Theorem jensenlem1 27151

Description: Lemma for jensen 27153. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Jun-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
jensen.1	⊢ (𝜑 → 𝐷 ⊆ ℝ)
jensen.2	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐷⟶ℝ)
jensen.3	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝐷 ∧ 𝑏 ∈ 𝐷)) → (𝑎[,]𝑏) ⊆ 𝐷)
jensen.4	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
jensen.5	⊢ (𝜑 → 𝑇:𝐴⟶(0[,)+∞))
jensen.6	⊢ (𝜑 → 𝑋:𝐴⟶𝐷)
jensen.7	⊢ (𝜑 → 0 < (ℂfld Σg 𝑇))
jensen.8	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐷 ∧ 𝑦 ∈ 𝐷 ∧ 𝑡 ∈ (0[,]1))) → (𝐹‘((𝑡 · 𝑥) + ((1 − 𝑡) · 𝑦))) ≤ ((𝑡 · (𝐹‘𝑥)) + ((1 − 𝑡) · (𝐹‘𝑦))))
jensenlem.1	⊢ (𝜑 → ¬ 𝑧 ∈ 𝐵)
jensenlem.2	⊢ (𝜑 → (𝐵 ∪ {𝑧}) ⊆ 𝐴)
jensenlem.s	⊢ 𝑆 = (ℂfld Σg (𝑇 ↾ 𝐵))
jensenlem.l	⊢ 𝐿 = (ℂfld Σg (𝑇 ↾ (𝐵 ∪ {𝑧})))

Assertion

Ref	Expression
jensenlem1	⊢ (𝜑 → 𝐿 = (𝑆 + (𝑇‘𝑧)))

Distinct variable groups:   𝑎,𝑏,𝑡,𝑥,𝑦,𝐴   𝐷,𝑎,𝑏,𝑡,𝑥,𝑦   𝜑,𝑎,𝑏,𝑡,𝑥,𝑦   𝐹,𝑎,𝑏,𝑡,𝑥,𝑦   𝑇,𝑎,𝑏,𝑡,𝑥,𝑦   𝑋,𝑎,𝑏,𝑡,𝑥,𝑦   𝑧,𝑎,𝐵,𝑏,𝑡,𝑥,𝑦   𝑡,𝐿,𝑥,𝑦   𝑆,𝑎,𝑏,𝑡,𝑥,𝑦

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑧)   𝐴(𝑧)   𝐷(𝑧)   𝑆(𝑧)   𝑇(𝑧)   𝐹(𝑧)   𝐿(𝑧,𝑎,𝑏)   𝑋(𝑧)

