MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  fsumcvg3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fsumcvg3 15761
Description: A finite sum is convergent. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Apr-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
fsumcvg3.1 𝑍 = (ℤ𝑀)
fsumcvg3.2 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
fsumcvg3.3 (𝜑𝐴 ∈ Fin)
fsumcvg3.4 (𝜑𝐴𝑍)
fsumcvg3.5 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = if(𝑘𝐴, 𝐵, 0))
fsumcvg3.6 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
Assertion
Ref Expression
fsumcvg3 (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝐹   𝑘,𝑀   𝜑,𝑘
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑘)   𝑍(𝑘)

Proof of Theorem fsumcvg3
Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sseq1 4020 . . . 4 (𝐴 = ∅ → (𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛) ↔ ∅ ⊆ (𝑀...𝑛)))
21rexbidv 3176 . . 3 (𝐴 = ∅ → (∃𝑛 ∈ (ℤ𝑀)𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛) ↔ ∃𝑛 ∈ (ℤ𝑀)∅ ⊆ (𝑀...𝑛)))
3 fsumcvg3.4 . . . . . . 7 (𝜑𝐴𝑍)
43adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → 𝐴𝑍)
5 fsumcvg3.1 . . . . . 6 𝑍 = (ℤ𝑀)
64, 5sseqtrdi 4045 . . . . 5 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → 𝐴 ⊆ (ℤ𝑀))
7 ltso 11338 . . . . . 6 < Or ℝ
8 fsumcvg3.3 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ Fin)
98adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → 𝐴 ∈ Fin)
10 simpr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → 𝐴 ≠ ∅)
11 uzssz 12896 . . . . . . . . . 10 (ℤ𝑀) ⊆ ℤ
12 zssre 12617 . . . . . . . . . 10 ℤ ⊆ ℝ
1311, 12sstri 4004 . . . . . . . . 9 (ℤ𝑀) ⊆ ℝ
145, 13eqsstri 4029 . . . . . . . 8 𝑍 ⊆ ℝ
154, 14sstrdi 4007 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → 𝐴 ⊆ ℝ)
169, 10, 153jca 1127 . . . . . 6 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → (𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ))
17 fisupcl 9506 . . . . . 6 (( < Or ℝ ∧ (𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ)) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
187, 16, 17sylancr 587 . . . . 5 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
196, 18sseldd 3995 . . . 4 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ (ℤ𝑀))
20 fimaxre2 12210 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ∈ Fin) → ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑛𝐴 𝑛𝑘)
2115, 9, 20syl2anc 584 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑛𝐴 𝑛𝑘)
2215, 10, 213jca 1127 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → (𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑛𝐴 𝑛𝑘))
23 suprub 12226 . . . . . . . 8 (((𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝐴 ≠ ∅ ∧ ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑛𝐴 𝑛𝑘) ∧ 𝑘𝐴) → 𝑘 ≤ sup(𝐴, ℝ, < ))
2422, 23sylan 580 . . . . . . 7 (((𝜑𝐴 ≠ ∅) ∧ 𝑘𝐴) → 𝑘 ≤ sup(𝐴, ℝ, < ))
256sselda 3994 . . . . . . . 8 (((𝜑𝐴 ≠ ∅) ∧ 𝑘𝐴) → 𝑘 ∈ (ℤ𝑀))
2611, 19sselid 3992 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℤ)
2726adantr 480 . . . . . . . 8 (((𝜑𝐴 ≠ ∅) ∧ 𝑘𝐴) → sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℤ)
28 elfz5 13552 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ (ℤ𝑀) ∧ sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ ℤ) → (𝑘 ∈ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < )) ↔ 𝑘 ≤ sup(𝐴, ℝ, < )))
2925, 27, 28syl2anc 584 . . . . . . 7 (((𝜑𝐴 ≠ ∅) ∧ 𝑘𝐴) → (𝑘 ∈ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < )) ↔ 𝑘 ≤ sup(𝐴, ℝ, < )))
3024, 29mpbird 257 . . . . . 6 (((𝜑𝐴 ≠ ∅) ∧ 𝑘𝐴) → 𝑘 ∈ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < )))
3130ex 412 . . . . 5 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → (𝑘𝐴𝑘 ∈ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < ))))
3231ssrdv 4000 . . . 4 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → 𝐴 ⊆ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < )))
33 oveq2 7438 . . . . . 6 (𝑛 = sup(𝐴, ℝ, < ) → (𝑀...𝑛) = (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < )))
3433sseq2d 4027 . . . . 5 (𝑛 = sup(𝐴, ℝ, < ) → (𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛) ↔ 𝐴 ⊆ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < ))))
3534rspcev 3621 . . . 4 ((sup(𝐴, ℝ, < ) ∈ (ℤ𝑀) ∧ 𝐴 ⊆ (𝑀...sup(𝐴, ℝ, < ))) → ∃𝑛 ∈ (ℤ𝑀)𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛))
3619, 32, 35syl2anc 584 . . 3 ((𝜑𝐴 ≠ ∅) → ∃𝑛 ∈ (ℤ𝑀)𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛))
37 fsumcvg3.2 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
38 uzid 12890 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ (ℤ𝑀))
3937, 38syl 17 . . . 4 (𝜑𝑀 ∈ (ℤ𝑀))
40 0ss 4405 . . . 4 ∅ ⊆ (𝑀...𝑀)
41 oveq2 7438 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑀 → (𝑀...𝑛) = (𝑀...𝑀))
4241sseq2d 4027 . . . . 5 (𝑛 = 𝑀 → (∅ ⊆ (𝑀...𝑛) ↔ ∅ ⊆ (𝑀...𝑀)))
4342rspcev 3621 . . . 4 ((𝑀 ∈ (ℤ𝑀) ∧ ∅ ⊆ (𝑀...𝑀)) → ∃𝑛 ∈ (ℤ𝑀)∅ ⊆ (𝑀...𝑛))
4439, 40, 43sylancl 586 . . 3 (𝜑 → ∃𝑛 ∈ (ℤ𝑀)∅ ⊆ (𝑀...𝑛))
452, 36, 44pm2.61ne 3024 . 2 (𝜑 → ∃𝑛 ∈ (ℤ𝑀)𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛))
465eleq2i 2830 . . . . . 6 (𝑘𝑍𝑘 ∈ (ℤ𝑀))
47 fsumcvg3.5 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = if(𝑘𝐴, 𝐵, 0))
4846, 47sylan2br 595 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (ℤ𝑀)) → (𝐹𝑘) = if(𝑘𝐴, 𝐵, 0))
4948adantlr 715 . . . 4 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛))) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑀)) → (𝐹𝑘) = if(𝑘𝐴, 𝐵, 0))
50 simprl 771 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛))) → 𝑛 ∈ (ℤ𝑀))
51 fsumcvg3.6 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
5251adantlr 715 . . . 4 (((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛))) ∧ 𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
53 simprr 773 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛))) → 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛))
5449, 50, 52, 53fsumcvg2 15759 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛))) → seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑛))
55 climrel 15524 . . . 4 Rel ⇝
5655releldmi 5961 . . 3 (seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑛) → seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
5754, 56syl 17 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (ℤ𝑀) ∧ 𝐴 ⊆ (𝑀...𝑛))) → seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
5845, 57rexlimddv 3158 1 (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1086   = wceq 1536  wcel 2105  wne 2937  wral 3058  wrex 3067  wss 3962  c0 4338  ifcif 4530   class class class wbr 5147   Or wor 5595  dom cdm 5688  cfv 6562  (class class class)co 7430  Fincfn 8983  supcsup 9477  cc 11150  cr 11151  0cc0 11152   + caddc 11155   < clt 11292  cle 11293  cz 12610  cuz 12875  ...cfz 13543  seqcseq 14038  cli 15516
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1791  ax-4 1805  ax-5 1907  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2138  ax-11 2154  ax-12 2174  ax-ext 2705  ax-rep 5284  ax-sep 5301  ax-nul 5311  ax-pow 5370  ax-pr 5437  ax-un 7753  ax-inf2 9678  ax-cnex 11208  ax-resscn 11209  ax-1cn 11210  ax-icn 11211  ax-addcl 11212  ax-addrcl 11213  ax-mulcl 11214  ax-mulrcl 11215  ax-mulcom 11216  ax-addass 11217  ax-mulass 11218  ax-distr 11219  ax-i2m1 11220  ax-1ne0 11221  ax-1rid 11222  ax-rnegex 11223  ax-rrecex 11224  ax-cnre 11225  ax-pre-lttri 11226  ax-pre-lttrn 11227  ax-pre-ltadd 11228  ax-pre-mulgt0 11229  ax-pre-sup 11230
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1539  df-fal 1549  df-ex 1776  df-nf 1780  df-sb 2062  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2726  df-clel 2813  df-nfc 2889  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3433  df-v 3479  df-sbc 3791  df-csb 3908  df-dif 3965  df-un 3967  df-in 3969  df-ss 3979  df-pss 3982  df-nul 4339  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-op 4637  df-uni 4912  df-iun 4997  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5582  df-eprel 5588  df-po 5596  df-so 5597  df-fr 5640  df-we 5642  df-xp 5694  df-rel 5695  df-cnv 5696  df-co 5697  df-dm 5698  df-rn 5699  df-res 5700  df-ima 5701  df-pred 6322  df-ord 6388  df-on 6389  df-lim 6390  df-suc 6391  df-iota 6515  df-fun 6564  df-fn 6565  df-f 6566  df-f1 6567  df-fo 6568  df-f1o 6569  df-fv 6570  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-om 7887  df-1st 8012  df-2nd 8013  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8409  df-rdg 8448  df-er 8743  df-en 8984  df-dom 8985  df-sdom 8986  df-fin 8987  df-sup 9479  df-pnf 11294  df-mnf 11295  df-xr 11296  df-ltxr 11297  df-le 11298  df-sub 11491  df-neg 11492  df-div 11918  df-nn 12264  df-2 12326  df-n0 12524  df-z 12611  df-uz 12876  df-rp 13032  df-fz 13544  df-seq 14039  df-exp 14099  df-cj 15134  df-re 15135  df-im 15136  df-sqrt 15270  df-abs 15271  df-clim 15520
This theorem is referenced by:  isumless  15877  radcnv0  26473  fsumcvg4  33910
  Copyright terms: Public domain W3C validator