MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  fprodle Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fprodle 15330
Description: If all the terms of two finite products are nonnegative and compare, so do the two products. (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Apr-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
fprodle.kph 𝑘𝜑
fprodle.a (𝜑𝐴 ∈ Fin)
fprodle.b ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
fprodle.0l3b ((𝜑𝑘𝐴) → 0 ≤ 𝐵)
fprodle.c ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐶 ∈ ℝ)
fprodle.blec ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵𝐶)
Assertion
Ref Expression
fprodle (𝜑 → ∏𝑘𝐴 𝐵 ≤ ∏𝑘𝐴 𝐶)
Distinct variable group:   𝐴,𝑘
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝐵(𝑘)   𝐶(𝑘)

Proof of Theorem fprodle
Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 1red 10620 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → 1 ∈ ℝ)
2 fprodle.kph . . . . . 6 𝑘𝜑
3 nfra1 3206 . . . . . 6 𝑘𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0
42, 3nfan 1900 . . . . 5 𝑘(𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0)
5 fprodle.a . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ Fin)
65adantr 483 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → 𝐴 ∈ Fin)
7 fprodle.c . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐶 ∈ ℝ)
87adantlr 713 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) ∧ 𝑘𝐴) → 𝐶 ∈ ℝ)
9 fprodle.b . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
109adantlr 713 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) ∧ 𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
11 rspa 3193 . . . . . . 7 ((∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0 ∧ 𝑘𝐴) → 𝐵 ≠ 0)
1211adantll 712 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) ∧ 𝑘𝐴) → 𝐵 ≠ 0)
138, 10, 12redivcld 11446 . . . . 5 (((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) ∧ 𝑘𝐴) → (𝐶 / 𝐵) ∈ ℝ)
144, 6, 13fprodreclf 15293 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → ∏𝑘𝐴 (𝐶 / 𝐵) ∈ ℝ)
152, 5, 9fprodreclf 15293 . . . . 5 (𝜑 → ∏𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℝ)
1615adantr 483 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → ∏𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℝ)
17 fprodle.0l3b . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝐴) → 0 ≤ 𝐵)
182, 5, 9, 17fprodge0 15327 . . . . 5 (𝜑 → 0 ≤ ∏𝑘𝐴 𝐵)
1918adantr 483 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → 0 ≤ ∏𝑘𝐴 𝐵)
2017adantlr 713 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) ∧ 𝑘𝐴) → 0 ≤ 𝐵)
2110, 20, 12ne0gt0d 10755 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) ∧ 𝑘𝐴) → 0 < 𝐵)
2210, 21elrpd 12407 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) ∧ 𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ+)
23 fprodle.blec . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵𝐶)
2423adantlr 713 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) ∧ 𝑘𝐴) → 𝐵𝐶)
25 divge1 12436 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ ℝ+𝐶 ∈ ℝ ∧ 𝐵𝐶) → 1 ≤ (𝐶 / 𝐵))
2622, 8, 24, 25syl3anc 1367 . . . . 5 (((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) ∧ 𝑘𝐴) → 1 ≤ (𝐶 / 𝐵))
274, 6, 13, 26fprodge1 15329 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → 1 ≤ ∏𝑘𝐴 (𝐶 / 𝐵))
281, 14, 16, 19, 27lemul2ad 11558 . . 3 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → (∏𝑘𝐴 𝐵 · 1) ≤ (∏𝑘𝐴 𝐵 · ∏𝑘𝐴 (𝐶 / 𝐵)))
299recnd 10647 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
302, 5, 29fprodclf 15326 . . . . 5 (𝜑 → ∏𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℂ)
3130mulid1d 10636 . . . 4 (𝜑 → (∏𝑘𝐴 𝐵 · 1) = ∏𝑘𝐴 𝐵)
3231adantr 483 . . 3 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → (∏𝑘𝐴 𝐵 · 1) = ∏𝑘𝐴 𝐵)
337recnd 10647 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐶 ∈ ℂ)
3433adantlr 713 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) ∧ 𝑘𝐴) → 𝐶 ∈ ℂ)
3529adantlr 713 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) ∧ 𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
364, 6, 34, 35, 12fproddivf 15321 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → ∏𝑘𝐴 (𝐶 / 𝐵) = (∏𝑘𝐴 𝐶 / ∏𝑘𝐴 𝐵))
3736oveq2d 7149 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → (∏𝑘𝐴 𝐵 · ∏𝑘𝐴 (𝐶 / 𝐵)) = (∏𝑘𝐴 𝐵 · (∏𝑘𝐴 𝐶 / ∏𝑘𝐴 𝐵)))
382, 5, 33fprodclf 15326 . . . . . 6 (𝜑 → ∏𝑘𝐴 𝐶 ∈ ℂ)
3938adantr 483 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → ∏𝑘𝐴 𝐶 ∈ ℂ)
4030adantr 483 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → ∏𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℂ)
414, 6, 35, 12fprodn0f 15325 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → ∏𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0)
4239, 40, 41divcan2d 11396 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → (∏𝑘𝐴 𝐵 · (∏𝑘𝐴 𝐶 / ∏𝑘𝐴 𝐵)) = ∏𝑘𝐴 𝐶)
4337, 42eqtrd 2855 . . 3 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → (∏𝑘𝐴 𝐵 · ∏𝑘𝐴 (𝐶 / 𝐵)) = ∏𝑘𝐴 𝐶)
4428, 32, 433brtr3d 5073 . 2 ((𝜑 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → ∏𝑘𝐴 𝐵 ≤ ∏𝑘𝐴 𝐶)
45 nne 3010 . . . . 5 𝐵 ≠ 0 ↔ 𝐵 = 0)
4645rexbii 3234 . . . 4 (∃𝑘𝐴 ¬ 𝐵 ≠ 0 ↔ ∃𝑘𝐴 𝐵 = 0)
47 rexnal 3225 . . . 4 (∃𝑘𝐴 ¬ 𝐵 ≠ 0 ↔ ¬ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0)
48 nfv 1915 . . . . 5 𝑗 𝐵 = 0
49 nfcsb1v 3884 . . . . . 6 𝑘𝑗 / 𝑘𝐵
5049nfeq1 2988 . . . . 5 𝑘𝑗 / 𝑘𝐵 = 0
51 csbeq1a 3874 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑗𝐵 = 𝑗 / 𝑘𝐵)
5251eqeq1d 2822 . . . . 5 (𝑘 = 𝑗 → (𝐵 = 0 ↔ 𝑗 / 𝑘𝐵 = 0))
5348, 50, 52cbvrexw 3421 . . . 4 (∃𝑘𝐴 𝐵 = 0 ↔ ∃𝑗𝐴 𝑗 / 𝑘𝐵 = 0)
5446, 47, 533bitr3i 303 . . 3 (¬ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0 ↔ ∃𝑗𝐴 𝑗 / 𝑘𝐵 = 0)
55 nfv 1915 . . . . . . . 8 𝑘 𝑗𝐴
562, 55, 50nf3an 1902 . . . . . . 7 𝑘(𝜑𝑗𝐴𝑗 / 𝑘𝐵 = 0)
5753ad2ant1 1129 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗𝐴𝑗 / 𝑘𝐵 = 0) → 𝐴 ∈ Fin)
58293ad2antl1 1181 . . . . . . 7 (((𝜑𝑗𝐴𝑗 / 𝑘𝐵 = 0) ∧ 𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
59 simp2 1133 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗𝐴𝑗 / 𝑘𝐵 = 0) → 𝑗𝐴)
6052biimparc 482 . . . . . . . 8 ((𝑗 / 𝑘𝐵 = 0 ∧ 𝑘 = 𝑗) → 𝐵 = 0)
61603ad2antl3 1183 . . . . . . 7 (((𝜑𝑗𝐴𝑗 / 𝑘𝐵 = 0) ∧ 𝑘 = 𝑗) → 𝐵 = 0)
6256, 57, 58, 59, 61fprodeq0g 15328 . . . . . 6 ((𝜑𝑗𝐴𝑗 / 𝑘𝐵 = 0) → ∏𝑘𝐴 𝐵 = 0)
6362rexlimdv3a 3273 . . . . 5 (𝜑 → (∃𝑗𝐴 𝑗 / 𝑘𝐵 = 0 → ∏𝑘𝐴 𝐵 = 0))
6463imp 409 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∃𝑗𝐴 𝑗 / 𝑘𝐵 = 0) → ∏𝑘𝐴 𝐵 = 0)
65 0red 10622 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝐴) → 0 ∈ ℝ)
6665, 9, 7, 17, 23letrd 10775 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝐴) → 0 ≤ 𝐶)
672, 5, 7, 66fprodge0 15327 . . . . 5 (𝜑 → 0 ≤ ∏𝑘𝐴 𝐶)
6867adantr 483 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∃𝑗𝐴 𝑗 / 𝑘𝐵 = 0) → 0 ≤ ∏𝑘𝐴 𝐶)
6964, 68eqbrtrd 5064 . . 3 ((𝜑 ∧ ∃𝑗𝐴 𝑗 / 𝑘𝐵 = 0) → ∏𝑘𝐴 𝐵 ≤ ∏𝑘𝐴 𝐶)
7054, 69sylan2b 595 . 2 ((𝜑 ∧ ¬ ∀𝑘𝐴 𝐵 ≠ 0) → ∏𝑘𝐴 𝐵 ≤ ∏𝑘𝐴 𝐶)
7144, 70pm2.61dan 811 1 (𝜑 → ∏𝑘𝐴 𝐵 ≤ ∏𝑘𝐴 𝐶)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 398  w3a 1083   = wceq 1537  wnf 1784  wcel 2114  wne 3006  wral 3125  wrex 3126  csb 3860   class class class wbr 5042  (class class class)co 7133  Fincfn 8487  cc 10513  cr 10514  0cc0 10515  1c1 10516   · cmul 10520  cle 10654   / cdiv 11275  +crp 12368  cprod 15239
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2792  ax-rep 5166  ax-sep 5179  ax-nul 5186  ax-pow 5242  ax-pr 5306  ax-un 7439  ax-inf2 9082  ax-cnex 10571  ax-resscn 10572  ax-1cn 10573  ax-icn 10574  ax-addcl 10575  ax-addrcl 10576  ax-mulcl 10577  ax-mulrcl 10578  ax-mulcom 10579  ax-addass 10580  ax-mulass 10581  ax-distr 10582  ax-i2m1 10583  ax-1ne0 10584  ax-1rid 10585  ax-rnegex 10586  ax-rrecex 10587  ax-cnre 10588  ax-pre-lttri 10589  ax-pre-lttrn 10590  ax-pre-ltadd 10591  ax-pre-mulgt0 10592  ax-pre-sup 10593
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2653  df-clab 2799  df-cleq 2813  df-clel 2891  df-nfc 2959  df-ne 3007  df-nel 3111  df-ral 3130  df-rex 3131  df-reu 3132  df-rmo 3133  df-rab 3134  df-v 3475  df-sbc 3753  df-csb 3861  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3932  df-nul 4270  df-if 4444  df-pw 4517  df-sn 4544  df-pr 4546  df-tp 4548  df-op 4550  df-uni 4815  df-int 4853  df-iun 4897  df-br 5043  df-opab 5105  df-mpt 5123  df-tr 5149  df-id 5436  df-eprel 5441  df-po 5450  df-so 5451  df-fr 5490  df-se 5491  df-we 5492  df-xp 5537  df-rel 5538  df-cnv 5539  df-co 5540  df-dm 5541  df-rn 5542  df-res 5543  df-ima 5544  df-pred 6124  df-ord 6170  df-on 6171  df-lim 6172  df-suc 6173  df-iota 6290  df-fun 6333  df-fn 6334  df-f 6335  df-f1 6336  df-fo 6337  df-f1o 6338  df-fv 6339  df-isom 6340  df-riota 7091  df-ov 7136  df-oprab 7137  df-mpo 7138  df-om 7559  df-1st 7667  df-2nd 7668  df-wrecs 7925  df-recs 7986  df-rdg 8024  df-1o 8080  df-oadd 8084  df-er 8267  df-en 8488  df-dom 8489  df-sdom 8490  df-fin 8491  df-sup 8884  df-oi 8952  df-card 9346  df-pnf 10655  df-mnf 10656  df-xr 10657  df-ltxr 10658  df-le 10659  df-sub 10850  df-neg 10851  df-div 11276  df-nn 11617  df-2 11679  df-3 11680  df-n0 11877  df-z 11961  df-uz 12223  df-rp 12369  df-ico 12723  df-fz 12877  df-fzo 13018  df-seq 13354  df-exp 13415  df-hash 13676  df-cj 14438  df-re 14439  df-im 14440  df-sqrt 14574  df-abs 14575  df-clim 14825  df-prod 15240
This theorem is referenced by:  prmolefac  16360  etransclem23  42690  hoidifhspdmvle  43050
  Copyright terms: Public domain W3C validator