Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  esumpinfval Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem esumpinfval 34755
Description: The value of the extended sum of nonnegative terms, with at least one infinite term. (Contributed by Thierry Arnoux, 19-Jun-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
esumpinfval.0 Ⅎ𝑘𝜑
esumpinfval.1 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑉)
esumpinfval.2 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
esumpinfval.3 (𝜑 → ∃𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = +∞)
Assertion
Ref Expression
esumpinfval (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 = +∞)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝑉
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝐵(𝑘)

Proof of Theorem esumpinfval
StepHypRef Expression
1 iccssxr 13568 . . 3 (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
2 esumpinfval.1 . . . 4 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑉)
3 esumpinfval.0 . . . . 5 Ⅎ𝑘𝜑
4 esumpinfval.2 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
54ex 418 . . . . 5 (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝐴 → 𝐵 ∈ (0[,]+∞)))
63, 5ralrimi 3260 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
7 nfcv 2922 . . . . 5 Ⅎ𝑘𝐴
87esumcl 34712 . . . 4 ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ (0[,]+∞)) → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ (0[,]+∞))
92, 6, 8syl2anc 596 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ (0[,]+∞))
101, 9sselid 3907 . 2 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ ℝ*)
11 nfrab1 3431 . . . . 5 Ⅎ𝑘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}
12 ssrab2 4004 . . . . . 6 {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ⊆ 𝐴
1312a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ⊆ 𝐴)
14 0xr 11363 . . . . . . . 8 0 ∈ ℝ*
15 pnfxr 11370 . . . . . . . 8 +∞ ∈ ℝ*
16 0lepnf 13269 . . . . . . . 8 0 ≤ +∞
17 ubicc2 13603 . . . . . . . 8 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ +∞) → +∞ ∈ (0[,]+∞))
1814, 15, 16, 17mp3an 1490 . . . . . . 7 +∞ ∈ (0[,]+∞)
1918a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ 𝐵 = +∞) → +∞ ∈ (0[,]+∞))
20 0e0iccpnf 13597 . . . . . . 7 0 ∈ (0[,]+∞)
2120a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 0 ∈ (0[,]+∞))
2219, 21ifclda 4517 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ∈ (0[,]+∞))
23 eldif 4048 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) ↔ (𝑘 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}))
24 rabid 3432 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ↔ (𝑘 ∈ 𝐴 ∧ 𝐵 = +∞))
2524simplbi2 506 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ 𝐴 → (𝐵 = +∞ → 𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}))
2625con3dimp 414 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) → ¬ 𝐵 = +∞)
2723, 26sylbi 220 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) → ¬ 𝐵 = +∞)
2827adantl 487 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞})) → ¬ 𝐵 = +∞)
2928iffalsed 4492 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞})) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = 0)
303, 11, 7, 13, 2, 22, 29esumss 34754 . . . 4 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = Σ*𝑘 ∈ 𝐴if(𝐵 = +∞, +∞, 0))
31 eqidd 2761 . . . . . 6 (𝜑 → {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} = {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞})
3224simprbi 503 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} → 𝐵 = +∞)
3332iftrued 4489 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
3433adantl 487 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
353, 31, 34esumeq12dvaf 34713 . . . . 5 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = Σ*𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}+∞)
