumsn 19071 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ Mnd ∧ 𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) ∈ ℂ) → (𝑀 Σg (𝑦 ∈ {𝑥} ↦ (𝐹𝑦))) = (𝐹𝑥))
3834, 24, 35, 37syl3anc 1368 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (𝑀 Σg (𝑦 ∈ {𝑥} ↦ (𝐹𝑦))) = (𝐹𝑥))
39 simprr 772 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (𝐹𝑥) = 0)
4031, 38, 393eqtrd 2840 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (𝑀 Σg (𝐹 ↾ {𝑥})) = 0)
4140oveq1d 7154 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → ((𝑀 Σg (𝐹 ↾ {𝑥})) · (𝑀 Σg (𝐹 ↾ (𝐴 ∖ {𝑥})))) = (0 · (𝑀 Σg (𝐹 ↾ (𝐴 ∖ {𝑥})))))
42 diffi 8738 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ Fin → (𝐴 ∖ {𝑥}) ∈ Fin)
4311, 42syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (𝐴 ∖ {𝑥}) ∈ Fin)
44 difss 4062 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∖ {𝑥}) ⊆ 𝐴
45 fssres 6522 . . . . . . . . . 10 ((𝐹:𝐴⟶ℂ ∧ (𝐴 ∖ {𝑥}) ⊆ 𝐴) → (𝐹 ↾ (𝐴 ∖ {𝑥})):(𝐴 ∖ {𝑥})⟶ℂ)
4617, 44, 45sylancl 589 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (𝐹 ↾ (𝐴 ∖ {𝑥})):(𝐴 ∖ {𝑥})⟶ℂ)
4746, 43, 19fdmfifsupp 8831 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (𝐹 ↾ (𝐴 ∖ {𝑥})) finSupp 1)
483, 5, 10, 43, 46, 47gsumcl 19032 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (𝑀 Σg (𝐹 ↾ (𝐴 ∖ {𝑥}))) ∈ ℂ)
4948mul02d 10831 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (0 · (𝑀 Σg (𝐹 ↾ (𝐴 ∖ {𝑥})))) = 0)
5029, 41, 493eqtrd 2840 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (𝑀 Σg 𝐹) = 0)
5150oveq1d 7154 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → ((𝑀 Σg 𝐹)↑𝑐(1 / (♯‘𝐴))) = (0↑𝑐(1 / (♯‘𝐴))))
52 simpl2 1189 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 𝐴 ≠ ∅)
53 hashnncl 13727 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ Fin → ((♯‘𝐴) ∈ ℕ ↔ 𝐴 ≠ ∅))
5411, 53syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → ((♯‘𝐴) ∈ ℕ ↔ 𝐴 ≠ ∅))
5552, 54mpbird 260 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (♯‘𝐴) ∈ ℕ)
5655nncnd 11645 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (♯‘𝐴) ∈ ℂ)
5755nnne0d 11679 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (♯‘𝐴) ≠ 0)
5856, 57reccld 11402 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (1 / (♯‘𝐴)) ∈ ℂ)
5956, 57recne0d 11403 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (1 / (♯‘𝐴)) ≠ 0)
6058, 590cxpd 25305 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (0↑𝑐(1 / (♯‘𝐴))) = 0)
6151, 60eqtrd 2836 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → ((𝑀 Σg 𝐹)↑𝑐(1 / (♯‘𝐴))) = 0)
62 cnfld0 20119 . . . . . . 7 0 = (0g‘ℂfld)
63 ringcmn 19331 . . . . . . . 8 (ℂfld ∈ Ring → ℂfld ∈ CMnd)
6432, 63mp1i 13 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → ℂfld ∈ CMnd)
65 rege0subm 20151 . . . . . . . 8 (0[,)+∞) ∈ (SubMnd‘ℂfld)
6665a1i 11 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (0[,)+∞) ∈ (SubMnd‘ℂfld))
67 c0ex 10628 . . . . . . . . 9 0 ∈ V
6867a1i 11 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 0 ∈ V)
6912, 11, 68fdmfifsupp 8831 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 𝐹 finSupp 0)
