Theorem fsumcvg4 34094

Description: A serie with finite support is a finite sum, and therefore converges. (Contributed by Thierry Arnoux, 6-Sep-2017.) (Revised by Thierry Arnoux, 1-Sep-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
fsumcvg4.s	⊢ 𝑆 = (ℤ≥‘𝑀)
fsumcvg4.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
fsumcvg4.c	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑆⟶ℂ)
fsumcvg4.f	⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∈ Fin)

Assertion

Ref	Expression
fsumcvg4	⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )

Proof of Theorem fsumcvg4

Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fsumcvg4.s	. 2 ⊢ 𝑆 = (ℤ≥‘𝑀)
2		fsumcvg4.m	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
3		fsumcvg4.f	. 2 ⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∈ Fin)
4		fsumcvg4.c	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑆⟶ℂ)
5		ffun 6672	. . . . 5 ⊢ (𝐹:𝑆⟶ℂ → Fun 𝐹)
6		difpreima 7018	. . . . 5 ⊢ (Fun 𝐹 → (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) = ((◡𝐹 “ ℂ) ∖ (◡𝐹 “ {0})))
7	4, 5, 6	3syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) = ((◡𝐹 “ ℂ) ∖ (◡𝐹 “ {0})))
8		difss 4077	. . . 4 ⊢ ((◡𝐹 “ ℂ) ∖ (◡𝐹 “ {0})) ⊆ (◡𝐹 “ ℂ)
9	7, 8	eqsstrdi 3967	. . 3 ⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ⊆ (◡𝐹 “ ℂ))
10		fimacnv 6691	. . . 4 ⊢ (𝐹:𝑆⟶ℂ → (◡𝐹 “ ℂ) = 𝑆)
11	4, 10	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ ℂ) = 𝑆)
12	9, 11	sseqtrd 3959	. 2 ⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ⊆ 𝑆)
13		exmidd 896	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑆) → (𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∨ ¬ 𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0}))))
14		eqid 2737	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑘)
15	14	biantru 529	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ↔ (𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∧ (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑘)))
16	15	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑆) → (𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ↔ (𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∧ (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))))
17	1	fvexi 6855	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑆 ∈ V
18	17	a1i 11	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ V)
19		0nn0 12452	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 0 ∈ ℕ0
20	19	a1i 11	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℕ0)
21		eqid 2737	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (ℂ ∖ {0}) = (ℂ ∖ {0})
22	21	ffs2 32800	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑆 ∈ V ∧ 0 ∈ ℕ0 ∧ 𝐹:𝑆⟶ℂ) → (𝐹 supp 0) = (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})))
23	18, 20, 4, 22	syl3anc 1374	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝐹 supp 0) = (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})))
24	4	ffnd 6670	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐹 Fn 𝑆)
25		suppvalfn 8118	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐹 Fn 𝑆 ∧ 𝑆 ∈ V ∧ 0 ∈ ℕ0) → (𝐹 supp 0) = {𝑘 ∈ 𝑆 ∣ (𝐹‘𝑘) ≠ 0})
26	24, 18, 20, 25	syl3anc 1374	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝐹 supp 0) = {𝑘 ∈ 𝑆 ∣ (𝐹‘𝑘) ≠ 0})
27	23, 26	eqtr3d 2774	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) = {𝑘 ∈ 𝑆 ∣ (𝐹‘𝑘) ≠ 0})
28	27	eleq2d 2823	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ↔ 𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝑆 ∣ (𝐹‘𝑘) ≠ 0}))
29		rabid 3411	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ {𝑘 ∈ 𝑆 ∣ (𝐹‘𝑘) ≠ 0} ↔ (𝑘 ∈ 𝑆 ∧ (𝐹‘𝑘) ≠ 0))
30	28, 29	bitrdi 287	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ↔ (𝑘 ∈ 𝑆 ∧ (𝐹‘𝑘) ≠ 0)))
31	30	baibd 539	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑆) → (𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ↔ (𝐹‘𝑘) ≠ 0))
32	31	necon2bbid 2976	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑆) → ((𝐹‘𝑘) = 0 ↔ ¬ 𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0}))))
33	32	biimprd 248	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑆) → (¬ 𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) → (𝐹‘𝑘) = 0))
34	33	pm4.71d 561	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑆) → (¬ 𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ↔ (¬ 𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∧ (𝐹‘𝑘) = 0)))
35	16, 34	orbi12d 919	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑆) → ((𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∨ ¬ 𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0}))) ↔ ((𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∧ (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑘)) ∨ (¬ 𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∧ (𝐹‘𝑘) = 0))))
36	13, 35	mpbid 232	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑆) → ((𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∧ (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑘)) ∨ (¬ 𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∧ (𝐹‘𝑘) = 0)))
37		eqif 4509	. . 3 ⊢ ((𝐹‘𝑘) = if(𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})), (𝐹‘𝑘), 0) ↔ ((𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∧ (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑘)) ∨ (¬ 𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})) ∧ (𝐹‘𝑘) = 0)))
38	36, 37	sylibr 234	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑆) → (𝐹‘𝑘) = if(𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0})), (𝐹‘𝑘), 0))
39	12	sselda 3922	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0}))) → 𝑘 ∈ 𝑆)
40	4	ffvelcdmda 7037	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑆) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
41	39, 40	syldan 592	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (◡𝐹 “ (ℂ ∖ {0}))) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
42	1, 2, 3, 12, 38, 41	fsumcvg3 15691	1 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∨ wo 848   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   ≠ wne 2933  {crab 3390  Vcvv 3430   ∖ cdif 3887  ifcif 4467  {csn 4568  ^◡ccnv 5630  dom cdm 5631   “ cima 5634  Fun wfun 6493   Fn wfn 6494  ⟶wf 6495  ‘cfv 6499  (class class class)co 7367   supp csupp 8110  Fincfn 8893  ℂcc 11036  0cc0 11038   + caddc 11041  ℕ₀cn0 12437  ℤcz 12524  ℤ_≥cuz 12788  seqcseq 13963   ⇝ cli 15446

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5213  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5308  ax-pr 5376  ax-un 7689  ax-inf2 9562  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115  ax-pre-sup 11116

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-op 4575  df-uni 4852  df-iun 4936  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6266  df-ord 6327  df-on 6328  df-lim 6329  df-suc 6330  df-iota 6455  df-fun 6501  df-fn 6502  df-f 6503  df-f1 6504  df-fo 6505  df-f1o 6506  df-fv 6507  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-om 7818  df-1st 7942  df-2nd 7943  df-supp 8111  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-er 8643  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-fin 8897  df-sup 9355  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-div 11808  df-nn 12175  df-2 12244  df-n0 12438  df-z 12525  df-uz 12789  df-rp 12943  df-fz 13462  df-seq 13964  df-exp 14024  df-cj 15061  df-re 15062  df-im 15063  df-sqrt 15197  df-abs 15198  df-clim 15450

This theorem is referenced by:  eulerpartlems  34504