Theorem esumlef 34361

Description: If all of the terms of an extended sums compare, so do the sums. (Contributed by Thierry Arnoux, 8-Jun-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
esumaddf.0	⊢ Ⅎ𝑘𝜑
esumaddf.a	⊢ Ⅎ𝑘𝐴
esumaddf.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑉)
esumaddf.2	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
esumaddf.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐶 ∈ (0[,]+∞))
esumlef.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ≤ 𝐶)

Assertion

Ref	Expression
esumlef	⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐶)

Distinct variable group:   𝑘,𝑉

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝐴(𝑘)   𝐵(𝑘)   𝐶(𝑘)

Proof of Theorem esumlef

Step	Hyp	Ref	Expression
1		iccssxr 13436	. . . . 5 ⊢ (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
2		esumaddf.1	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑉)
3		esumaddf.0	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑘𝜑
4		esumaddf.2	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
5	4	ex 416	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝐴 → 𝐵 ∈ (0[,]+∞)))
6	3, 5	ralrimi 3262	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
7		esumaddf.a	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑘𝐴
8	7	esumcl 34329	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ (0[,]+∞)) → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ (0[,]+∞))
9	2, 6, 8	syl2anc 593	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ (0[,]+∞))
10	1, 9	sselid 3936	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ ℝ*)
11		esumaddf.3	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐶 ∈ (0[,]+∞))
12	1, 11	sselid 3936	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐶 ∈ ℝ*)
13	1, 4	sselid 3936	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ*)
14	13	xnegcld 13305	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → -𝑒𝐵 ∈ ℝ*)
15	12, 14	xaddcld 13306	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ ℝ*)
16		esumlef.3	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ≤ 𝐶)
17		xsubge0 13266	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → (0 ≤ (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ↔ 𝐵 ≤ 𝐶))
18	12, 13, 17	syl2anc 593	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (0 ≤ (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ↔ 𝐵 ≤ 𝐶))
19	16, 18	mpbird 259	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 0 ≤ (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵))
20		pnfge 13134	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ ℝ* → (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ≤ +∞)
21	15, 20	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ≤ +∞)
22		0xr 11231	. . . . . . . . . 10 ⊢ 0 ∈ ℝ*
23		pnfxr 11238	. . . . . . . . . 10 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
24		elicc1 13395	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*) → ((𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ (0[,]+∞) ↔ ((𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∧ (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ≤ +∞)))
25	22, 23, 24	mp2an 702	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ (0[,]+∞) ↔ ((𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∧ (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ≤ +∞))
26	15, 19, 21, 25	syl3anbrc 1358	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ (0[,]+∞))
27	26	ex 416	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝐴 → (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ (0[,]+∞)))
28	3, 27	ralrimi 3262	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ (0[,]+∞))
29	7	esumcl 34329	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ (0[,]+∞)) → Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ (0[,]+∞))
30	2, 28, 29	syl2anc 593	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ (0[,]+∞))
31	1, 30	sselid 3936	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ ℝ*)
32	22	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℝ*)
33	23	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → +∞ ∈ ℝ*)
34		elicc4 13419	. . . . . . 7 ⊢ ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ ℝ*) → (Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ (0[,]+∞) ↔ (0 ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∧ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ≤ +∞)))
35	32, 33, 31, 34	syl3anc 1392	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ (0[,]+∞) ↔ (0 ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∧ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ≤ +∞)))
36	30, 35	mpbid 234	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (0 ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∧ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ≤ +∞))
37	36	simpld 498	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵))
38		xraddge02 32961	. . . . 5 ⊢ ((Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ ℝ* ∧ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ ℝ*) → (0 ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ≤ (Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 +𝑒 Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵))))
39	38	imp 410	. . . 4 ⊢ (((Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ ℝ* ∧ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ ℝ*) ∧ 0 ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵)) → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ≤ (Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 +𝑒 Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵)))
40	10, 31, 37, 39	syl21anc 848	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ≤ (Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 +𝑒 Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵)))
41		xaddcom 13245	. . . 4 ⊢ ((Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ ℝ* ∧ Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) ∈ ℝ*) → (Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 +𝑒 Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵)) = (Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵))
42	10, 31, 41	syl2anc 593	. . 3 ⊢ (𝜑 → (Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 +𝑒 Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵)) = (Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵))
43	40, 42	breqtrd 5128	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ≤ (Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵))
44	3, 7, 2, 26, 4	esumaddf 34360	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴((𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 𝐵) = (Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵))
45		xrge0npcan 33200	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐶 ∈ (0[,]+∞) ∧ 𝐵 ∈ (0[,]+∞) ∧ 𝐵 ≤ 𝐶) → ((𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 𝐵) = 𝐶)
46	11, 4, 16, 45	syl3anc 1392	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → ((𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 𝐵) = 𝐶)
47	46	ex 416	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝐴 → ((𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 𝐵) = 𝐶))
48	3, 47	ralrimi 3262	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝐴 ((𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 𝐵) = 𝐶)
49	3, 48	esumeq2d 34336	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴((𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 𝐵) = Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐶)
50	44, 49	eqtr3d 2801	. 2 ⊢ (𝜑 → (Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝐶 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵) = Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐶)
51	43, 50	breqtrd 5128	1 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐶)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 399   ∧ w3a 1099   = wceq 1562  Ⅎwnf 1805   ∈ wcel 2144  Ⅎwnfc 2911  ∀wral 3078   class class class wbr 5102  (class class class)co 7398  0cc0 11075  +∞cpnf 11215  ℝ^*cxr 11217   ≤ cle 11219  -_𝑒cxne 13113   +_𝑒 cxad 13114  [,]cicc 13354  Σ^*cesum 34326

