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Theorem climcndslem1 16018
Description: Lemma for climcnds 16020: bound the original series by the condensed series. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
climcnds.1 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
climcnds.2 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 0 ≤ (𝐹‘𝑘))
climcnds.3 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘(𝑘 + 1)) ≤ (𝐹‘𝑘))
climcnds.4 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝐺‘𝑛) = ((2↑𝑛) · (𝐹‘(2↑𝑛))))
Assertion
Ref Expression
climcndslem1 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑁 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑁))
Distinct variable groups:   𝑘,𝑛,𝐹   𝑘,𝐺,𝑛   𝜑,𝑘,𝑛
Allowed substitution hints:   𝑁(𝑘, 𝑛)

Proof of Theorem climcndslem1
Dummy variables 𝑗 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq1 7427 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 0 → (𝑥 + 1) = (0 + 1))
2 0p1e1 12463 . . . . . . . . . . 11 (0 + 1) = 1
31, 2eqtrdi 2811 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (𝑥 + 1) = 1)
43oveq2d 7436 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → (2↑(𝑥 + 1)) = (2↑1))
5 2cn 12418 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
6 exp1 14210 . . . . . . . . . . 11 (2 ∈ ℂ → (2↑1) = 2)
75, 6ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (2↑1) = 2
8 df-2 12405 . . . . . . . . . 10 2 = (1 + 1)
97, 8eqtri 2783 . . . . . . . . 9 (2↑1) = (1 + 1)
104, 9eqtrdi 2811 . . . . . . . 8 (𝑥 = 0 → (2↑(𝑥 + 1)) = (1 + 1))
1110oveq1d 7435 . . . . . . 7 (𝑥 = 0 → ((2↑(𝑥 + 1)) − 1) = ((1 + 1) − 1))
12 ax-1cn 11258 . . . . . . . 8 1 ∈ ℂ
1312, 12pncan3oi 11573 . . . . . . 7 ((1 + 1) − 1) = 1
1411, 13eqtrdi 2811 . . . . . 6 (𝑥 = 0 → ((2↑(𝑥 + 1)) − 1) = 1)
1514fveq2d 6889 . . . . 5 (𝑥 = 0 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑥 + 1)) − 1)) = (seq1( + , 𝐹)‘1))
16 fveq2 6885 . . . . 5 (𝑥 = 0 → (seq0( + , 𝐺)‘𝑥) = (seq0( + , 𝐺)‘0))
1715, 16breq12d 5115 . . . 4 (𝑥 = 0 → ((seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑥 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑥) ↔ (seq1( + , 𝐹)‘1) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘0)))
1817imbi2d 343 . . 3 (𝑥 = 0 → ((𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑥 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑥)) ↔ (𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘1) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘0))))
19 oveq1 7427 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑗 → (𝑥 + 1) = (𝑗 + 1))
2019oveq2d 7436 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑗 → (2↑(𝑥 + 1)) = (2↑(𝑗 + 1)))
2120fvoveq1d 7442 . . . . 5 (𝑥 = 𝑗 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑥 + 1)) − 1)) = (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1)))
22 fveq2 6885 . . . . 5 (𝑥 = 𝑗 → (seq0( + , 𝐺)‘𝑥) = (seq0( + , 𝐺)‘𝑗))
2321, 22breq12d 5115 . . . 4 (𝑥 = 𝑗 → ((seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑥 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑥) ↔ (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑗)))
2423imbi2d 343 . . 3 (𝑥 = 𝑗 → ((𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑥 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑥)) ↔ (𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑗))))
25 oveq1 7427 . . . . . . 7 (𝑥 = (𝑗 + 1) → (𝑥 + 1) = ((𝑗 + 1) + 1))
2625oveq2d 7436 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑗 + 1) → (2↑(𝑥 + 1)) = (2↑((𝑗 + 1) + 1)))
2726fvoveq1d 7442 . . . . 5 (𝑥 = (𝑗 + 1) → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑥 + 1)) − 1)) = (seq1( + , 𝐹)‘((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)))
28 fveq2 6885 . . . . 5 (𝑥 = (𝑗 + 1) → (seq0( + , 𝐺)‘𝑥) = (seq0( + , 𝐺)‘(𝑗 + 1)))
2927, 28breq12d 5115 . . . 4 (𝑥 = (𝑗 + 1) → ((seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑥 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑥) ↔ (seq1( + , 𝐹)‘((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘(𝑗 + 1))))
3029imbi2d 343 . . 3 (𝑥 = (𝑗 + 1) → ((𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑥 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑥)) ↔ (𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘(𝑗 + 1)))))
31 oveq1 7427 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑁 → (𝑥 + 1) = (𝑁 + 1))
3231oveq2d 7436 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑁 → (2↑(𝑥 + 1)) = (2↑(𝑁 + 1)))
3332fvoveq1d 7442 . . . . 5 (𝑥 = 𝑁 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑥 + 1)) − 1)) = (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑁 + 1)) − 1)))
34 fveq2 6885 . . . . 5 (𝑥 = 𝑁 → (seq0( + , 𝐺)‘𝑥) = (seq0( + , 𝐺)‘𝑁))
