Theorem ftalem4 27410

Description: Lemma for fta 27414: Closure of the auxiliary variables for ftalem5 27411. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Sep-2014.) (Revised by AV, 28-Sep-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
ftalem.1	⊢ 𝐴 = (coeff‘𝐹)
ftalem.2	⊢ 𝑁 = (deg‘𝐹)
ftalem.3	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
ftalem.4	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
ftalem4.5	⊢ (𝜑 → (𝐹‘0) ≠ 0)
ftalem4.6	⊢ 𝐾 = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0}, ℝ, < )
ftalem4.7	⊢ 𝑇 = ( -((𝐹‘0) / (𝐴‘𝐾))↑𝑐(1 / 𝐾))
ftalem4.8	⊢ 𝑈 = ((abs‘(𝐹‘0)) / (Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(abs‘((𝐴‘𝑘) · (𝑇↑𝑘))) + 1))
ftalem4.9	⊢ 𝑋 = if(1 ≤ 𝑈, 1, 𝑈)

Assertion

Ref	Expression
ftalem4	⊢ (𝜑 → ((𝐾 ∈ ℕ ∧ (𝐴‘𝐾) ≠ 0) ∧ (𝑇 ∈ ℂ ∧ 𝑈 ∈ ℝ+ ∧ 𝑋 ∈ ℝ+)))

Distinct variable groups:   𝑘,𝑛,𝐴   𝑘,𝐾,𝑛   𝑘,𝑁,𝑛   𝑘,𝐹,𝑛   𝜑,𝑘   𝑆,𝑘   𝑇,𝑘   𝑘,𝑋,𝑛

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑛)   𝑆(𝑛)   𝑇(𝑛)   𝑈(𝑘, 𝑛)

