Theorem climfsum 15802

Description: Limit of a finite sum of converging sequences. Note that 𝐹(𝑘) is a collection of functions with implicit parameter 𝑘, each of which converges to 𝐵(𝑘) as 𝑛 ⇝ +∞. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Jul-2014.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 22-May-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
climfsum.1	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
climfsum.2	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
climfsum.3	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
climfsum.5	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐹 ⇝ 𝐵)
climfsum.6	⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ 𝑊)
climfsum.7	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍)) → (𝐹‘𝑛) ∈ ℂ)
climfsum.8	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑛) = Σ𝑘 ∈ 𝐴 (𝐹‘𝑛))

Assertion

Ref	Expression
climfsum	⊢ (𝜑 → 𝐻 ⇝ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵)

Distinct variable groups:   𝑘,𝑛,𝐴   𝑛,𝐻   𝜑,𝑘,𝑛   𝑘,𝑍,𝑛   𝐵,𝑛   𝑛,𝐹   𝑛,𝑀

Allowed substitution hints:   𝐵(𝑘)   𝐹(𝑘)   𝐻(𝑘)   𝑀(𝑘)   𝑊(𝑘,𝑛)

Proof of Theorem climfsum

Step	Hyp	Ref	Expression
1		climfsum.8	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑛) = Σ𝑘 ∈ 𝐴 (𝐹‘𝑛))
2	1	mpteq2dva 5249	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐻‘𝑛)) = (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ Σ𝑘 ∈ 𝐴 (𝐹‘𝑛)))
3		climfsum.1	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
4		uzssz 12876	. . . . . . . 8 ⊢ (ℤ≥‘𝑀) ⊆ ℤ
5	3, 4	eqsstri 4011	. . . . . . 7 ⊢ 𝑍 ⊆ ℤ
6		zssre 12598	. . . . . . 7 ⊢ ℤ ⊆ ℝ
7	5, 6	sstri 3986	. . . . . 6 ⊢ 𝑍 ⊆ ℝ
8	7	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑍 ⊆ ℝ)
9		climfsum.3	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
10		fvexd 6911	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴)) → (𝐹‘𝑛) ∈ V)
11		climfsum.5	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐹 ⇝ 𝐵)
12		climfsum.2	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
13	12	adantr 479	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ ℤ)
14		climrel 15472	. . . . . . . . . 10 ⊢ Rel ⇝
15	14	brrelex1i 5734	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ⇝ 𝐵 → 𝐹 ∈ V)
16	11, 15	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐹 ∈ V)
17		eqid 2725	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑛)) = (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑛))
18	3, 17	climmpt 15551	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝐹 ⇝ 𝐵 ↔ (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑛)) ⇝ 𝐵))
19	13, 16, 18	syl2anc 582	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (𝐹 ⇝ 𝐵 ↔ (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑛)) ⇝ 𝐵))
20	11, 19	mpbid 231	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑛)) ⇝ 𝐵)
21		climfsum.7	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍)) → (𝐹‘𝑛) ∈ ℂ)
22	21	anassrs 466	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑛) ∈ ℂ)
23	22	fmpttd 7124	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑛)):𝑍⟶ℂ)
24	3, 13, 23	rlimclim 15526	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → ((𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑛)) ⇝𝑟 𝐵 ↔ (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑛)) ⇝ 𝐵))
25	20, 24	mpbird 256	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑛)) ⇝𝑟 𝐵)
26	8, 9, 10, 25	fsumrlim 15793	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ Σ𝑘 ∈ 𝐴 (𝐹‘𝑛)) ⇝𝑟 Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵)
27	9	adantr 479	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝐴 ∈ Fin)
28	21	anass1rs 653	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (𝐹‘𝑛) ∈ ℂ)
29	27, 28	fsumcl 15715	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → Σ𝑘 ∈ 𝐴 (𝐹‘𝑛) ∈ ℂ)
30	29	fmpttd 7124	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ Σ𝑘 ∈ 𝐴 (𝐹‘𝑛)):𝑍⟶ℂ)
31	3, 12, 30	rlimclim 15526	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 ∈ 𝑍 ↦ Σ𝑘 ∈ 𝐴 (𝐹‘𝑛)) ⇝𝑟 Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ↔ (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ Σ𝑘 ∈ 𝐴 (𝐹‘𝑛)) ⇝ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵))
32	26, 31	mpbid 231	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ Σ𝑘 ∈ 𝐴 (𝐹‘𝑛)) ⇝ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵)
33	2, 32	eqbrtrd 5171	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐻‘𝑛)) ⇝ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵)
34		climfsum.6	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ 𝑊)
35		eqid 2725	. . . 4 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐻‘𝑛)) = (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐻‘𝑛))
36	3, 35	climmpt 15551	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐻 ∈ 𝑊) → (𝐻 ⇝ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ↔ (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐻‘𝑛)) ⇝ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵))
37	12, 34, 36	syl2anc 582	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐻 ⇝ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ↔ (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝐻‘𝑛)) ⇝ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵))
38	33, 37	mpbird 256	1 ⊢ (𝜑 → 𝐻 ⇝ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 394   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  Vcvv 3461   ⊆ wss 3944   class class class wbr 5149   ↦ cmpt 5232  ‘cfv 6549  Fincfn 8964  ℂcc 11138  ℝcr 11139  ℤcz 12591  ℤ_≥cuz 12855   ⇝ cli 15464   ⇝_𝑟 crli 15465  Σcsu 15668

