Theorem fsum00 15756

Description: A sum of nonnegative numbers is zero iff all terms are zero. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 24-Apr-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
fsumge0.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
fsumge0.2	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
fsumge0.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 0 ≤ 𝐵)

Assertion

Ref	Expression
fsum00	⊢ (𝜑 → (Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0 ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝜑,𝑘

Allowed substitution hint:   𝐵(𝑘)

Proof of Theorem fsum00

Dummy variable 𝑚 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fsumge0.1	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
2	1	adantr 482	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → 𝐴 ∈ Fin)
3		fsumge0.2	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
4	3	adantlr 722	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ)
5		fsumge0.3	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 0 ≤ 𝐵)
6	5	adantlr 722	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 0 ≤ 𝐵)
7		snssi 4720	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑚 ∈ 𝐴 → {𝑚} ⊆ 𝐴)
8	7	adantl 483	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → {𝑚} ⊆ 𝐴)
9	2, 4, 6, 8	fsumless 15754	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → Σ𝑘 ∈ {𝑚}𝐵 ≤ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵)
10	9	adantlr 722	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → Σ𝑘 ∈ {𝑚}𝐵 ≤ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵)
11		simpr 486	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → 𝑚 ∈ 𝐴)
12	3, 5	jca 517	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵))
13	12	ralrimiva 3133	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵))
14	13	adantr 482	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) → ∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵))
15		nfcsb1v 3857	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵
16	15	nfel1 2919	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ
17		nfcv 2903	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑘0
18		nfcv 2903	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑘 ≤
19	17, 18, 15	nfbr 5122	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑘0 ≤ ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵
20	16, 19	nfan 1907	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑘(⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵)
21		csbeq1a 3847	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → 𝐵 = ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵)
22	21	eleq1d 2826	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → (𝐵 ∈ ℝ ↔ ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ))
23	21	breq2d 5087	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → (0 ≤ 𝐵 ↔ 0 ≤ ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵))
24	22, 23	anbi12d 639	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵) ↔ (⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵)))
25	20, 24	rspc 3550	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑚 ∈ 𝐴 → (∀𝑘 ∈ 𝐴 (𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵) → (⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵)))
26	14, 25	mpan9 512	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → (⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵))
27	26	simpld 496	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ)
28	27	recnd 11168	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℂ)
29		sumsns 15707	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑚 ∈ 𝐴 ∧ ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ {𝑚}𝐵 = ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵)
30	11, 28, 29	syl2anc 591	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → Σ𝑘 ∈ {𝑚}𝐵 = ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵)
31		simplr 775	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0)
32	10, 30, 31	3brtr3d 5106	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ≤ 0)
33	26	simprd 497	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → 0 ≤ ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵)
34		0re 11141	. . . . . . 7 ⊢ 0 ∈ ℝ
35		letri3 11226	. . . . . . 7 ⊢ ((⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → (⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 = 0 ↔ (⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ≤ 0 ∧ 0 ≤ ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵)))
36	27, 34, 35	sylancl 593	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → (⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 = 0 ↔ (⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 ≤ 0 ∧ 0 ≤ ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵)))
37	32, 33, 36	mpbir2and 720	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) ∧ 𝑚 ∈ 𝐴) → ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 = 0)
38	37	ralrimiva 3133	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) → ∀𝑚 ∈ 𝐴 ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 = 0)
39		nfv 1922	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑚 𝐵 = 0
40	15	nfeq1 2918	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 = 0
41	21	eqeq1d 2743	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → (𝐵 = 0 ↔ ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 = 0))
42	39, 40, 41	cbvralw 3283	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0 ↔ ∀𝑚 ∈ 𝐴 ⦋𝑚 / 𝑘⦌𝐵 = 0)
43	38, 42	sylibr 236	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0) → ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0)
44	43	ex 414	. 2 ⊢ (𝜑 → (Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0 → ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0))
45		sumz 15679	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ⊆ (ℤ≥‘0) ∨ 𝐴 ∈ Fin) → Σ𝑘 ∈ 𝐴 0 = 0)
46	45	olcs 883	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → Σ𝑘 ∈ 𝐴 0 = 0)
47		sumeq2 15651	. . . . 5 ⊢ (∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0 → Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = Σ𝑘 ∈ 𝐴 0)
48	47	eqeq1d 2743	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0 → (Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0 ↔ Σ𝑘 ∈ 𝐴 0 = 0))
49	46, 48	syl5ibrcom 249	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → (∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0 → Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0))
50	1, 49	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → (∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0 → Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0))
51	44, 50	impbid 214	1 ⊢ (𝜑 → (Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0 ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = 0))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 397   = wceq 1548   ∈ wcel 2121  ∀wral 3055  ⦋csb 3833   ⊆ wss 3885  {csn 4558   class class class wbr 5075  ‘cfv 6489  Fincfn 8887  ℂcc 11031  ℝcr 11032  0cc0 11033   ≤ cle 11175  ℤ_≥cuz 12783  Σcsu 15643

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1975  ax-7 2016  ax-8 2123  ax-9 2131  ax-10 2154  ax-11 2170  ax-12 2191  ax-ext 2713  ax-rep 5202  ax-sep 5221  ax-nul 5231  ax-pow 5297  ax-pr 5365  ax-un 7682  ax-inf2 9557  ax-cnex 11089  ax-resscn 11090  ax-1cn 11091  ax-icn 11092  ax-addcl 11093  ax-addrcl 11094  ax-mulcl 11095  ax-mulrcl 11096  ax-mulcom 11097  ax-addass 11098  ax-mulass 11099  ax-distr 11100  ax-i2m1 11101  ax-1ne0 11102  ax-1rid 11103  ax-rnegex 11104  ax-rrecex 11105  ax-cnre 11106  ax-pre-lttri 11107  ax-pre-lttrn 11108  ax-pre-ltadd 11109  ax-pre-mulgt0 11110  ax-pre-sup 11111

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 398  df-or 855  df-3or 1094  df-3an 1095  df-tru 1551  df-fal 1561  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2075  df-mo 2545  df-eu 2575  df-clab 2720  df-cleq 2733  df-clel 2816  df-nfc 2890  df-ne 2937  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3066  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3394  df-v 3435  df-sbc 3726  df-csb 3834  df-dif 3888  df-un 3890  df-in 3892  df-ss 3902  df-pss 3905  df-nul 4265  df-if 4458  df-pw 4534  df-sn 4559  df-pr 4561  df-op 4565  df-uni 4842  df-int 4881  df-iun 4926  df-br 5076  df-opab 5138  df-mpt 5157  df-tr 5183  df-id 5516  df-eprel 5521  df-po 5529  df-so 5530  df-fr 5574  df-se 5575  df-we 5576  df-xp 5627  df-rel 5628  df-cnv 5629  df-co 5630  df-dm 5631  df-rn 5632  df-res 5633  df-ima 5634  df-pred 6256  df-ord 6317  df-on 6318  df-lim 6319  df-suc 6320  df-iota 6445  df-fun 6491  df-fn 6492  df-f 6493  df-f1 6494  df-fo 6495  df-f1o 6496  df-fv 6497  df-isom 6498  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-er 8637  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-sup 9349  df-oi 9419  df-card 9858  df-pnf 11176  df-mnf 11177  df-xr 11178  df-ltxr 11179  df-le 11180  df-sub 11374  df-neg 11375  df-div 11803  df-nn 12170  df-2 12239  df-3 12240  df-n0 12433  df-z 12520  df-uz 12784  df-rp 12938  df-ico 13299  df-fz 13457  df-fzo 13604  df-seq 13959  df-exp 14019  df-hash 14288  df-cj 15056  df-re 15057  df-im 15058  df-sqrt 15192  df-abs 15193  df-clim 15445  df-sum 15644

This theorem is referenced by:  ramcl  16995  rrxcph  25381  rrxmet  25397  jensen  26974  eqeelen  28995  axcgrid  29007  rrnmet  38211