3533, 34breq12d 5115 . . . 4 (𝑥 = 𝑁 → ((seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑥 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑥) ↔ (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑁 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑁)))
3635imbi2d 343 . . 3 (𝑥 = 𝑁 → ((𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑥 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑥)) ↔ (𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑁 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑁))))
37 fveq2 6885 . . . . . . . 8 (𝑘 = 1 → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘1))
3837eleq1d 2845 . . . . . . 7 (𝑘 = 1 → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ↔ (𝐹‘1) ∈ ℝ))
39 climcnds.1 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
4039ralrimiva 3154 . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
41 1nn 12346 . . . . . . . 8 1 ∈ ℕ
4241a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → 1 ∈ ℕ)
4338, 40, 42rspcdva 3577 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹‘1) ∈ ℝ)
4443leidd 11882 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹‘1) ≤ (𝐹‘1))
4543recnd 11337 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹‘1) ∈ ℂ)
4645mullidd 11327 . . . . 5 (𝜑 → (1 · (𝐹‘1)) = (𝐹‘1))
4744, 46breqtrrd 5132 . . . 4 (𝜑 → (𝐹‘1) ≤ (1 · (𝐹‘1)))
48 1z 12726 . . . . 5 1 ∈ ℤ
49 eqidd 2761 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹‘1) = (𝐹‘1))
5048, 49seq1i 14158 . . . 4 (𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘1) = (𝐹‘1))
51 0z 12704 . . . . 5 0 ∈ ℤ
52 fveq2 6885 . . . . . . 7 (𝑛 = 0 → (𝐺‘𝑛) = (𝐺‘0))
53 oveq2 7428 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 0 → (2↑𝑛) = (2↑0))
54 exp0 14208 . . . . . . . . . 10 (2 ∈ ℂ → (2↑0) = 1)
555, 54ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (2↑0) = 1
5653, 55eqtrdi 2811 . . . . . . . 8 (𝑛 = 0 → (2↑𝑛) = 1)
5756fveq2d 6889 . . . . . . . 8 (𝑛 = 0 → (𝐹‘(2↑𝑛)) = (𝐹‘1))
5856, 57oveq12d 7438 . . . . . . 7 (𝑛 = 0 → ((2↑𝑛) · (𝐹‘(2↑𝑛))) = (1 · (𝐹‘1)))
5952, 58eqeq12d 2776 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → ((𝐺‘𝑛) = ((2↑𝑛) · (𝐹‘(2↑𝑛))) ↔ (𝐺‘0) = (1 · (𝐹‘1))))
60 climcnds.4 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝐺‘𝑛) = ((2↑𝑛) · (𝐹‘(2↑𝑛))))
6160ralrimiva 3154 . . . . . 6 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ0 (𝐺‘𝑛) = ((2↑𝑛) · (𝐹‘(2↑𝑛))))
62 0nn0 12621 . . . . . . 7 0 ∈ ℕ0
6362a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → 0 ∈ ℕ0)
6459, 61, 63rspcdva 3577 . . . . 5 (𝜑 → (𝐺‘0) = (1 · (𝐹‘1)))
6551, 64seq1i 14158 . . . 4 (𝜑 → (seq0( + , 𝐺)‘0) = (1 · (𝐹‘1)))
6647, 50, 653brtr4d 5136 . . 3 (𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘1) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘0))
67 fzfid 14116 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) ∈ Fin)
68 simpl 488 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → 𝜑)
69 2nn 12416 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ ℕ
70 peano2nn0 12646 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ ℕ0 → (𝑗 + 1) ∈ ℕ0)
7170adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝑗 + 1) ∈ ℕ0)
72 nnexpcl 14217 . . . . . . . . . . . 12 ((2 ∈ ℕ ∧ (𝑗 + 1) ∈ ℕ0) → (2↑(𝑗 + 1)) ∈ ℕ)
7369, 71, 72sylancr 599 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑(𝑗 + 1)) ∈ ℕ)
74 elfzuz 13652 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1))))
75 eluznn 13045 . . . . . . . . . . 11 (((2↑(𝑗 + 1)) ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))) → 𝑘 ∈ ℕ)
7673, 74, 75syl2an 608 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) → 𝑘 ∈ ℕ)
7768, 76, 39syl2an2r 698 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
78 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = (2↑(𝑗 + 1)) → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))))
7978eleq1d 2845 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = (2↑(𝑗 + 1)) → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ↔ (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))) ∈ ℝ))
8040adantr 486 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ∀𝑘 ∈ ℕ (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
8179, 80, 73rspcdva 3577 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))) ∈ ℝ)
8281adantr 486 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) → (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))) ∈ ℝ)
83 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))) → 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1))))
84 simplll 787 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))) ∧ 𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...𝑛)) → 𝜑)
8573adantr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))) → (2↑(𝑗 + 1)) ∈ ℕ)
