Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  fsumnncl Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fsumnncl 40321
Description: Closure of a non empty, finite sum of positive integers. (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Apr-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
fsumnncl.an0 (𝜑𝐴 ≠ ∅)
fsumnncl.afi (𝜑𝐴 ∈ Fin)
fsumnncl.b ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℕ)
Assertion
Ref Expression
fsumnncl (𝜑 → Σ𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℕ)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝜑,𝑘
Allowed substitution hint:   𝐵(𝑘)

Proof of Theorem fsumnncl
Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fsumnncl.afi . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ Fin)
2 fsumnncl.b . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℕ)
32nnnn0d 11553 . . . 4 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℕ0)
41, 3fsumnn0cl 14675 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℕ0)
5 fsumnncl.an0 . . . . 5 (𝜑𝐴 ≠ ∅)
6 n0 4078 . . . . 5 (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑗 𝑗𝐴)
75, 6sylib 208 . . . 4 (𝜑 → ∃𝑗 𝑗𝐴)
8 0red 10243 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝐴) → 0 ∈ ℝ)
9 nfv 1995 . . . . . . . . . . . 12 𝑘(𝜑𝑗𝐴)
10 nfcsb1v 3698 . . . . . . . . . . . . 13 𝑘𝑗 / 𝑘𝐵
1110nfel1 2928 . . . . . . . . . . . 12 𝑘𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℕ
129, 11nfim 1977 . . . . . . . . . . 11 𝑘((𝜑𝑗𝐴) → 𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℕ)
13 eleq1w 2833 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑗 → (𝑘𝐴𝑗𝐴))
1413anbi2d 606 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑗 → ((𝜑𝑘𝐴) ↔ (𝜑𝑗𝐴)))
15 csbeq1a 3691 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑗𝐵 = 𝑗 / 𝑘𝐵)
1615eleq1d 2835 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑗 → (𝐵 ∈ ℕ ↔ 𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℕ))
1714, 16imbi12d 333 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → (((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ ℕ) ↔ ((𝜑𝑗𝐴) → 𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℕ)))
1812, 17, 2chvar 2424 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝐴) → 𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℕ)
1918nnred 11237 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝐴) → 𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℝ)
208, 19readdcld 10271 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝐴) → (0 + 𝑗 / 𝑘𝐵) ∈ ℝ)
21 diffi 8348 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 ∈ Fin → (𝐴 ∖ {𝑗}) ∈ Fin)
221, 21syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐴 ∖ {𝑗}) ∈ Fin)
23 eldifi 3883 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗}) → 𝑘𝐴)
2423adantl 467 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})) → 𝑘𝐴)
2524, 3syldan 571 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})) → 𝐵 ∈ ℕ0)
2622, 25fsumnn0cl 14675 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})𝐵 ∈ ℕ0)
2726nn0red 11554 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})𝐵 ∈ ℝ)
2827adantr 466 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝐴) → Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})𝐵 ∈ ℝ)
2928, 19readdcld 10271 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝐴) → (Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})𝐵 + 𝑗 / 𝑘𝐵) ∈ ℝ)
3018nnrpd 12073 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝐴) → 𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℝ+)
318, 30ltaddrpd 12108 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝐴) → 0 < (0 + 𝑗 / 𝑘𝐵))
3226nn0ge0d 11556 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 0 ≤ Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})𝐵)
3332adantr 466 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝐴) → 0 ≤ Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})𝐵)
348, 28, 19, 33leadd1dd 10843 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝐴) → (0 + 𝑗 / 𝑘𝐵) ≤ (Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})𝐵 + 𝑗 / 𝑘𝐵))
358, 20, 29, 31, 34ltletrd 10399 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗𝐴) → 0 < (Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})𝐵 + 𝑗 / 𝑘𝐵))