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1817  ax-4 1831  ax-5 1932  ax-6 1989  ax-7 2030  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2214  ax-ext 2736  ax-rep 5229  ax-sep 5248  ax-nul 5258  ax-pow 5324  ax-pr 5392  ax-un 7720  ax-inf2 9598  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153  ax-addf 11154  ax-mulf 11155

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1100  df-3an 1101  df-tru 1565  df-fal 1575  df-ex 1802  df-nf 1806  df-sb 2093  df-mo 2568  df-eu 2598  df-clab 2743  df-cleq 2756  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3458  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  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 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5544  df-eprel 5549  df-po 5557  df-so 5558  df-fr 5602  df-se 5603  df-we 5604  df-xp 5655  df-rel 5656  df-cnv 5657  df-co 5658  df-dm 5659  df-rn 5660  df-res 5661  df-ima 5662  df-pred 6290  df-ord 6351  df-on 6352  df-lim 6353  df-suc 6354  df-iota 6479  df-fun 6525  df-fn 6526  df-f 6527  df-f1 6528  df-fo 6529  df-f1o 6530  df-fv 6531  df-isom 6532  df-riota 7355  df-ov 7401  df-oprab 7402  df-mpo 7403  df-of 7662  df-om 7849  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-supp 8143  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8344  df-rdg 8383  df-1o 8439  df-2o 8440  df-er 8680  df-map 8812  df-pm 8813  df-ixp 8882  df-en 8930  df-dom 8931  df-sdom 8932  df-fin 8933  df-fsupp 9310  df-fi 9359  df-sup 9390  df-inf 9391  df-oi 9460  df-card 9899  df-pnf 11220  df-mnf 11221  df-xr 11222  df-ltxr 11223  df-le 11224  df-sub 11418  df-neg 11419  df-div 11847  df-nn 12213  df-2 12282  df-3 12283  df-4 12284  df-5 12285  df-6 12286  df-7 12287  df-8 12288  df-9 12289  df-n0 12484  df-z 12571  df-dec 12691  df-uz 12842  df-q 12952  df-rp 12996  df-xneg 13116  df-xadd 13117  df-xmul 13118  df-ioo 13355  df-ioc 13356  df-ico 13357  df-icc 13358  df-fz 13515  df-fzo 13662  df-fl 13804  df-mod 13882  df-seq 14017  df-exp 14077  df-fac 14289  df-bc 14318  df-hash 14346  df-shft 15082  df-cj 15128  df-re 15129  df-im 15130  df-sqrt 15264  df-abs 15265  df-limsup 15500  df-clim 15517  df-rlim 15518  df-sum 15716  df-ef 16099  df-sin 16101  df-cos 16102  df-pi 16104  df-struct 17185  df-sets 17202  df-slot 17220  df-ndx 17232  df-base 17248  df-ress 17269  df-plusg 17301  df-mulr 17302  df-starv 17303  df-sca 17304  df-vsca 17305  df-ip 17306  df-tset 17307  df-ple 17308  df-ds 17310  df-unif 17311  df-hom 17312  df-cco 17313  df-rest 17453  df-topn 17454  df-0g 17472  df-gsum 17473  df-topgen 17474  df-pt 17475  df-prds 17478  df-ordt 17533  df-xrs 17534  df-qtop 17539  df-imas 17540  df-xps 17542  df-mre 17616  df-mrc 17617  df-acs 17619  df-ps 18600  df-tsr 18601  df-plusf 18675  df-mgm 18676  df-sgrp 18755  df-mnd 18771  df-mhm 18819  df-submnd 18820  df-grp 18980  df-minusg 18981  df-sbg 18982  df-mulg 19112  df-subg 19167  df-cntz 19359  df-cmn 19824  df-abl 19825  df-mgp 20189  df-rng 20201  df-ur 20234  df-ring 20287  df-cring 20288  df-subrng 20598  df-subrg 20622  df-abv 20860  df-lmod 20931  df-scaf 20932  df-sra 21242  df-rgmod 21243  df-psmet 21418  df-xmet 21419  df-met 21420  df-bl 21421  df-mopn 21422  df-fbas 21423  df-fg 21424  df-cnfld 21427  df-top 22956  df-topon 22973  df-topsp 22995  df-bases 23008  df-cld 23081  df-ntr 23082  df-cls 23083  df-nei 23160  df-lp 23198  df-perf 23199  df-cn 23289  df-cnp 23290  df-haus 23377  df-tx 23624  df-hmeo 23817  df-fil 23908  df-fm 24000  df-flim 24001  df-flf 24002  df-tmd 24134  df-tgp 24135  df-tsms 24189  df-trg 24222  df-xms 24382  df-ms 24383  df-tms 24384  df-nm 24644  df-ngp 24645  df-nrg 24647  df-nlm 24648  df-ii 24941  df-cncf 24942  df-limc 25930  df-dv 25931  df-log 26623  df-esum 34327

This theorem is referenced by:  esumpinfval  34372  esumpinfsum  34376  esum2d  34392  omssubadd  34599