86 elfzuz 13652 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...𝑛) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1))))
8785, 86, 75syl2an 608 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))) ∧ 𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...𝑛)) → 𝑘 ∈ ℕ)
8884, 87, 39syl2anc 596 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))) ∧ 𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...𝑛)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
89 simplll 787 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))) ∧ 𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...(𝑛 − 1))) → 𝜑)
90 elfzuz 13652 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...(𝑛 − 1)) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1))))
9185, 90, 75syl2an 608 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))) ∧ 𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...(𝑛 − 1))) → 𝑘 ∈ ℕ)
92 climcnds.3 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘(𝑘 + 1)) ≤ (𝐹‘𝑘))
9389, 91, 92syl2anc 596 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))) ∧ 𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...(𝑛 − 1))) → (𝐹‘(𝑘 + 1)) ≤ (𝐹‘𝑘))
9483, 88, 93monoord2 14176 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))) → (𝐹‘𝑛) ≤ (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))))
9594ralrimiva 3154 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))(𝐹‘𝑛) ≤ (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))))
96 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑘 → (𝐹‘𝑛) = (𝐹‘𝑘))
9796breq1d 5112 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 𝑘 → ((𝐹‘𝑛) ≤ (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))) ↔ (𝐹‘𝑘) ≤ (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1)))))
9897rspccva 3575 . . . . . . . . . 10 ((∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))(𝐹‘𝑛) ≤ (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(2↑(𝑗 + 1)))) → (𝐹‘𝑘) ≤ (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))))
9995, 74, 98syl2an 608 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) → (𝐹‘𝑘) ≤ (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))))
10067, 77, 82, 99fsumle 15966 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) ≤ Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))))
101 fzfid 14116 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∈ Fin)
102 hashcl 14500 . . . . . . . . . . . . 13 ((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∈ Fin → (♯‘(1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) ∈ ℕ0)
103101, 102syl 18 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (♯‘(1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) ∈ ℕ0)
104103nn0cnd 12669 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (♯‘(1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) ∈ ℂ)
10573nnred 12350 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑(𝑗 + 1)) ∈ ℝ)
106105recnd 11337 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑(𝑗 + 1)) ∈ ℂ)
107 hashcl 14500 . . . . . . . . . . . . 13 (((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) ∈ Fin → (♯‘((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) ∈ ℕ0)
10867, 107syl 18 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (♯‘((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) ∈ ℕ0)
109108nn0cnd 12669 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (♯‘((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) ∈ ℂ)
110 2z 12728 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ∈ ℤ
111 zexpcl 14219 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((2 ∈ ℤ ∧ (𝑗 + 1) ∈ ℕ0) → (2↑(𝑗 + 1)) ∈ ℤ)
112110, 71, 111sylancr 599 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑(𝑗 + 1)) ∈ ℤ)
113 2re 12417 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2 ∈ ℝ
114 1le2 12554 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1 ≤ 2
115 nn0p1nn 12645 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑗 ∈ ℕ0 → (𝑗 + 1) ∈ ℕ)
116115adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝑗 + 1) ∈ ℕ)
117 nnuz 13004 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ℕ = (ℤ≥‘1)
118116, 117eleqtrdi 2870 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝑗 + 1) ∈ (ℤ≥‘1))
119 leexp2a 14315 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((2 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 2 ∧ (𝑗 + 1) ∈ (ℤ≥‘1)) → (2↑1) ≤ (2↑(𝑗 + 1)))
120113, 114, 118, 119mp3an12i 1494 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑1) ≤ (2↑(𝑗 + 1)))
1217, 120eqbrtrrid 5140 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → 2 ≤ (2↑(𝑗 + 1)))
122110eluz1i 12973 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((2↑(𝑗 + 1)) ∈ (ℤ≥‘2) ↔ ((2↑(𝑗 + 1)) ∈ ℤ ∧ 2 ≤ (2↑(𝑗 + 1))))