36 difsnid 4476 . . . . . . . . . . 11 (𝑗𝐴 → ((𝐴 ∖ {𝑗}) ∪ {𝑗}) = 𝐴)
3736adantl 467 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝐴) → ((𝐴 ∖ {𝑗}) ∪ {𝑗}) = 𝐴)
3837eqcomd 2777 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝐴) → 𝐴 = ((𝐴 ∖ {𝑗}) ∪ {𝑗}))
3938sumeq1d 14639 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝐴) → Σ𝑘𝐴 𝐵 = Σ𝑘 ∈ ((𝐴 ∖ {𝑗}) ∪ {𝑗})𝐵)
4022adantr 466 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝐴) → (𝐴 ∖ {𝑗}) ∈ Fin)
41 simpr 471 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝐴) → 𝑗𝐴)
42 neldifsnd 4459 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝐴) → ¬ 𝑗 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗}))
43 simpl 468 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})) → 𝜑)
4443, 24, 2syl2anc 565 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})) → 𝐵 ∈ ℕ)
4544nncnd 11238 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})) → 𝐵 ∈ ℂ)
4645adantlr 686 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑗𝐴) ∧ 𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})) → 𝐵 ∈ ℂ)
47 nnsscn 11227 . . . . . . . . . . 11 ℕ ⊆ ℂ
4847a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝐴) → ℕ ⊆ ℂ)
4948, 18sseldd 3753 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝐴) → 𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℂ)
509, 10, 40, 41, 42, 46, 15, 49fsumsplitsn 14682 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝐴) → Σ𝑘 ∈ ((𝐴 ∖ {𝑗}) ∪ {𝑗})𝐵 = (Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})𝐵 + 𝑗 / 𝑘𝐵))
5139, 50eqtr2d 2806 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗𝐴) → (Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑗})𝐵 + 𝑗 / 𝑘𝐵) = Σ𝑘𝐴 𝐵)
5235, 51breqtrd 4812 . . . . . 6 ((𝜑𝑗𝐴) → 0 < Σ𝑘𝐴 𝐵)
5352ex 397 . . . . 5 (𝜑 → (𝑗𝐴 → 0 < Σ𝑘𝐴 𝐵))
5453exlimdv 2013 . . . 4 (𝜑 → (∃𝑗 𝑗𝐴 → 0 < Σ𝑘𝐴 𝐵))
557, 54mpd 15 . . 3 (𝜑 → 0 < Σ𝑘𝐴 𝐵)
564, 55jca 495 . 2 (𝜑 → (Σ𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℕ0 ∧ 0 < Σ𝑘𝐴 𝐵))
57 elnnnn0b 11539 . 2 𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℕ ↔ (Σ𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℕ0 ∧ 0 < Σ𝑘𝐴 𝐵))
5856, 57sylibr 224 1 (𝜑 → Σ𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℕ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 382   = wceq 1631  wex 1852  wcel 2145  wne 2943  csb 3682  cdif 3720  cun 3721  wss 3723  c0 4063  {csn 4316   class class class wbr 4786  (class class class)co 6793  Fincfn 8109  cc 10136  cr 10137  0cc0 10138   + caddc 10141   < clt 10276  cle 10277  cn 11222  0cn0 11494  Σcsu 14624
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4904  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096  ax-inf2 8702  ax-cnex 10194  ax-resscn 10195  ax-1cn 10196  ax-icn 10197  ax-addcl 10198  ax-addrcl 10199  ax-mulcl 10200  ax-mulrcl 10201  ax-mulcom 10202  ax-addass 10203  ax-mulass 10204  ax-distr 10205  ax-i2m1 10206  ax-1ne0 10207  ax-1rid 10208  ax-rnegex 10209  ax-rrecex 10210  ax-cnre 10211  ax-pre-lttri 10212  ax-pre-lttrn 10213  ax-pre-ltadd 10214  ax-pre-mulgt0 10215  ax-pre-sup 10216
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 827  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-fal 1637  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-tp 4321  df-op 4323  df-uni 4575  df-int 4612  df-iun 4656  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-tr 4887  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-se 5209  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-isom 6040  df-riota 6754  df-ov 6796  df-oprab 6797  df-mpt2 6798  df-om 7213  df-1st 7315  df-2nd 7316  df-wrecs 7559  df-recs 7621  df-rdg 7659  df-1o 7713  df-oadd 7717  df-er 7896  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-fin 8113  df-sup 8504  df-oi 8571  df-card 8965  df-pnf 10278  df-mnf 10279  df-xr 10280  df-ltxr 10281  df-le 10282  df-sub 10470  df-neg 10471  df-div 10887  df-nn 11223  df-2 11281  df-3 11282  df-n0 11495  df-z 11580  df-uz 11889  df-rp 12036  df-fz 12534  df-fzo 12674  df-seq 13009  df-exp 13068  df-hash 13322  df-cj 14047  df-re 14048  df-im 14049  df-sqrt 14183  df-abs 14184  df-clim 14427  df-sum 14625
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator