Theorem esumpmono 34759

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 13566	. . . . 5 ⊢ (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
2		ovexd 7457	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (1...𝑀) ∈ V)
3		elfznn 13692	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ (1...𝑀) → 𝑘 ∈ ℕ)
4		icossicc 13572	. . . . . . . . 9 ⊢ (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)
5		esumpmono.3	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ (0[,)+∞))
6	4, 5	sselid 3907	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ (0[,]+∞))
7	3, 6	sylan2 605	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑀)) → 𝐴 ∈ (0[,]+∞))
8	7	ralrimiva 3154	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ∈ (0[,]+∞))
9		nfcv 2922	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑘(1...𝑀)
10	9	esumcl 34710	. . . . . 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 3907	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ∈ ℝ*)
13	12	xrleidd 13286	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ≤ Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴)
14		ovexd 7457	. . . . 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 12352	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀 + 1) ∈ ℕ)
18		nnuz 13009	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
19	17, 18	eleqtrdi 2870	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀 + 1) ∈ (ℤ≥‘1))
20		fzss1 13702	. . . . . . . . . 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 3910	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑘 ∈ (1...𝑁))
24		elfznn 13692	. . . . . . . 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 3154	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴 ∈ (0[,]+∞))
28		nfcv 2922	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘((𝑀 + 1)...𝑁)
29	28	esumcl 34710	. . . . 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 13593	. . . . 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 11361	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℝ*
35	34	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℝ*)
36	1, 30	sselid 3907	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴 ∈ ℝ*)
37		xle2add 13394	. . . 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 13376	. . . 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 2766	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 = (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e 0))
43	15, 18	eleqtrdi 2870	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘1))
44		esumpmono.2	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
45		eluzfz 13656	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ (ℤ≥‘1) ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → 𝑀 ∈ (1...𝑁))
46	43, 44, 45	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (1...𝑁))
47		fzsplit 13689	. . . 4 ⊢ (𝑀 ∈ (1...𝑁) → (1...𝑁) = ((1...𝑀) ∪ ((𝑀 + 1)...𝑁)))
48		esumeq1 34714	. . . 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 1946	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑘𝜑
51		nnre 12347	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ)
52	51	ltp1d 12252	. . . . 5 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 < (𝑀 + 1))
53		fzdisj 13690	. . . . 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 34733	. . 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 2795	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑁)𝐴 = (Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 +e Σ*𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)𝐴))
57	39, 42, 56	3brtr4d 5136	1 ⊢ (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ (1...𝑀)𝐴 ≤ Σ*𝑘 ∈ (1...𝑁)𝐴)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  Vcvv 3450   ⊆ wss 3896   ∩ cin 4088   ∪ cun 4148  ∅c0 4277   class class class wbr 5102  ‘cfv 6541  (class class class)co 7422  0cc0 11205  1c1 11206   + caddc 11208  +∞cpnf 11345  ℝ^*cxr 11347   < clt 11348   ≤ cle 11349  ℕcn 12340  ℤ_≥cuz 12970   +_e cxad 13244  [,)cico 13483  [,]cicc 13484  ...cfz 13644  Σ^*cesum 34707

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 5326  ax-pr 5390  ax-un 7753  ax-inf2 9647  ax-cnex 11261  ax-resscn 11262  ax-1cn 11263  ax-icn 11264  ax-addcl 11265  ax-addrcl 11266  ax-mulcl 11267  ax-mulrcl 11268  ax-mulcom 11269  ax-addass 11270  ax-mulass 11271  ax-distr 11272  ax-i2m1 11273  ax-1ne0 11274  ax-1rid 11275  ax-rnegex 11276  ax-rrecex 11277  ax-cnre 11278  ax-pre-lttri 11279  ax-pre-lttrn 11280  ax-pre-ltadd 11281  ax-pre-mulgt0 11282  ax-pre-sup 11283  ax-addf 11284  ax-mulf 11285