123112, 121, 122sylanbrc 595 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑(𝑗 + 1)) ∈ (ℤ≥‘2))
124 uz2m1nn 13050 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((2↑(𝑗 + 1)) ∈ (ℤ≥‘2) → ((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ ℕ)
125123, 124syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ ℕ)
126125, 117eleqtrdi 2870 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ (ℤ≥‘1))
127 peano2zm 12739 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((2↑(𝑗 + 1)) ∈ ℤ → ((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ ℤ)
128112, 127syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ ℤ)
129 peano2nn0 12646 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑗 + 1) ∈ ℕ0 → ((𝑗 + 1) + 1) ∈ ℕ0)
13071, 129syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((𝑗 + 1) + 1) ∈ ℕ0)
131 zexpcl 14219 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((2 ∈ ℤ ∧ ((𝑗 + 1) + 1) ∈ ℕ0) → (2↑((𝑗 + 1) + 1)) ∈ ℤ)
132110, 130, 131sylancr 599 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑((𝑗 + 1) + 1)) ∈ ℤ)
133 peano2zm 12739 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) ∈ ℤ → ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) ∈ ℤ)
134132, 133syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) ∈ ℤ)
135112zred 12803 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑(𝑗 + 1)) ∈ ℝ)
136132zred 12803 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑((𝑗 + 1) + 1)) ∈ ℝ)
137 1red 11309 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → 1 ∈ ℝ)
13871nn0zd 12718 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝑗 + 1) ∈ ℤ)
139 uzid 12980 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑗 + 1) ∈ ℤ → (𝑗 + 1) ∈ (ℤ≥‘(𝑗 + 1)))
140 peano2uz 13028 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑗 + 1) ∈ (ℤ≥‘(𝑗 + 1)) → ((𝑗 + 1) + 1) ∈ (ℤ≥‘(𝑗 + 1)))
141 leexp2a 14315 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((2 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 2 ∧ ((𝑗 + 1) + 1) ∈ (ℤ≥‘(𝑗 + 1))) → (2↑(𝑗 + 1)) ≤ (2↑((𝑗 + 1) + 1)))
142113, 114, 141mp3an12 1480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑗 + 1) + 1) ∈ (ℤ≥‘(𝑗 + 1)) → (2↑(𝑗 + 1)) ≤ (2↑((𝑗 + 1) + 1)))
143138, 139, 140, 1424syl 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑(𝑗 + 1)) ≤ (2↑((𝑗 + 1) + 1)))
144135, 136, 137, 143lesub1dd 11932 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ≤ ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))
145 eluz2 12971 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) ∈ (ℤ≥‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ↔ (((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ ℤ ∧ ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) ∈ ℤ ∧ ((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ≤ ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)))
146128, 134, 144, 145syl3anbrc 1362 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) ∈ (ℤ≥‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1)))
147 elfzuzb 13650 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ (1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) ↔ (((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ (ℤ≥‘1) ∧ ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) ∈ (ℤ≥‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1))))
148126, 146, 147sylanbrc 595 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ (1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)))
149 fzsplit 13684 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ (1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) → (1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) = ((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∪ ((((2↑(𝑗 + 1)) − 1) + 1)...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))))
150148, 149syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) = ((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∪ ((((2↑(𝑗 + 1)) − 1) + 1)...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))))
151 npcan 11566 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((2↑(𝑗 + 1)) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (((2↑(𝑗 + 1)) − 1) + 1) = (2↑(𝑗 + 1)))
152106, 12, 151sylancl 598 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (((2↑(𝑗 + 1)) − 1) + 1) = (2↑(𝑗 + 1)))
153152oveq1d 7435 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((((2↑(𝑗 + 1)) − 1) + 1)...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) = ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)))
154153uneq2d 4167 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∪ ((((2↑(𝑗 + 1)) − 1) + 1)...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) = ((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∪ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))))