7062, 64, 11, 66, 12, 69gsumsubmcl 19036 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (ℂfld Σg 𝐹) ∈ (0[,)+∞))
71 elrege0 12836 . . . . . 6 ((ℂfld Σg 𝐹) ∈ (0[,)+∞) ↔ ((ℂfld Σg 𝐹) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (ℂfld Σg 𝐹)))
7270, 71sylib 221 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → ((ℂfld Σg 𝐹) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (ℂfld Σg 𝐹)))
7355nnred 11644 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → (♯‘𝐴) ∈ ℝ)
7455nngt0d 11678 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 0 < (♯‘𝐴))
75 divge0 11502 . . . . 5 ((((ℂfld Σg 𝐹) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (ℂfld Σg 𝐹)) ∧ ((♯‘𝐴) ∈ ℝ ∧ 0 < (♯‘𝐴))) → 0 ≤ ((ℂfld Σg 𝐹) / (♯‘𝐴)))
7672, 73, 74, 75syl12anc 835 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → 0 ≤ ((ℂfld Σg 𝐹) / (♯‘𝐴)))
7761, 76eqbrtrd 5055 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) = 0)) → ((𝑀 Σg 𝐹)↑𝑐(1 / (♯‘𝐴))) ≤ ((ℂfld Σg 𝐹) / (♯‘𝐴)))
7877rexlimdvaa 3247 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) → (∃𝑥𝐴 (𝐹𝑥) = 0 → ((𝑀 Σg 𝐹)↑𝑐(1 / (♯‘𝐴))) ≤ ((ℂfld Σg 𝐹) / (♯‘𝐴))))
79 ralnex 3202 . . 3 (∀𝑥𝐴 ¬ (𝐹𝑥) = 0 ↔ ¬ ∃𝑥𝐴 (𝐹𝑥) = 0)
80 simpl1 1188 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ ∀𝑥𝐴 ¬ (𝐹𝑥) = 0) → 𝐴 ∈ Fin)
81 simpl2 1189 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ ∀𝑥𝐴 ¬ (𝐹𝑥) = 0) → 𝐴 ≠ ∅)
82 simpl3 1190 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ ∀𝑥𝐴 ¬ (𝐹𝑥) = 0) → 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞))
8382ffnd 6492 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ ∀𝑥𝐴 ¬ (𝐹𝑥) = 0) → 𝐹 Fn 𝐴)
84 ffvelrn 6830 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞) ∧ 𝑥𝐴) → (𝐹𝑥) ∈ (0[,)+∞))
85843ad2antl3 1184 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ 𝑥𝐴) → (𝐹𝑥) ∈ (0[,)+∞))
86 elrege0 12836 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹𝑥) ∈ (0[,)+∞) ↔ ((𝐹𝑥) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐹𝑥)))
8785, 86sylib 221 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ 𝑥𝐴) → ((𝐹𝑥) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐹𝑥)))
8887simprd 499 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ 𝑥𝐴) → 0 ≤ (𝐹𝑥))
89 0re 10636 . . . . . . . . . . . . . 14 0 ∈ ℝ
9087simpld 498 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ 𝑥𝐴) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ)
91 leloe 10720 . . . . . . . . . . . . . 14 ((0 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) ∈ ℝ) → (0 ≤ (𝐹𝑥) ↔ (0 < (𝐹𝑥) ∨ 0 = (𝐹𝑥))))
9289, 90, 91sylancr 590 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ 𝑥𝐴) → (0 ≤ (𝐹𝑥) ↔ (0 < (𝐹𝑥) ∨ 0 = (𝐹𝑥))))
9388, 92mpbid 235 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ 𝑥𝐴) → (0 < (𝐹𝑥) ∨ 0 = (𝐹𝑥)))
9493ord 861 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ 𝑥𝐴) → (¬ 0 < (𝐹𝑥) → 0 = (𝐹𝑥)))
95 eqcom 2808 . . . . . . . . . . 11 (0 = (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑥) = 0)
9694, 95syl6ib 254 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ 𝑥𝐴) → (¬ 0 < (𝐹𝑥) → (𝐹𝑥) = 0))
9796con1d 147 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ 𝑥𝐴) → (¬ (𝐹𝑥) = 0 → 0 < (𝐹𝑥)))
98 elrp 12383 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹𝑥) ∈ ℝ+ ↔ ((𝐹𝑥) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝐹𝑥)))
9998baib 539 . . . . . . . . . 10 ((𝐹𝑥) ∈ ℝ → ((𝐹𝑥) ∈ ℝ+ ↔ 0 < (𝐹𝑥)))
10090, 99syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ 𝑥𝐴) → ((𝐹𝑥) ∈ ℝ+ ↔ 0 < (𝐹𝑥)))
10197, 100sylibrd 262 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ 𝑥𝐴) → (¬ (𝐹𝑥) = 0 → (𝐹𝑥) ∈ ℝ+))
102101ralimdva 3147 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) → (∀𝑥𝐴 ¬ (𝐹𝑥) = 0 → ∀𝑥𝐴 (𝐹𝑥) ∈ ℝ+))
103102imp 410 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ ∀𝑥𝐴 ¬ (𝐹𝑥) = 0) → ∀𝑥𝐴 (𝐹𝑥) ∈ ℝ+)
104 ffnfv 6863 . . . . . 6 (𝐹:𝐴⟶ℝ+ ↔ (𝐹 Fn 𝐴 ∧ ∀𝑥𝐴 (𝐹𝑥) ∈ ℝ+))
10583, 103, 104sylanbrc 586 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ ∀𝑥𝐴 ¬ (𝐹𝑥) = 0) → 𝐹:𝐴⟶ℝ+)
1061, 80, 81, 105amgmlem 25579 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) ∧ ∀𝑥𝐴 ¬ (𝐹𝑥) = 0) → ((𝑀 Σg 𝐹)↑𝑐(1 / (♯‘𝐴))) ≤ ((ℂfld Σg 𝐹) / (♯‘𝐴)))
107106ex 416 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) → (∀𝑥𝐴 ¬ (𝐹𝑥) = 0 → ((𝑀 Σg 𝐹)↑𝑐(1 / (♯‘𝐴))) ≤ ((ℂfld Σg 𝐹) / (♯‘𝐴))))
10879, 107syl5bir 246 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) → (¬ ∃𝑥𝐴 (𝐹𝑥) = 0 → ((𝑀 Σg 𝐹)↑𝑐(1 / (♯‘𝐴))) ≤ ((ℂfld Σg 𝐹) / (♯‘𝐴))))
10978, 108pm2.61d 182 1 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐹:𝐴⟶(0[,)+∞)) → ((𝑀 Σg 𝐹)↑𝑐(1 / (♯‘𝐴))) ≤ ((ℂfld Σg 𝐹) / (♯‘𝐴)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 399  wo 844  w3a 1084   = wceq 1538  wcel 2112  wne 2990  wral 3109  wrex 3110  Vcvv 3444  cdif 3881  cun 3882  cin 3883  wss 3884  c0 4246  {csn 4528   class class class wbr 5033  cmpt 5113  cres 5525   Fn wfn 6323  wf 6324  cfv 6328  (class class class)co 7139  Fincfn 8496  cc 10528  cr 10529  0cc0 10530  1c1 10531   · cmul 10535  +∞cpnf 10665   < clt 10668  cle 10669   / cdiv 11290  cn 11629  +crp 12381  [,)cico 12732  chash 13690   Σg cgsu 16710  Mndcmnd 17907  SubMndcsubmnd 17951  CMndccmn 18902  mulGrpcmgp 19236  Ringcrg 19294  CRingccrg 19295  fldccnfld 20095  𝑐ccxp 25151
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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2114  ax-9 2122  ax-10 2143  ax-11 2159  ax-12 2176  ax-ext 2773  ax-rep 5157  ax-sep 5170  ax-nul 5177  ax-pow 5234  ax-pr 5298  ax-un 7445  ax-inf2 9092  ax-cnex 10586  ax-resscn 10587  ax-1cn 10588  ax-icn 10589  ax-addcl 10590  ax-addrcl 10591  ax-mulcl 10592  ax-mulrcl 10593  ax-mulcom 10594  ax-addass 10595  ax-mulass 10596  ax-distr 10597  ax-i2m1 10598  ax-1ne0 10599  ax-1rid 10600  ax-rnegex 10601  ax-rrecex 10602  ax-cnre 10603  ax-pre-lttri 10604  ax-pre-lttrn 10605  ax-pre-ltadd 10606  ax-pre-mulgt0 10607  ax-pre-sup 10608  ax-addf 10609  ax-mulf 10610