Proof of Theorem ftalem4

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ftalem4.6	. . . 4 ⊢ 𝐾 = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0}, ℝ, < )
2		ssrab2 4004	. . . . . 6 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0} ⊆ ℕ
3		nnuz 13009	. . . . . 6 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
4	2, 3	sseqtri 3957	. . . . 5 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0} ⊆ (ℤ≥‘1)
5		fveq2 6888	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝐴‘𝑛) = (𝐴‘𝑁))
6	5	neeq1d 3014	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → ((𝐴‘𝑛) ≠ 0 ↔ (𝐴‘𝑁) ≠ 0))
7		ftalem.4	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
8	7	nnne0d 12393	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ≠ 0)
9		ftalem.3	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
10		ftalem.2	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑁 = (deg‘𝐹)
11		ftalem.1	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐴 = (coeff‘𝐹)
12	10, 11	dgreq0 26591	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → (𝐹 = 0𝑝 ↔ (𝐴‘𝑁) = 0))
13	9, 12	syl 18	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐹 = 0𝑝 ↔ (𝐴‘𝑁) = 0))
14		fveq2 6888	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹 = 0𝑝 → (deg‘𝐹) = (deg‘0𝑝))
15		dgr0 26588	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (deg‘0𝑝) = 0
16	14, 15	eqtrdi 2811	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐹 = 0𝑝 → (deg‘𝐹) = 0)
17	10, 16	eqtrid 2807	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 = 0𝑝 → 𝑁 = 0)
18	13, 17	biimtrrdi 257	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((𝐴‘𝑁) = 0 → 𝑁 = 0))
19	18	necon3d 2976	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑁 ≠ 0 → (𝐴‘𝑁) ≠ 0))
20	8, 19	mpd 16	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐴‘𝑁) ≠ 0)
21	6, 7, 20	elrabd 3646	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0})
22	21	ne0d 4287	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0} ≠ ∅)
23		infssuzcl 13064	. . . . 5 ⊢ (({𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0} ⊆ (ℤ≥‘1) ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0} ≠ ∅) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0}, ℝ, < ) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0})
24	4, 22, 23	sylancr 599	. . . 4 ⊢ (𝜑 → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0}, ℝ, < ) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0})
25	1, 24	eqeltrid 2864	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0})
26		fveq2 6888	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝐾 → (𝐴‘𝑛) = (𝐴‘𝐾))
27	26	neeq1d 3014	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝐾 → ((𝐴‘𝑛) ≠ 0 ↔ (𝐴‘𝐾) ≠ 0))
28	27	elrab 3644	. . 3 ⊢ (𝐾 ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝐴‘𝑛) ≠ 0} ↔ (𝐾 ∈ ℕ ∧ (𝐴‘𝐾) ≠ 0))
29	25, 28	sylib 221	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐾 ∈ ℕ ∧ (𝐴‘𝐾) ≠ 0))
30		ftalem4.7	. . . 4 ⊢ 𝑇 = ( -((𝐹‘0) / (𝐴‘𝐾))↑𝑐(1 / 𝐾))
31		plyf 26523	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → 𝐹:ℂ⟶ℂ)
32	9, 31	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹:ℂ⟶ℂ)
33		0cn 11303	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ∈ ℂ
34		ffvelcdm 7084	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹:ℂ⟶ℂ ∧ 0 ∈ ℂ) → (𝐹‘0) ∈ ℂ)
35	32, 33, 34	sylancl 598	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘0) ∈ ℂ)
36	11	coef3 26558	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
37	9, 36	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
38	29	simpld 500	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℕ)
39	38	nnnn0d 12672	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℕ0)
40	37, 39	ffvelcdmd 7088	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐴‘𝐾) ∈ ℂ)
41	29	simprd 501	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐴‘𝐾) ≠ 0)
42	35, 40, 41	divcld 12098	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘0) / (𝐴‘𝐾)) ∈ ℂ)
43	42	negcld 11661	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → -((𝐹‘0) / (𝐴‘𝐾)) ∈ ℂ)
44	38	nnrecred 12394	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (1 / 𝐾) ∈ ℝ)
45	44	recnd 11342	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (1 / 𝐾) ∈ ℂ)
46	43, 45	cxpcld 27043	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ( -((𝐹‘0) / (𝐴‘𝐾))↑𝑐(1 / 𝐾)) ∈ ℂ)
47	30, 46	eqeltrid 2864	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ ℂ)
48		ftalem4.8	. . . 4 ⊢ 𝑈 = ((abs‘(𝐹‘0)) / (Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(abs‘((𝐴‘𝑘) · (𝑇↑𝑘))) + 1))
49		ftalem4.5	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘0) ≠ 0)
50	35, 49	absrpcld 15625	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘0)) ∈ ℝ+)
51		fzfid 14121	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝐾 + 1)...𝑁) ∈ Fin)
52		peano2nn0 12651	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → (𝐾 + 1) ∈ ℕ0)
53	39, 52	syl 18	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐾 + 1) ∈ ℕ0)
54		elfzuz 13657	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐾 + 1)))
55		eluznn0 13049	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐾 + 1) ∈ ℕ0 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐾 + 1))) → 𝑘 ∈ ℕ0)
56	53, 54, 55	syl2an 608	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
57	37	ffvelcdmda 7087	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℂ)
58	56, 57	syldan 603	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℂ)
59		expcl 14227	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑇 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑇↑𝑘) ∈ ℂ)
60	47, 56, 59	syl2an2r 698	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → (𝑇↑𝑘) ∈ ℂ)
61	58, 60	mulcld 11334	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → ((𝐴‘𝑘) · (𝑇↑𝑘)) ∈ ℂ)
62	61	abscld 15613	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → (abs‘((𝐴‘𝑘) · (𝑇↑𝑘))) ∈ ℝ)
63	51, 62	fsumrecl 15907	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(abs‘((𝐴‘𝑘) · (𝑇↑𝑘))) ∈ ℝ)
64	61	absge0d 15621	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)) → 0 ≤ (abs‘((𝐴‘𝑘) · (𝑇↑𝑘))))
65	51, 62, 64	fsumge0 15969	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(abs‘((𝐴‘𝑘) · (𝑇↑𝑘))))
66	63, 65	ge0p1rpd 13199	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(abs‘((𝐴‘𝑘) · (𝑇↑𝑘))) + 1) ∈ ℝ+)
67	50, 66	rpdivcld 13186	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘0)) / (Σ𝑘 ∈ ((𝐾 + 1)...𝑁)(abs‘((𝐴‘𝑘) · (𝑇↑𝑘))) + 1)) ∈ ℝ+)
68	48, 67	eqeltrid 2864	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ+)
69		ftalem4.9	. . . 4 ⊢ 𝑋 = if(1 ≤ 𝑈, 1, 𝑈)
70		1rp 13129	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℝ+
71		ifcl 4527	. . . . 5 ⊢ ((1 ∈ ℝ+ ∧ 𝑈 ∈ ℝ+) → if(1 ≤ 𝑈, 1, 𝑈) ∈ ℝ+)
72	70, 68, 71	sylancr 599	. . . 4 ⊢ (𝜑 → if(1 ≤ 𝑈, 1, 𝑈) ∈ ℝ+)
73	69, 72	eqeltrid 2864	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ+)
74	47, 68, 73	3jca 1146	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑇 ∈ ℂ ∧ 𝑈 ∈ ℝ+ ∧ 𝑋 ∈ ℝ+))
75	29, 74	jca 521	1 ⊢ (𝜑 → ((𝐾 ∈ ℕ ∧ (𝐴‘𝐾) ≠ 0) ∧ (𝑇 ∈ ℂ ∧ 𝑈 ∈ ℝ+ ∧ 𝑋 ∈ ℝ+)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  {crab 3412   ⊆ wss 3896  ∅c0 4277  ifcif 4481   class class class wbr 5102  ⟶wf 6537  ‘cfv 6541  (class class class)co 7422  infcinf 9438  ℂcc 11203  ℝcr 11204  0cc0 11205  1c1 11206   + caddc 11208   · cmul 11210   < clt 11348   ≤ cle 11349   -cneg 11547   / cdiv 11978  ℕcn 12340  ℕ₀cn0 12611  ℤ_≥cuz 12970  ℝ⁺crp 13125  ...cfz 13644  ↑cexp 14209  abscabs 15408  Σcsu 15860  0_𝑝c0p 25997  Polycply 26509  coeffccoe 26511  degcdgr 26512  ↑_𝑐ccxp 26890