155150, 154eqtrd 2795 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) = ((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∪ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))))
156155fveq2d 6889 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (♯‘(1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) = (♯‘((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∪ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)))))
157 expp1 14211 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((2 ∈ ℂ ∧ (𝑗 + 1) ∈ ℕ0) → (2↑((𝑗 + 1) + 1)) = ((2↑(𝑗 + 1)) · 2))
1585, 71, 157sylancr 599 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑((𝑗 + 1) + 1)) = ((2↑(𝑗 + 1)) · 2))
159106times2d 12590 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑(𝑗 + 1)) · 2) = ((2↑(𝑗 + 1)) + (2↑(𝑗 + 1))))
160158, 159eqtrd 2795 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑((𝑗 + 1) + 1)) = ((2↑(𝑗 + 1)) + (2↑(𝑗 + 1))))
161160oveq1d 7435 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) = (((2↑(𝑗 + 1)) + (2↑(𝑗 + 1))) − 1))
162 1cnd 11302 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → 1 ∈ ℂ)
163106, 106, 162addsubd 11690 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (((2↑(𝑗 + 1)) + (2↑(𝑗 + 1))) − 1) = (((2↑(𝑗 + 1)) − 1) + (2↑(𝑗 + 1))))
164161, 163eqtrd 2795 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) = (((2↑(𝑗 + 1)) − 1) + (2↑(𝑗 + 1))))
165 uztrn 12983 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) ∈ (ℤ≥‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∧ ((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ (ℤ≥‘1)) → ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) ∈ (ℤ≥‘1))
166146, 126, 165syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) ∈ (ℤ≥‘1))
167166, 117eleqtrrdi 2871 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) ∈ ℕ)
168167nnnn0d 12667 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) ∈ ℕ0)
169 hashfz1 14490 . . . . . . . . . . . . . 14 (((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1) ∈ ℕ0 → (♯‘(1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) = ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))
170168, 169syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (♯‘(1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) = ((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))
171125nnnn0d 12667 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ ℕ0)
172 hashfz1 14490 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((2↑(𝑗 + 1)) − 1) ∈ ℕ0 → (♯‘(1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) = ((2↑(𝑗 + 1)) − 1))
173171, 172syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (♯‘(1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) = ((2↑(𝑗 + 1)) − 1))
174173oveq1d 7435 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((♯‘(1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) + (2↑(𝑗 + 1))) = (((2↑(𝑗 + 1)) − 1) + (2↑(𝑗 + 1))))
175164, 170, 1743eqtr4d 2805 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (♯‘(1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) = ((♯‘(1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) + (2↑(𝑗 + 1))))
176105ltm1d 12249 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑(𝑗 + 1)) − 1) < (2↑(𝑗 + 1)))
177 fzdisj 13685 . . . . . . . . . . . . . 14 (((2↑(𝑗 + 1)) − 1) < (2↑(𝑗 + 1)) → ((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∩ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) = ∅)
178176, 177syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∩ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) = ∅)
179 hashun 14526 . . . . . . . . . . . . 13 (((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∈ Fin ∧ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) ∈ Fin ∧ ((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∩ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) = ∅) → (♯‘((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∪ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)))) = ((♯‘(1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) + (♯‘((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)))))
180101, 67, 178, 179syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (♯‘((1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ∪ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)))) = ((♯‘(1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) + (♯‘((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)))))
181156, 175, 1803eqtr3d 2803 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((♯‘(1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) + (2↑(𝑗 + 1))) = ((♯‘(1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) + (♯‘((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)))))