362, 13ssexd 5286 . . . . . 6 (𝜑 → {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ∈ V)
37 nfcv 2922 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘+∞
3811, 37esumcst 34745 . . . . . 6 (({𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ∈ V ∧ +∞ ∈ (0[,]+∞)) → Σ*𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}+∞ = ((♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) ·e +∞))
3936, 18, 38sylancl 598 . . . . 5 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}+∞ = ((♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) ·e +∞))
40 hashxrcl 14508 . . . . . . 7 ({𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ∈ V → (♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) ∈ ℝ*)
4136, 40syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → (♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) ∈ ℝ*)
42 esumpinfval.3 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∃𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = +∞)
43 rabn0 4338 . . . . . . . 8 ({𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ≠ ∅ ↔ ∃𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = +∞)
4442, 43sylibr 237 . . . . . . 7 (𝜑 → {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ≠ ∅)
45 hashgt0 14539 . . . . . . 7 (({𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ∈ V ∧ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ≠ ∅) → 0 < (♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}))
4636, 44, 45syl2anc 596 . . . . . 6 (𝜑 → 0 < (♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}))
47 xmulpnf1 13411 . . . . . 6 (((♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) ∈ ℝ* ∧ 0 < (♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞})) → ((♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) ·e +∞) = +∞)
4841, 46, 47syl2anc 596 . . . . 5 (𝜑 → ((♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) ·e +∞) = +∞)
4935, 39, 483eqtrd 2799 . . . 4 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
5030, 49eqtr3d 2797 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
51 breq1 5105 . . . . 5 (+∞ = if(𝐵 = +∞, +∞, 0) → (+∞ ≤ 𝐵 ↔ if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ 𝐵))
52 breq1 5105 . . . . 5 (0 = if(𝐵 = +∞, +∞, 0) → (0 ≤ 𝐵 ↔ if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ 𝐵))
53 pnfge 13266 . . . . . . . 8 (+∞ ∈ ℝ* → +∞ ≤ +∞)
5415, 53ax-mp 5 . . . . . . 7 +∞ ≤ +∞
55 breq2 5106 . . . . . . 7 (𝐵 = +∞ → (+∞ ≤ 𝐵 ↔ +∞ ≤ +∞))
5654, 55mpbiri 261 . . . . . 6 (𝐵 = +∞ → +∞ ≤ 𝐵)
5756adantl 487 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ 𝐵 = +∞) → +∞ ≤ 𝐵)
584adantr 486 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
59 iccgelb 13540 . . . . . . 7 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ (0[,]+∞)) → 0 ≤ 𝐵)
6014, 15, 59mp3an12 1480 . . . . . 6 (𝐵 ∈ (0[,]+∞) → 0 ≤ 𝐵)
6158, 60syl 18 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 0 ≤ 𝐵)
6251, 52, 57, 61ifbothda 4520 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ 𝐵)
633, 7, 2, 22, 4, 62esumlef 34744 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵)
6450, 63eqbrtrrd 5128 . 2 (𝜑 → +∞ ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵)
65 xgepnf 13302 . . 3 (Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ ℝ* → (+∞ ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ↔ Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 = +∞))
6665biimpd 232 . 2 (Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ ℝ* → (+∞ ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 = +∞))
6710, 64, 66sylc 66 1 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 = +∞)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569  Ⅎwnf 1815   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  {crab 3412  Vcvv 3450   ⊆ wss 3896   ∖ cdif 4044  ∅c0 4277  ifcif 4481   class class class wbr 5102  ‘cfv 6543  (class class class)co 7424  0cc0 11207  +∞cpnf 11347  ℝ*cxr 11349   < clt 11350   ≤ cle 11351   ·e cxmu 13247  [,]cicc 13486  ♯chash 14481  Σ*cesum 34709