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 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-isom 6550  df-riota 7379  df-ov 7425  df-oprab 7426  df-mpo 7427  df-of 7695  df-om 7880  df-1st 8003  df-2nd 8004  df-supp 8182  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8384  df-rdg 8423  df-1o 8481  df-2o 8482  df-er 8722  df-map 8854  df-pm 8855  df-ixp 8931  df-en 8979  df-dom 8980  df-sdom 8981  df-fin 8982  df-fsupp 9359  df-fi 9408  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9509  df-card 10025  df-pnf 11350  df-mnf 11351  df-xr 11352  df-ltxr 11353  df-le 11354  df-sub 11548  df-neg 11549  df-div 11979  df-nn 12341  df-2 12410  df-3 12411  df-4 12412  df-5 12413  df-6 12414  df-7 12415  df-8 12416  df-9 12417  df-n0 12612  df-z 12699  df-dec 12820  df-uz 12971  df-q 13081  df-rp 13126  df-xneg 13246  df-xadd 13247  df-xmul 13248  df-ioo 13485  df-ioc 13486  df-ico 13487  df-icc 13488  df-fz 13645  df-fzo 13794  df-fl 13937  df-mod 14015  df-seq 14150  df-exp 14210  df-fac 14423  df-bc 14452  df-hash 14480  df-shft 15227  df-cj 15273  df-re 15274  df-im 15275  df-sqrt 15409  df-abs 15410  df-limsup 15645  df-clim 15662  df-rlim 15663  df-sum 15861  df-ef 16240  df-sin 16242  df-cos 16243  df-pi 16245  df-struct 17332  df-sets 17349  df-slot 17367  df-ndx 17379  df-base 17395  df-ress 17416  df-plusg 17448  df-mulr 17449  df-starv 17450  df-sca 17451  df-vsca 17452  df-ip 17453  df-tset 17454  df-ple 17455  df-ds 17457  df-unif 17458  df-hom 17459  df-cco 17460  df-rest 17600  df-topn 17601  df-0g 17619  df-gsum 17620  df-topgen 17621  df-pt 17622  df-prds 17625  df-ordt 17680  df-xrs 17681  df-qtop 17686  df-imas 17687  df-xps 17689  df-mre 17763  df-mrc 17764  df-acs 17766  df-ps 18747  df-tsr 18748  df-plusf 18822  df-mgm 18823  df-sgrp 18915  df-mnd 18931  df-mhm 18985  df-submnd 18986  df-grp 19154  df-minusg 19155  df-sbg 19156  df-mulg 19285  df-subg 19340  df-cntz 19538  df-cmn 20003  df-abl 20004  df-mgp 20368  df-rng 20382  df-ur 20415  df-ring 20468  df-cring 20469  df-subrng 20805  df-subrg 20829  df-abv 21073  df-lmod 21144  df-scaf 21145  df-sra 21455  df-rgmod 21456  df-psmet 21677  df-xmet 21678  df-met 21679  df-bl 21680  df-mopn 21681  df-fbas 21682  df-fg 21683  df-cnfld 21686  df-top 23219  df-topon 23236  df-topsp 23258  df-bases 23271  df-cld 23344  df-ntr 23345  df-cls 23346  df-nei 23423  df-lp 23461  df-perf 23462  df-cn 23552  df-cnp 23553  df-haus 23640  df-tx 23888  df-hmeo 24081  df-fil 24172  df-fm 24264  df-flim 24265  df-flf 24266  df-tmd 24398  df-tgp 24399  df-tsms 24453  df-trg 24486  df-xms 24646  df-ms 24647  df-tms 24648  df-nm 24908  df-ngp 24909  df-nrg 24911  df-nlm 24912  df-ii 25205  df-cncf 25206  df-limc 26193  df-dv 26194  df-log 26891  df-esum 34708

This theorem is used by:  esumcvg  34766