182104, 106, 109, 181addcanad 11515 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (2↑(𝑗 + 1)) = (♯‘((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))))
183182oveq1d 7435 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑(𝑗 + 1)) · (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1)))) = ((♯‘((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) · (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1)))))
184 fveq2 6885 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = (𝑗 + 1) → (𝐺‘𝑛) = (𝐺‘(𝑗 + 1)))
185 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = (𝑗 + 1) → (2↑𝑛) = (2↑(𝑗 + 1)))
186185fveq2d 6889 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = (𝑗 + 1) → (𝐹‘(2↑𝑛)) = (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))))
187185, 186oveq12d 7438 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = (𝑗 + 1) → ((2↑𝑛) · (𝐹‘(2↑𝑛))) = ((2↑(𝑗 + 1)) · (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1)))))
188184, 187eqeq12d 2776 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = (𝑗 + 1) → ((𝐺‘𝑛) = ((2↑𝑛) · (𝐹‘(2↑𝑛))) ↔ (𝐺‘(𝑗 + 1)) = ((2↑(𝑗 + 1)) · (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))))))
18961adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ∀𝑛 ∈ ℕ0 (𝐺‘𝑛) = ((2↑𝑛) · (𝐹‘(2↑𝑛))))
190188, 189, 71rspcdva 3577 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝐺‘(𝑗 + 1)) = ((2↑(𝑗 + 1)) · (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1)))))
19181recnd 11337 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))) ∈ ℂ)
192 fsumconst 15956 . . . . . . . . . 10 ((((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) ∈ Fin ∧ (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))) ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))) = ((♯‘((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) · (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1)))))
19367, 191, 192syl2anc 596 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))) = ((♯‘((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) · (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1)))))
194183, 190, 1933eqtr4d 2805 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝐺‘(𝑗 + 1)) = Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘(2↑(𝑗 + 1))))
195100, 194breqtrrd 5132 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) ≤ (𝐺‘(𝑗 + 1)))
196 elfznn 13687 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) → 𝑘 ∈ ℕ)
19768, 196, 39syl2an 608 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
198101, 197fsumrecl 15900 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
19967, 77fsumrecl 15900 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
200 nn0uz 13003 . . . . . . . . . 10 ℕ0 = (ℤ≥‘0)
201 0zd 12705 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 0 ∈ ℤ)
202 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑛 ∈ ℕ0)
203 nnexpcl 14217 . . . . . . . . . . . . . 14 ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (2↑𝑛) ∈ ℕ)
20469, 202, 203sylancr 599 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (2↑𝑛) ∈ ℕ)
205204nnred 12350 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (2↑𝑛) ∈ ℝ)
206 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = (2↑𝑛) → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘(2↑𝑛)))
207206eleq1d 2845 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = (2↑𝑛) → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ↔ (𝐹‘(2↑𝑛)) ∈ ℝ))
20840adantr 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ∀𝑘 ∈ ℕ (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
209207, 208, 204rspcdva 3577 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝐹‘(2↑𝑛)) ∈ ℝ)
210205, 209remulcld 11339 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((2↑𝑛) · (𝐹‘(2↑𝑛))) ∈ ℝ)
21160, 210eqeltrd 2860 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝐺‘𝑛) ∈ ℝ)
212200, 201, 211serfre 14174 . . . . . . . . 9 (𝜑 → seq0( + , 𝐺):ℕ0⟶ℝ)
213212ffvelcdmda 7084 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (seq0( + , 𝐺)‘𝑗) ∈ ℝ)
214135, 81remulcld 11339 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((2↑(𝑗 + 1)) · (𝐹‘(2↑(𝑗 + 1)))) ∈ ℝ)
215190, 214eqeltrd 2860 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝐺‘(𝑗 + 1)) ∈ ℝ)
216 le2add 11798 . . . . . . . 8 (((Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) ∈ ℝ) ∧ ((seq0( + , 𝐺)‘𝑗) ∈ ℝ ∧ (𝐺‘(𝑗 + 1)) ∈ ℝ)) → ((Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑗) ∧ Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) ≤ (𝐺‘(𝑗 + 1))) → (Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘)) ≤ ((seq0( + , 𝐺)‘𝑗) + (𝐺‘(𝑗 + 1)))))
