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 34816
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 13601 . . 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 3264 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
7 nfcv 2926 . . . . 5 Ⅎ𝑘𝐴
87esumcl 34773 . . . 4 ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ (0[,]+∞)) → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ (0[,]+∞))
92, 6, 8syl2anc 596 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ (0[,]+∞))
101, 9sselid 3911 . 2 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ ℝ*)
11 nfrab1 3435 . . . . 5 Ⅎ𝑘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}
12 ssrab2 4008 . . . . . 6 {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ⊆ 𝐴
1312a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ⊆ 𝐴)
14 0xr 11395 . . . . . . . 8 0 ∈ ℝ*
15 pnfxr 11402 . . . . . . . 8 +∞ ∈ ℝ*
16 0lepnf 13302 . . . . . . . 8 0 ≤ +∞
17 ubicc2 13636 . . . . . . . 8 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ +∞) → +∞ ∈ (0[,]+∞))
1814, 15, 16, 17mp3an 1491 . . . . . . 7 +∞ ∈ (0[,]+∞)
1918a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ 𝐵 = +∞) → +∞ ∈ (0[,]+∞))
20 0e0iccpnf 13630 . . . . . . 7 0 ∈ (0[,]+∞)
2120a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 0 ∈ (0[,]+∞))
2219, 21ifclda 4521 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ∈ (0[,]+∞))
23 eldif 4052 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) ↔ (𝑘 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}))
24 rabid 3436 . . . . . . . . . 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 4496 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞})) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = 0)
303, 11, 7, 13, 2, 22, 29esumss 34815 . . . 4 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = Σ*𝑘 ∈ 𝐴if(𝐵 = +∞, +∞, 0))
31 eqidd 2764 . . . . . 6 (𝜑 → {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} = {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞})
3224simprbi 503 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} → 𝐵 = +∞)
3332iftrued 4493 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
3433adantl 487 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
353, 31, 34esumeq12dvaf 34774 . . . . 5 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = Σ*𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}+∞)
362, 13ssexd 5293 . . . . . 6 (𝜑 → {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ∈ V)
37 nfcv 2926 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘+∞
3811, 37esumcst 34806 . . . . . 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 14542 . . . . . . 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 4342 . . . . . . . 8 ({𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ≠ ∅ ↔ ∃𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = +∞)
4442, 43sylibr 237 . . . . . . 7 (𝜑 → {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ≠ ∅)
45 hashgt0 14573 . . . . . . 7 (({𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ∈ V ∧ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ≠ ∅) → 0 < (♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}))
4636, 44, 45syl2anc 596 . . . . . 6 (𝜑 → 0 < (♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}))
47 xmulpnf1 13444 . . . . . 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 2802 . . . 4 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
5030, 49eqtr3d 2800 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
51 breq1 5111 . . . . 5 (+∞ = if(𝐵 = +∞, +∞, 0) → (+∞ ≤ 𝐵 ↔ if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ 𝐵))
52 breq1 5111 . . . . 5 (0 = if(𝐵 = +∞, +∞, 0) → (0 ≤ 𝐵 ↔ if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ 𝐵))
53 pnfge 13299 . . . . . . . 8 (+∞ ∈ ℝ* → +∞ ≤ +∞)
5415, 53ax-mp 5 . . . . . . 7 +∞ ≤ +∞
55 breq2 5112 . . . . . . 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 13573 . . . . . . 7 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ (0[,]+∞)) → 0 ≤ 𝐵)
6014, 15, 59mp3an12 1481 . . . . . 6 (𝐵 ∈ (0[,]+∞) → 0 ≤ 𝐵)
6158, 60syl 18 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 0 ≤ 𝐵)
6251, 52, 57, 61ifbothda 4524 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ 𝐵)
633, 7, 2, 22, 4, 62esumlef 34805 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵)
6450, 63eqbrtrrd 5135 . 2 (𝜑 → +∞ ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵)
65 xgepnf 13335 . . 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 1570  Ⅎwnf 1816   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  {crab 3416  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900   ∖ cdif 4048  ∅c0 4281  ifcif 4485   class class class wbr 5108  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451  0cc0 11239  +∞cpnf 11379  ℝ*cxr 11381   < clt 11382   ≤ cle 11383   ·e cxmu 13280  [,]cicc 13519  ♯chash 14515  Σ*cesum 34770
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 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-inf2 9679  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316  ax-pre-sup 11317  ax-addf 11318  ax-mulf 11319
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 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-isom 6575  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-of 7725  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-supp 8215  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-2o 8515  df-oadd 8518  df-er 8755  df-map 8887  df-pm 8888  df-ixp 8964  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-fsupp 9392  df-fi 9440  df-sup 9471  df-inf 9472  df-oi 9541  df-card 10057  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-div 12014  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-4 12447  df-5 12448  df-6 12449  df-7 12450  df-8 12451  df-9 12452  df-n0 12647  df-xnn0 12720  df-z 12734  df-dec 12855  df-uz 13006  df-q 13116  df-rp 13161  df-xneg 13281  df-xadd 13282  df-xmul 13283  df-ioo 13520  df-ioc 13521  df-ico 13522  df-icc 13523  df-fz 13680  df-fzo 13829  df-fl 13972  df-mod 14050  df-seq 14185  df-exp 14245  df-fac 14459  df-bc 14488  df-hash 14516  df-shft 15263  df-cj 15309  df-re 15310  df-im 15311  df-sqrt 15445  df-abs 15446  df-limsup 15682  df-clim 15699  df-rlim 15700  df-sum 15898  df-ef 16277  df-sin 16279  df-cos 16280  df-pi 16282  df-struct 17369  df-sets 17386  df-slot 17404  df-ndx 17416  df-base 17432  df-ress 17453  df-plusg 17486  df-mulr 17487  df-starv 17488  df-sca 17489  df-vsca 17490  df-ip 17491  df-tset 17492  df-ple 17493  df-ds 17495  df-unif 17496  df-hom 17497  df-cco 17498  df-euf 17499  df-rest 17643  df-topn 17644  df-0g 17662  df-gsum 17663  df-topgen 17664  df-pt 17665  df-prds 17668  df-ordt 17723  df-xrs 17724  df-qtop 17729  df-imas 17730  df-xps 17732  df-mre 17806  df-mrc 17807  df-acs 17809  df-ps 18790  df-tsr 18791  df-plusf 18865  df-mgm 18866  df-sgrp 18958  df-mnd 18974  df-mhm 19028  df-submnd 19029  df-grp 19197  df-minusg 19198  df-sbg 19199  df-mulg 19328  df-subg 19383  df-cntz 19582  df-cmn 20047  df-abl 20048  df-mgp 20412  df-rng 20426  df-ur 20459  df-ring 20512  df-cring 20513  df-subrng 20849  df-subrg 20873  df-abv 21117  df-lmod 21188  df-scaf 21189  df-sra 21499  df-rgmod 21500  df-psmet 21721  df-xmet 21722  df-met 21723  df-bl 21724  df-mopn 21725  df-fbas 21726  df-fg 21727  df-cnfld 21730  df-top 23267  df-topon 23284  df-topsp 23306  df-bases 23319  df-cld 23392  df-ntr 23393  df-cls 23394  df-nei 23471  df-lp 23509  df-perf 23510  df-cn 23600  df-cnp 23601  df-haus 23688  df-tx 23936  df-hmeo 24129  df-fil 24220  df-fm 24312  df-flim 24313  df-flf 24314  df-tmd 24446  df-tgp 24447  df-tsms 24501  df-trg 24534  df-xms 24694  df-ms 24695  df-tms 24696  df-nm 24956  df-ngp 24957  df-nrg 24959  df-nlm 24960  df-ii 25253  df-cncf 25254  df-limc 26241  df-dv 26242  df-log 26941  df-esum 34771
This theorem is used by:  hasheuni  34828  esumcvg  34829  esumcvgre  34834  voliune  34973  volfiniune  34974
  Copyright terms: Public domain W3C validator