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2601  df-eu 2632  df-clab 2780  df-cleq 2794  df-clel 2873  df-nfc 2941  df-ne 2991  df-nel 3095  df-ral 3114  df-rex 3115  df-reu 3116  df-rmo 3117  df-rab 3118  df-v 3446  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3887  df-un 3889  df-in 3891  df-ss 3901  df-pss 3903  df-nul 4247  df-if 4429  df-pw 4502  df-sn 4529  df-pr 4531  df-tp 4533  df-op 4535  df-uni 4804  df-int 4842  df-iun 4886  df-iin 4887  df-br 5034  df-opab 5096  df-mpt 5114  df-tr 5140  df-id 5428  df-eprel 5433  df-po 5442  df-so 5443  df-fr 5482  df-se 5483  df-we 5484  df-xp 5529  df-rel 5530  df-cnv 5531  df-co 5532  df-dm 5533  df-rn 5534  df-res 5535  df-ima 5536  df-pred 6120  df-ord 6166  df-on 6167  df-lim 6168  df-suc 6169  df-iota 6287  df-fun 6330  df-fn 6331  df-f 6332  df-f1 6333  df-fo 6334  df-f1o 6335  df-fv 6336  df-isom 6337  df-riota 7097  df-ov 7142  df-oprab 7143  df-mpo 7144  df-of 7393  df-om 7565  df-1st 7675  df-2nd 7676  df-supp 7818  df-tpos 7879  df-wrecs 7934  df-recs 7995  df-rdg 8033  df-1o 8089  df-2o 8090  df-oadd 8093  df-er 8276  df-map 8395  df-pm 8396  df-ixp 8449  df-en 8497  df-dom 8498  df-sdom 8499  df-fin 8500  df-fsupp 8822  df-fi 8863  df-sup 8894  df-inf 8895  df-oi 8962  df-card 9356  df-pnf 10670  df-mnf 10671  df-xr 10672  df-ltxr 10673  df-le 10674  df-sub 10865  df-neg 10866  df-div 11291  df-nn 11630  df-2 11692  df-3 11693  df-4 11694  df-5 11695  df-6 11696  df-7 11697  df-8 11698  df-9 11699  df-n0 11890  df-z 11974  df-dec 12091  df-uz 12236  df-q 12341  df-rp 12382  df-xneg 12499  df-xadd 12500  df-xmul 12501  df-ioo 12734  df-ioc 12735  df-ico 12736  df-icc 12737  df-fz 12890  df-fzo 13033  df-fl 13161  df-mod 13237  df-seq 13369  df-exp 13430  df-fac 13634  df-bc 13663  df-hash 13691  df-shft 14422  df-cj 14454  df-re 14455  df-im 14456  df-sqrt 14590  df-abs 14591  df-limsup 14824  df-clim 14841  df-rlim 14842  df-sum 15039  df-ef 15417  df-sin 15419  df-cos 15420  df-pi 15422  df-struct 16481  df-ndx 16482  df-slot 16483  df-base 16485  df-sets 16486  df-ress 16487  df-plusg 16574  df-mulr 16575  df-starv 16576  df-sca 16577  df-vsca 16578  df-ip 16579  df-tset 16580  df-ple 16581  df-ds 16583  df-unif 16584  df-hom 16585  df-cco 16586  df-rest 16692  df-topn 16693  df-0g 16711  df-gsum 16712  df-topgen 16713  df-pt 16714  df-prds 16717  df-xrs 16771  df-qtop 16776  df-imas 16777  df-xps 16779  df-mre 16853  df-mrc 16854  df-acs 16856  df-mgm 17848  df-sgrp 17897  df-mnd 17908  df-mhm 17952  df-submnd 17953  df-grp 18102  df-minusg 18103  df-mulg 18221  df-subg 18272  df-ghm 18352  df-gim 18395  df-cntz 18443  df-cmn 18904  df-abl 18905  df-mgp 19237  df-ur 19249  df-ring 19296  df-cring 19297  df-oppr 19373  df-dvdsr 19391  df-unit 19392  df-invr 19422  df-dvr 19433  df-drng 19501  df-subrg 19530  df-psmet 20087  df-xmet 20088  df-met 20089  df-bl 20090  df-mopn 20091  df-fbas 20092  df-fg 20093  df-cnfld 20096  df-refld 20298  df-top 21503  df-topon 21520  df-topsp 21542  df-bases 21555  df-cld 21628  df-ntr 21629  df-cls 21630  df-nei 21707  df-lp 21745  df-perf 21746  df-cn 21836  df-cnp 21837  df-haus 21924  df-cmp 21996  df-tx 22171  df-hmeo 22364  df-fil 22455  df-fm 22547  df-flim 22548  df-flf 22549  df-xms 22931  df-ms 22932  df-tms 22933  df-cncf 23487  df-limc 24473  df-dv 24474  df-log 25152  df-cxp 25153
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator