Theorem esumcvgsum 34787

Description: The value of the extended sum when the corresponding sum is convergent. (Contributed by Thierry Arnoux, 29-Oct-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
esumcvgsum.1	⊢ (𝑘 = 𝑖 → 𝐴 = 𝐵)
esumcvgsum.2	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ (0[,)+∞))
esumcvgsum.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) = 𝐴)
esumcvgsum.4	⊢ (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ⇝ 𝐿)
esumcvgsum.5	⊢ (𝜑 → 𝐿 ∈ ℝ)

Assertion

Ref	Expression
esumcvgsum	⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ ℕ𝐴 = Σ𝑘 ∈ ℕ 𝐴)

Distinct variable groups:   𝑖,𝑘   𝐴,𝑖   𝐵,𝑘   𝑘,𝐹   𝜑,𝑘

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑖)   𝐴(𝑘)   𝐵(𝑖)   𝐹(𝑖)   𝐿(𝑖, 𝑘)

Proof of Theorem esumcvgsum

Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		esumcvgsum.2	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ (0[,)+∞))
2		esumcvgsum.1	. 2 ⊢ (𝑘 = 𝑖 → 𝐴 = 𝐵)
3		simpll 779	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑗)) → 𝜑)
4		elfznn 13711	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (1...𝑗) → 𝑘 ∈ ℕ)
5	4	adantl 487	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑗)) → 𝑘 ∈ ℕ)
6		esumcvgsum.3	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) = 𝐴)
7	3, 5, 6	syl2anc 596	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑗)) → (𝐹‘𝑘) = 𝐴)
8		nnuz 13028	. . . . . . 7 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
9	8	eleq2i 2856	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 ∈ ℕ ↔ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘1))
10	9	bilani 510	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 𝑗 ∈ (ℤ≥‘1))
11		mnfxr 11390	. . . . . . . . 9 ⊢ -∞ ∈ ℝ*
12		pnfxr 11387	. . . . . . . . 9 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
13		0re 11334	. . . . . . . . . 10 ⊢ 0 ∈ ℝ
14		mnflt 13276	. . . . . . . . . 10 ⊢ (0 ∈ ℝ → -∞ < 0)
15	13, 14	ax-mp 5	. . . . . . . . 9 ⊢ -∞ < 0
16		pnfge 13283	. . . . . . . . . 10 ⊢ (+∞ ∈ ℝ* → +∞ ≤ +∞)
17	12, 16	ax-mp 5	. . . . . . . . 9 ⊢ +∞ ≤ +∞
18		icossioo 13595	. . . . . . . . 9 ⊢ (((-∞ ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*) ∧ (-∞ < 0 ∧ +∞ ≤ +∞)) → (0[,)+∞) ⊆ (-∞(,)+∞))
19	11, 12, 15, 17, 18	mp4an 706	. . . . . . . 8 ⊢ (0[,)+∞) ⊆ (-∞(,)+∞)
20		ioomax 13577	. . . . . . . 8 ⊢ (-∞(,)+∞) = ℝ
21	19, 20	sseqtri 3961	. . . . . . 7 ⊢ (0[,)+∞) ⊆ ℝ
22	3, 5, 1	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑗)) → 𝐴 ∈ (0[,)+∞))
23	21, 22	sselid 3911	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑗)) → 𝐴 ∈ ℝ)
24	23	recnd 11361	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑗)) → 𝐴 ∈ ℂ)
25	7, 10, 24	fsumser 15922	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → Σ𝑘 ∈ (1...𝑗)𝐴 = (seq1( + , 𝐹)‘𝑗))
26	25	mpteq2dva 5201	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑗 ∈ ℕ ↦ Σ𝑘 ∈ (1...𝑗)𝐴) = (𝑗 ∈ ℕ ↦ (seq1( + , 𝐹)‘𝑗)))
27		1z 12750	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ ℤ
28		seqfn 14180	. . . . . . 7 ⊢ (1 ∈ ℤ → seq1( + , 𝐹) Fn (ℤ≥‘1))
29	27, 28	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ seq1( + , 𝐹) Fn (ℤ≥‘1)
30		fneq2 6650	. . . . . . 7 ⊢ (ℕ = (ℤ≥‘1) → (seq1( + , 𝐹) Fn ℕ ↔ seq1( + , 𝐹) Fn (ℤ≥‘1)))
31	8, 30	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ (seq1( + , 𝐹) Fn ℕ ↔ seq1( + , 𝐹) Fn (ℤ≥‘1))
32	29, 31	mpbir 234	. . . . 5 ⊢ seq1( + , 𝐹) Fn ℕ
33		dffn5 6963	. . . . 5 ⊢ (seq1( + , 𝐹) Fn ℕ ↔ seq1( + , 𝐹) = (𝑗 ∈ ℕ ↦ (seq1( + , 𝐹)‘𝑗)))
34	32, 33	mpbi 233	. . . 4 ⊢ seq1( + , 𝐹) = (𝑗 ∈ ℕ ↦ (seq1( + , 𝐹)‘𝑗))
35		seqex 14170	. . . . . 6 ⊢ seq1( + , 𝐹) ∈ V
36	35	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ∈ V)
37		esumcvgsum.5	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐿 ∈ ℝ)
38		esumcvgsum.4	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ⇝ 𝐿)
39		breldmg 5897	. . . . 5 ⊢ ((seq1( + , 𝐹) ∈ V ∧ 𝐿 ∈ ℝ ∧ seq1( + , 𝐹) ⇝ 𝐿) → seq1( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
40	36, 37, 38, 39	syl3anc 1399	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
41	34, 40	eqeltrrid 2869	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑗 ∈ ℕ ↦ (seq1( + , 𝐹)‘𝑗)) ∈ dom ⇝ )
42	26, 41	eqeltrd 2864	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑗 ∈ ℕ ↦ Σ𝑘 ∈ (1...𝑗)𝐴) ∈ dom ⇝ )
43	1, 2, 42	esumpcvgval 34777	1 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ ℕ𝐴 = Σ𝑘 ∈ ℕ 𝐴)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189  dom cdm 5655   Fn wfn 6550  ‘cfv 6555  (class class class)co 7440  ℝcr 11223  0cc0 11224  1c1 11225   + caddc 11227  +∞cpnf 11364  -∞cmnf 11365  ℝ^*cxr 11366   < clt 11367   ≤ cle 11368  ℕcn 12359  ℤcz 12717  ℤ_≥cuz 12989  (,)cioo 13500  [,)cico 13502  ...cfz 13663  seqcseq 14168   ⇝ cli 15677  Σcsu 15879  Σ^*cesum 34726