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 5327  ax-pr 5391  ax-un 7755  ax-inf2 9649  ax-cnex 11263  ax-resscn 11264  ax-1cn 11265  ax-icn 11266  ax-addcl 11267  ax-addrcl 11268  ax-mulcl 11269  ax-mulrcl 11270  ax-mulcom 11271  ax-addass 11272  ax-mulass 11273  ax-distr 11274  ax-i2m1 11275  ax-1ne0 11276  ax-1rid 11277  ax-rnegex 11278  ax-rrecex 11279  ax-cnre 11280  ax-pre-lttri 11281  ax-pre-lttrn 11282  ax-pre-ltadd 11283  ax-pre-mulgt0 11284  ax-pre-sup 11285  ax-addf 11286  ax-mulf 11287
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 3848  df-ss 3897  df-pss 4013  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-nul 4278  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6307  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6497  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7381  df-ov 7427  df-oprab 7428  df-mpo 7429  df-of 7697  df-om 7882  df-1st 8005  df-2nd 8006  df-supp 8185  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8387  df-rdg 8426  df-1o 8484  df-2o 8485  df-oadd 8488  df-er 8725  df-map 8857  df-pm 8858  df-ixp 8934  df-en 8982  df-dom 8983  df-sdom 8984  df-fin 8985  df-fsupp 9362  df-fi 9410  df-sup 9441  df-inf 9442  df-oi 9511  df-card 10027  df-pnf 11352  df-mnf 11353  df-xr 11354  df-ltxr 11355  df-le 11356  df-sub 11550  df-neg 11551  df-div 11981  df-nn 12343  df-2 12412  df-3 12413  df-4 12414  df-5 12415  df-6 12416  df-7 12417  df-8 12418  df-9 12419  df-n0 12614  df-xnn0 12687  df-z 12701  df-dec 12822  df-uz 12973  df-q 13083  df-rp 13128  df-xneg 13248  df-xadd 13249  df-xmul 13250  df-ioo 13487  df-ioc 13488  df-ico 13489  df-icc 13490  df-fz 13647  df-fzo 13796  df-fl 13939  df-mod 14017  df-seq 14152  df-exp 14212  df-fac 14425  df-bc 14454  df-hash 14482  df-shft 15229  df-cj 15275  df-re 15276  df-im 15277  df-sqrt 15411  df-abs 15412  df-limsup 15647  df-clim 15664  df-rlim 15665  df-sum 15863  df-ef 16242  df-sin 16244  df-cos 16245  df-pi 16247  df-struct 17334  df-sets 17351  df-slot 17369  df-ndx 17381  df-base 17397  df-ress 17418  df-plusg 17450  df-mulr 17451  df-starv 17452  df-sca 17453  df-vsca 17454  df-ip 17455  df-tset 17456  df-ple 17457  df-ds 17459  df-unif 17460  df-hom 17461  df-cco 17462  df-rest 17602  df-topn 17603  df-0g 17621  df-gsum 17622  df-topgen 17623  df-pt 17624  df-prds 17627  df-ordt 17682  df-xrs 17683  df-qtop 17688  df-imas 17689  df-xps 17691  df-mre 17765  df-mrc 17766  df-acs 17768  df-ps 18749  df-tsr 18750  df-plusf 18824  df-mgm 18825  df-sgrp 18917  df-mnd 18933  df-mhm 18987  df-submnd 18988  df-grp 19156  df-minusg 19157  df-sbg 19158  df-mulg 19287  df-subg 19342  df-cntz 19540  df-cmn 20005  df-abl 20006  df-mgp 20370  df-rng 20384  df-ur 20417  df-ring 20470  df-cring 20471  df-subrng 20807  df-subrg 20831  df-abv 21075  df-lmod 21146  df-scaf 21147  df-sra 21457  df-rgmod 21458  df-psmet 21679  df-xmet 21680  df-met 21681  df-bl 21682  df-mopn 21683  df-fbas 21684  df-fg 21685  df-cnfld 21688  df-top 23221  df-topon 23238  df-topsp 23260  df-bases 23273  df-cld 23346  df-ntr 23347  df-cls 23348  df-nei 23425  df-lp 23463  df-perf 23464  df-cn 23554  df-cnp 23555  df-haus 23642  df-tx 23890  df-hmeo 24083  df-fil 24174  df-fm 24266  df-flim 24267  df-flf 24268  df-tmd 24400  df-tgp 24401  df-tsms 24455  df-trg 24488  df-xms 24648  df-ms 24649  df-tms 24650  df-nm 24910  df-ngp 24911  df-nrg 24913  df-nlm 24914  df-ii 25207  df-cncf 25208  df-limc 26195  df-dv 26196  df-log 26893  df-esum 34710
This theorem is used by:  hasheuni  34767  esumcvg  34768  esumcvgre  34773  voliune  34912  volfiniune  34913
  Copyright terms: Public domain W3C validator