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 34705
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 13561 . . 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 3261 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
7 nfcv 2923 . . . . 5 Ⅎ𝑘𝐴
87esumcl 34662 . . . 4 ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ (0[,]+∞)) → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ (0[,]+∞))
92, 6, 8syl2anc 596 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ (0[,]+∞))
101, 9sselid 3929 . 2 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵 ∈ ℝ*)
11 nfrab1 3432 . . . . 5 Ⅎ𝑘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}
12 ssrab2 4028 . . . . . 6 {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ⊆ 𝐴
1312a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ⊆ 𝐴)
14 0xr 11356 . . . . . . . 8 0 ∈ ℝ*
15 pnfxr 11363 . . . . . . . 8 +∞ ∈ ℝ*
16 0lepnf 13262 . . . . . . . 8 0 ≤ +∞
17 ubicc2 13596 . . . . . . . 8 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ +∞) → +∞ ∈ (0[,]+∞))
1814, 15, 16, 17mp3an 1490 . . . . . . 7 +∞ ∈ (0[,]+∞)
1918a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ 𝐵 = +∞) → +∞ ∈ (0[,]+∞))
20 0e0iccpnf 13590 . . . . . . 7 0 ∈ (0[,]+∞)
2120a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 0 ∈ (0[,]+∞))
2219, 21ifclda 4518 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ∈ (0[,]+∞))
23 eldif 3909 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) ↔ (𝑘 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}))
24 rabid 3433 . . . . . . . . . 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 4493 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞})) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = 0)
303, 11, 7, 13, 2, 22, 29esumss 34704 . . . 4 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = Σ*𝑘 ∈ 𝐴if(𝐵 = +∞, +∞, 0))
31 eqidd 2762 . . . . . 6 (𝜑 → {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} = {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞})
3224simprbi 503 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} → 𝐵 = +∞)
3332iftrued 4490 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
3433adantl 487 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
353, 31, 34esumeq12dvaf 34663 . . . . 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 2923 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘+∞
3811, 37esumcst 34695 . . . . . 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 14501 . . . . . . 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 4339 . . . . . . . 8 ({𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ≠ ∅ ↔ ∃𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = +∞)
4442, 43sylibr 237 . . . . . . 7 (𝜑 → {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ≠ ∅)
45 hashgt0 14532 . . . . . . 7 (({𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ∈ V ∧ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞} ≠ ∅) → 0 < (♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}))
4636, 44, 45syl2anc 596 . . . . . 6 (𝜑 → 0 < (♯‘{𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}))
47 xmulpnf1 13404 . . . . . 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 2800 . . . 4 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝐴 ∣ 𝐵 = +∞}if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
5030, 49eqtr3d 2798 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
51 breq1 5106 . . . . 5 (+∞ = if(𝐵 = +∞, +∞, 0) → (+∞ ≤ 𝐵 ↔ if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ 𝐵))
52 breq1 5106 . . . . 5 (0 = if(𝐵 = +∞, +∞, 0) → (0 ≤ 𝐵 ↔ if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ 𝐵))
53 pnfge 13259 . . . . . . . 8 (+∞ ∈ ℝ* → +∞ ≤ +∞)
5415, 53ax-mp 5 . . . . . . 7 +∞ ≤ +∞
55 breq2 5107 . . . . . . 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 13533 . . . . . . 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 4521 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ 𝐵)
633, 7, 2, 22, 4, 62esumlef 34694 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ 𝐴if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵)
6450, 63eqbrtrrd 5129 . 2 (𝜑 → +∞ ≤ Σ*𝑘 ∈ 𝐴𝐵)
65 xgepnf 13295 . . 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 2145   ≠ wne 2956  ∀wral 3077  ∃wrex 3087  {crab 3413  Vcvv 3451   ∖ cdif 3896   ⊆ wss 3899  ∅c0 4279  ifcif 4482   class class class wbr 5103  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  0cc0 11200  +∞cpnf 11340  ℝ*cxr 11342   < clt 11343   ≤ cle 11344   ·e cxmu 13240  [,]cicc 13479  ♯chash 14474  Σ*cesum 34659
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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279  ax-mulf 11280
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 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  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 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  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 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-oadd 8480  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-xnn0 12680  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ioc 13481  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-mod 14010  df-seq 14145  df-exp 14205  df-fac 14418  df-bc 14447  df-hash 14475  df-shft 15220  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-limsup 15638  df-clim 15655  df-rlim 15656  df-sum 15854  df-ef 16233  df-sin 16235  df-cos 16236  df-pi 16238  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-ordt 17673  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-ps 18740  df-tsr 18741  df-plusf 18815  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-mhm 18978  df-submnd 18979  df-grp 19147  df-minusg 19148  df-sbg 19149  df-mulg 19278  df-subg 19333  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-abl 19997  df-mgp 20361  df-rng 20375  df-ur 20408  df-ring 20461  df-cring 20462  df-subrng 20798  df-subrg 20822  df-abv 21066  df-lmod 21137  df-scaf 21138  df-sra 21448  df-rgmod 21449  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-cnfld 21679  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-ntr 23338  df-cls 23339  df-nei 23416  df-lp 23454  df-perf 23455  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-haus 23633  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-fil 24165  df-fm 24257  df-flim 24258  df-flf 24259  df-tmd 24391  df-tgp 24392  df-tsms 24446  df-trg 24479  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641  df-nm 24901  df-ngp 24902  df-nrg 24904  df-nlm 24905  df-ii 25198  df-cncf 25199  df-limc 26186  df-dv 26187  df-log 26884  df-esum 34660
This theorem is used by:  hasheuni  34717  esumcvg  34718  esumcvgre  34723  voliune  34862  volfiniune  34863
  Copyright terms: Public domain W3C validator