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7753  ax-inf2 9647  ax-cnex 11261  ax-resscn 11262  ax-1cn 11263  ax-icn 11264  ax-addcl 11265  ax-addrcl 11266  ax-mulcl 11267  ax-mulrcl 11268  ax-mulcom 11269  ax-addass 11270  ax-mulass 11271  ax-distr 11272  ax-i2m1 11273  ax-1ne0 11274  ax-1rid 11275  ax-rnegex 11276  ax-rrecex 11277  ax-cnre 11278  ax-pre-lttri 11279  ax-pre-lttrn 11280  ax-pre-ltadd 11281  ax-pre-mulgt0 11282  ax-pre-sup 11283  ax-addf 11284

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-ss 3897  df-pss 4013  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-nul 4278  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-isom 6550  df-riota 7379  df-ov 7425  df-oprab 7426  df-mpo 7427  df-of 7695  df-om 7880  df-1st 8003  df-2nd 8004  df-supp 8182  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8384  df-rdg 8423  df-1o 8481  df-2o 8482  df-er 8722  df-map 8854  df-pm 8855  df-ixp 8931  df-en 8979  df-dom 8980  df-sdom 8981  df-fin 8982  df-fsupp 9359  df-fi 9408  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9509  df-card 10025  df-pnf 11350  df-mnf 11351  df-xr 11352  df-ltxr 11353  df-le 11354  df-sub 11548  df-neg 11549  df-div 11979  df-nn 12341  df-2 12410  df-3 12411  df-4 12412  df-5 12413  df-6 12414  df-7 12415  df-8 12416  df-9 12417  df-n0 12612  df-z 12699  df-dec 12820  df-uz 12971  df-q 13081  df-rp 13126  df-xneg 13246  df-xadd 13247  df-xmul 13248  df-ioo 13485  df-ioc 13486  df-ico 13487  df-icc 13488  df-fz 13645  df-fzo 13794  df-fl 13937  df-mod 14015  df-seq 14150  df-exp 14210  df-fac 14423  df-bc 14452  df-hash 14480  df-shft 15227  df-cj 15273  df-re 15274  df-im 15275  df-sqrt 15409  df-abs 15410  df-limsup 15645  df-clim 15662  df-rlim 15663  df-sum 15861  df-ef 16240  df-sin 16242  df-cos 16243  df-pi 16245  df-struct 17332  df-sets 17349  df-slot 17367  df-ndx 17379  df-base 17395  df-ress 17416  df-plusg 17448  df-mulr 17449  df-starv 17450  df-sca 17451  df-vsca 17452  df-ip 17453  df-tset 17454  df-ple 17455  df-ds 17457  df-unif 17458  df-hom 17459  df-cco 17460  df-rest 17600  df-topn 17601  df-0g 17619  df-gsum 17620  df-topgen 17621  df-pt 17622  df-prds 17625  df-xrs 17681  df-qtop 17686  df-imas 17687  df-xps 17689  df-mre 17763  df-mrc 17764  df-acs 17766  df-mgm 18823  df-sgrp 18915  df-mnd 18931  df-submnd 18986  df-mulg 19285  df-cntz 19538  df-cmn 20003  df-psmet 21677  df-xmet 21678  df-met 21679  df-bl 21680  df-mopn 21681  df-fbas 21682  df-fg 21683  df-cnfld 21686  df-top 23219  df-topon 23236  df-topsp 23258  df-bases 23271  df-cld 23344  df-ntr 23345  df-cls 23346  df-nei 23423  df-lp 23461  df-perf 23462  df-cn 23552  df-cnp 23553  df-haus 23640  df-tx 23888  df-hmeo 24081  df-fil 24172  df-fm 24264  df-flim 24265  df-flf 24266  df-xms 24646  df-ms 24647  df-tms 24648  df-cncf 25206  df-0p 25998  df-limc 26193  df-dv 26194  df-ply 26513  df-coe 26515  df-dgr 26516  df-log 26891  df-cxp 26892

This theorem is used by:  ftalem5  27411