Theorem esumpmono 34822

Description: The partial sums in an extended sum form a monotonic sequence. (Contributed by Thierry Arnoux, 31-Aug-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
esumpmono.1	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
esumpmono.2	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
esumpmono.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ (0[,)+∞))

Assertion

Ref	Expression
esumpmono	⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ≤ Σ*𝑘 ∈ (1...𝑁)𝐴)

Distinct variable groups:   𝑘,𝑀   𝑘,𝑁   𝜑,𝑘

Allowed substitution hint:   𝐴(𝑘)

Proof of Theorem esumpmono

Step	Hyp	Ref	Expression
1		iccssxr 13601	. . . . 5 ⊢ (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
2		ovexd 7486	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (1...𝑀) ∈ V)
3		elfznn 13727	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ (1...𝑀) → 𝑘 ∈ ℕ)
4		icossicc 13607	. . . . . . . . 9 ⊢ (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)
5		esumpmono.3	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ (0[,)+∞))
6	4, 5	sselid 3911	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ (0[,]+∞))
7	3, 6	sylan2 605	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑀)) → 𝐴 ∈ (0[,]+∞))
8	7	ralrimiva 3158	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ∈ (0[,]+∞))
9		nfcv 2926	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑘(1...𝑀)
10	9	esumcl 34773	. . . . . 6 ⊢ (((1...𝑀) ∈ V ∧ ∀𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ∈ (0[,]+∞)) → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ∈ (0[,]+∞))
11	2, 8, 10	syl2anc 596	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ∈ (0[,]+∞))
12	1, 11	sselid 3911	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ∈ ℝ*)
13	12	xrleidd 13321	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ≤ Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴)
14		ovexd 7486	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑀 + 1)...𝑁) ∈ V)
15		esumpmono.1	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
16	15	adantr 486	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑀 ∈ ℕ)
17		peano2nn 12387	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀 + 1) ∈ ℕ)
18		nnuz 13044	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
19	17, 18	eleqtrdi 2874	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀 + 1) ∈ (ℤ≥‘1))
20		fzss1 13737	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 + 1) ∈ (ℤ≥‘1) → ((𝑀 + 1)...𝑁) ⊆ (1...𝑁))
21	16, 19, 20	3syl 19	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → ((𝑀 + 1)...𝑁) ⊆ (1...𝑁))
22		simpr 490	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁))
23	21, 22	sseldd 3914	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑘 ∈ (1...𝑁))
24		elfznn 13727	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 ∈ ℕ)
25	23, 24	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℕ)
26	25, 6	syldan 603	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝐴 ∈ (0[,]+∞))
27	26	ralrimiva 3158	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴 ∈ (0[,]+∞))
28		nfcv 2926	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘((𝑀 + 1)...𝑁)
29	28	esumcl 34773	. . . . 5 ⊢ ((((𝑀 + 1)...𝑁) ∈ V ∧ ∀𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴 ∈ (0[,]+∞)) → Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴 ∈ (0[,]+∞))
30	14, 27, 29	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴 ∈ (0[,]+∞))
31		elxrge0 13628	. . . . 5 ⊢ (Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴 ∈ (0[,]+∞) ↔ (Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴))
32	31	simprbi 503	. . . 4 ⊢ (Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴 ∈ (0[,]+∞) → 0 ≤ Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴)
33	30, 32	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴)
34		0xr 11395	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℝ*
35	34	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℝ*)
36	1, 30	sselid 3911	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴 ∈ ℝ*)
37		xle2add 13429	. . . 4 ⊢ (((Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ∈ ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ*) ∧ (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ∈ ℝ* ∧ Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴 ∈ ℝ*)) → ((Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ≤ Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ∧ 0 ≤ Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴) → (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e 0) ≤ (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴)))
38	12, 35, 12, 36, 37	syl22anc 852	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ≤ Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ∧ 0 ≤ Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴) → (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e 0) ≤ (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴)))
39	13, 33, 38	mp2and 712	. 2 ⊢ (𝜑 → (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e 0) ≤ (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴))
40		xaddrid 13411	. . . 4 ⊢ (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ∈ ℝ* → (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e 0) = Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴)
41	12, 40	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e 0) = Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴)
42	41	eqcomd 2769	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 = (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e 0))
43	15, 18	eleqtrdi 2874	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘1))
44		esumpmono.2	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
45		eluzfz 13691	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ (ℤ≥‘1) ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → 𝑀 ∈ (1...𝑁))
46	43, 44, 45	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (1...𝑁))
47		fzsplit 13724	. . . 4 ⊢ (𝑀 ∈ (1...𝑁) → (1...𝑁) = ((1...𝑀) ∪ ((𝑀 + 1)...𝑁)))
48		esumeq1 34777	. . . 4 ⊢ ((1...𝑁) = ((1...𝑀) ∪ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑁)𝐴 = Σ*𝑘 ∈ ((1...𝑀) ∪ ((𝑀 + 1)...𝑁))𝐴)
49	46, 47, 48	3syl 19	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑁)𝐴 = Σ*𝑘 ∈ ((1...𝑀) ∪ ((𝑀 + 1)...𝑁))𝐴)
50		nfv 1949	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑘𝜑
51		nnre 12382	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ)
52	51	ltp1d 12287	. . . . 5 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 < (𝑀 + 1))
53		fzdisj 13725	. . . . 5 ⊢ (𝑀 < (𝑀 + 1) → ((1...𝑀) ∩ ((𝑀 + 1)...𝑁)) = ∅)
54	15, 52, 53	3syl 19	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((1...𝑀) ∩ ((𝑀 + 1)...𝑁)) = ∅)
55	50, 9, 28, 2, 14, 54, 7, 26	esumsplit 34796	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ ((1...𝑀) ∪ ((𝑀 + 1)...𝑁))𝐴 = (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴))
56	49, 55	eqtrd 2798	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑁)𝐴 = (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴))
57	39, 42, 56	3brtr4d 5143	1 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ≤ Σ*𝑘 ∈ (1...𝑁)𝐴)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900   ∩ cin 4092   ∪ cun 4152  ∅c0 4281   class class class wbr 5108  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451  0cc0 11239  1c1 11240   + caddc 11242  +∞cpnf 11379  ℝ^*cxr 11381   < clt 11382   ≤ cle 11383  ℕcn 12375  ℤ_≥cuz 13005   +_e cxad 13279  [,)cico 13518  [,]cicc 13519  ...cfz 13679  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-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-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:  esumcvg  34829