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5365  ax-pr 5429  ax-un 7741  ax-inf2 9666  ax-cnex 11196  ax-resscn 11197  ax-1cn 11198  ax-icn 11199  ax-addcl 11200  ax-addrcl 11201  ax-mulcl 11202  ax-mulrcl 11203  ax-mulcom 11204  ax-addass 11205  ax-mulass 11206  ax-distr 11207  ax-i2m1 11208  ax-1ne0 11209  ax-1rid 11210  ax-rnegex 11211  ax-rrecex 11212  ax-cnre 11213  ax-pre-lttri 11214  ax-pre-lttrn 11215  ax-pre-ltadd 11216  ax-pre-mulgt0 11217  ax-pre-sup 11218

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2930  df-nel 3036  df-ral 3051  df-rex 3060  df-rmo 3363  df-reu 3364  df-rab 3419  df-v 3463  df-sbc 3774  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3964  df-nul 4323  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-op 4637  df-uni 4910  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5633  df-se 5634  df-we 5635  df-xp 5684  df-rel 5685  df-cnv 5686  df-co 5687  df-dm 5688  df-rn 5689  df-res 5690  df-ima 5691  df-pred 6307  df-ord 6374  df-on 6375  df-lim 6376  df-suc 6377  df-iota 6501  df-fun 6551  df-fn 6552  df-f 6553  df-f1 6554  df-fo 6555  df-f1o 6556  df-fv 6557  df-isom 6558  df-riota 7375  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-om 7872  df-1st 7994  df-2nd 7995  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8392  df-rdg 8431  df-1o 8487  df-er 8725  df-pm 8848  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-fin 8968  df-sup 9467  df-inf 9468  df-oi 9535  df-card 9964  df-pnf 11282  df-mnf 11283  df-xr 11284  df-ltxr 11285  df-le 11286  df-sub 11478  df-neg 11479  df-div 11904  df-nn 12246  df-2 12308  df-3 12309  df-n0 12506  df-z 12592  df-uz 12856  df-rp 13010  df-fz 13520  df-fzo 13663  df-fl 13793  df-seq 14003  df-exp 14063  df-hash 14326  df-cj 15082  df-re 15083  df-im 15084  df-sqrt 15218  df-abs 15219  df-clim 15468  df-rlim 15469  df-sum 15669

This theorem is referenced by:  itg1climres  25688  plyeq0lem  26189