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-inf2 9666  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301  ax-pre-sup 11302  ax-addf 11303

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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-isom 6564  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-of 7714  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-supp 8202  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-1o 8501  df-2o 8502  df-er 8742  df-map 8874  df-pm 8875  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-fin 9002  df-fsupp 9379  df-fi 9427  df-sup 9458  df-inf 9459  df-oi 9528  df-card 10044  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-div 11998  df-nn 12360  df-2 12429  df-3 12430  df-4 12431  df-5 12432  df-6 12433  df-7 12434  df-8 12435  df-9 12436  df-n0 12631  df-z 12718  df-dec 12839  df-uz 12990  df-q 13100  df-rp 13145  df-xadd 13266  df-ioo 13504  df-ioc 13505  df-ico 13506  df-icc 13507  df-fz 13664  df-fzo 13813  df-fl 13956  df-seq 14169  df-exp 14229  df-hash 14499  df-cj 15292  df-re 15293  df-im 15294  df-sqrt 15428  df-abs 15429  df-clim 15681  df-rlim 15682  df-sum 15880  df-struct 17351  df-sets 17368  df-slot 17386  df-ndx 17398  df-base 17414  df-ress 17435  df-plusg 17467  df-mulr 17468  df-starv 17469  df-tset 17473  df-ple 17474  df-ds 17476  df-unif 17477  df-rest 17619  df-topn 17620  df-0g 17638  df-gsum 17639  df-topgen 17640  df-ordt 17699  df-xrs 17700  df-mre 17782  df-mrc 17783  df-acs 17785  df-ps 18766  df-tsr 18767  df-mgm 18842  df-sgrp 18934  df-mnd 18950  df-submnd 19005  df-grp 19173  df-minusg 19174  df-cntz 19558  df-cmn 20023  df-abl 20024  df-mgp 20388  df-ur 20435  df-ring 20488  df-cring 20489  df-fbas 21702  df-fg 21703  df-cnfld 21706  df-top 23239  df-topon 23256  df-topsp 23278  df-bases 23291  df-ntr 23365  df-nei 23443  df-cn 23572  df-haus 23660  df-fil 24192  df-fm 24284  df-flim 24285  df-flf 24286  df-tsms 24473  df-esum 34727

This theorem is used by:  omssubadd  34999