217198, 199, 213, 215, 216syl22anc 852 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑗) ∧ Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) ≤ (𝐺‘(𝑗 + 1))) → (Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘)) ≤ ((seq0( + , 𝐺)‘𝑗) + (𝐺‘(𝑗 + 1)))))
218195, 217mpan2d 707 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑗) → (Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘)) ≤ ((seq0( + , 𝐺)‘𝑗) + (𝐺‘(𝑗 + 1)))))
219 eqidd 2761 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
22039recnd 11337 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
22168, 196, 220syl2an 608 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
222219, 126, 221fsumser 15896 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) = (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1)))
223222eqcomd 2766 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) = Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘))
224223breq1d 5112 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑗) ↔ Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑗)))
225 eqidd 2761 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ (1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
226 elfznn 13687 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) → 𝑘 ∈ ℕ)
22768, 226, 220syl2an 608 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ (1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
228225, 166, 227fsumser 15896 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → Σ𝑘 ∈ (1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) = (seq1( + , 𝐹)‘((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)))
229 fzfid 14116 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) ∈ Fin)
230178, 155, 229, 227fsumsplit 15907 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → Σ𝑘 ∈ (1...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) = (Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘)))
231228, 230eqtr3d 2797 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) = (Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘)))
232 simpr 490 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → 𝑗 ∈ ℕ0)
233232, 200eleqtrdi 2870 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → 𝑗 ∈ (ℤ≥‘0))
234 seqp1 14159 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ (ℤ≥‘0) → (seq0( + , 𝐺)‘(𝑗 + 1)) = ((seq0( + , 𝐺)‘𝑗) + (𝐺‘(𝑗 + 1))))
235233, 234syl 18 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (seq0( + , 𝐺)‘(𝑗 + 1)) = ((seq0( + , 𝐺)‘𝑗) + (𝐺‘(𝑗 + 1))))
236231, 235breq12d 5115 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((seq1( + , 𝐹)‘((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘(𝑗 + 1)) ↔ (Σ𝑘 ∈ (1...((2↑(𝑗 + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ ((2↑(𝑗 + 1))...((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1))(𝐹‘𝑘)) ≤ ((seq0( + , 𝐺)‘𝑗) + (𝐺‘(𝑗 + 1)))))
237218, 224, 2363imtr4d 297 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑗) → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘(𝑗 + 1))))
238237expcom 419 . . . 4 (𝑗 ∈ ℕ0 → (𝜑 → ((seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑗) → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘(𝑗 + 1)))))
239238a2d 30 . . 3 (𝑗 ∈ ℕ0 → ((𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑗 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑗)) → (𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑((𝑗 + 1) + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘(𝑗 + 1)))))
24018, 24, 30, 36, 66, 239nn0ind 12794 . 2 (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝜑 → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑁 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑁)))
241240impcom 413 1 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (seq1( + , 𝐹)‘((2↑(𝑁 + 1)) − 1)) ≤ (seq0( + , 𝐺)‘𝑁))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076   ∩ cin 4089   ∪ cun 4149  ∅c0 4278   class class class wbr 5102  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  Fincfn 8973  ℂcc 11198  ℝcr 11199  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   · cmul 11205   < clt 11343   ≤ cle 11344   − cmin 11541  ℕcn 12335  2c2 12397  ℕ0cn0 12606  ℤcz 12693  ℤ≥cuz 12965  ...cfz 13639  seqcseq 14144  ↑cexp 14204  ♯chash 14474  Σcsu 15853
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-oadd 8480  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-sup 9434  df-oi 9504  df-dju 9982  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-rp 13121  df-ico 13482  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-seq 14145  df-exp 14205  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-clim 15655  df-sum 15854
This theorem is used by:  climcnds  16020
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