Proof of Theorem jensenlem1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cnfldbas 21526	. . . 4 ⊢ ℂ = (Base‘ℂfld)
2		cnfldadd 21528	. . . 4 ⊢ + = (+g‘ℂfld)
3		cnring 21544	. . . . 5 ⊢ ℂfld ∈ Ring
4		ringcmn 20361	. . . . 5 ⊢ (ℂfld ∈ Ring → ℂfld ∈ CMnd)
5	3, 4	mp1i 14	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ℂfld ∈ CMnd)
6		jensen.4	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
7		jensenlem.2	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐵 ∪ {𝑧}) ⊆ 𝐴)
8	7	unssad 4146	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ⊆ 𝐴)
9	6, 8	ssfid 9225	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
10		rge0ssre 13478	. . . . . 6 ⊢ (0[,)+∞) ⊆ ℝ
11		ax-resscn 11152	. . . . . 6 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
12	10, 11	sstri 3946	. . . . 5 ⊢ (0[,)+∞) ⊆ ℂ
13	8	sselda 3937	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑥 ∈ 𝐴)
14		jensen.5	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑇:𝐴⟶(0[,)+∞))
15	14	ffvelcdmda 7079	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑇‘𝑥) ∈ (0[,)+∞))
16	13, 15	syldan 602	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝑇‘𝑥) ∈ (0[,)+∞))
17	12, 16	sselid 3935	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝑇‘𝑥) ∈ ℂ)
18	7	unssbd 4147	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → {𝑧} ⊆ 𝐴)
19		vex 3459	. . . . . 6 ⊢ 𝑧 ∈ V
20	19	snss 4750	. . . . 5 ⊢ (𝑧 ∈ 𝐴 ↔ {𝑧} ⊆ 𝐴)
21	18, 20	sylibr 237	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑧 ∈ 𝐴)
22		jensenlem.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ¬ 𝑧 ∈ 𝐵)
23	14, 21	ffvelcdmd 7080	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑇‘𝑧) ∈ (0[,)+∞))
24	12, 23	sselid 3935	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑇‘𝑧) ∈ ℂ)
25		fveq2 6881	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑇‘𝑥) = (𝑇‘𝑧))
26	1, 2, 5, 9, 17, 21, 22, 24, 25	gsumunsn 20025	. . 3 ⊢ (𝜑 → (ℂfld Σg (𝑥 ∈ (𝐵 ∪ {𝑧}) ↦ (𝑇‘𝑥))) = ((ℂfld Σg (𝑥 ∈ 𝐵 ↦ (𝑇‘𝑥))) + (𝑇‘𝑧)))
27	14, 7	feqresmpt 6950	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑇 ↾ (𝐵 ∪ {𝑧})) = (𝑥 ∈ (𝐵 ∪ {𝑧}) ↦ (𝑇‘𝑥)))
28	27	oveq2d 7426	. . 3 ⊢ (𝜑 → (ℂfld Σg (𝑇 ↾ (𝐵 ∪ {𝑧}))) = (ℂfld Σg (𝑥 ∈ (𝐵 ∪ {𝑧}) ↦ (𝑇‘𝑥))))
29	14, 8	feqresmpt 6950	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑇 ↾ 𝐵) = (𝑥 ∈ 𝐵 ↦ (𝑇‘𝑥)))
30	29	oveq2d 7426	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (ℂfld Σg (𝑇 ↾ 𝐵)) = (ℂfld Σg (𝑥 ∈ 𝐵 ↦ (𝑇‘𝑥))))
31	30	oveq1d 7425	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((ℂfld Σg (𝑇 ↾ 𝐵)) + (𝑇‘𝑧)) = ((ℂfld Σg (𝑥 ∈ 𝐵 ↦ (𝑇‘𝑥))) + (𝑇‘𝑧)))
32	26, 28, 31	3eqtr4d 2808	. 2 ⊢ (𝜑 → (ℂfld Σg (𝑇 ↾ (𝐵 ∪ {𝑧}))) = ((ℂfld Σg (𝑇 ↾ 𝐵)) + (𝑇‘𝑧)))
33		jensenlem.l	. 2 ⊢ 𝐿 = (ℂfld Σg (𝑇 ↾ (𝐵 ∪ {𝑧})))
34		jensenlem.s	. . 3 ⊢ 𝑆 = (ℂfld Σg (𝑇 ↾ 𝐵))
35	34	oveq1i 7420	. 2 ⊢ (𝑆 + (𝑇‘𝑧)) = ((ℂfld Σg (𝑇 ↾ 𝐵)) + (𝑇‘𝑧))
36	32, 33, 35	3eqtr4g 2823	1 ⊢ (𝜑 → 𝐿 = (𝑆 + (𝑇‘𝑧)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 400   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2143   ∪ cun 3903   ⊆ wss 3905  {csn 4589   class class class wbr 5109   ↦ cmpt 5192   ↾ cres 5663  ⟶wf 6532  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  Fincfn 8939  ℂcc 11093  ℝcr 11094  0cc0 11095  1c1 11096   + caddc 11098   · cmul 11100  +∞cpnf 11235   < clt 11238   ≤ cle 11239   − cmin 11436  [,)cico 13369  [,]cicc 13370   Σ_g cgsu 17488  CMndccmn 19845  Ringcrg 20310  ℂ_fldccnfld 21522

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11151  ax-resscn 11152  ax-1cn 11153  ax-icn 11154  ax-addcl 11155  ax-addrcl 11156  ax-mulcl 11157  ax-mulrcl 11158  ax-mulcom 11159  ax-addass 11160  ax-mulass 11161  ax-distr 11162  ax-i2m1 11163  ax-1ne0 11164  ax-1rid 11165  ax-rnegex 11166  ax-rrecex 11167  ax-cnre 11168  ax-pre-lttri 11169  ax-pre-lttrn 11170  ax-pre-ltadd 11171  ax-pre-mulgt0 11172  ax-addf 11174

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-tp 4594  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-se 5615  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7674  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-supp 8153  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-2o 8450  df-er 8690  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-fsupp 9318  df-oi 9468  df-card 9921  df-pnf 11240  df-mnf 11241  df-xr 11242  df-ltxr 11243  df-le 11244  df-sub 11438  df-neg 11439  df-nn 12229  df-2 12298  df-3 12299  df-4 12300  df-5 12301  df-6 12302  df-7 12303  df-8 12304  df-9 12305  df-n0 12500  df-z 12587  df-dec 12707  df-uz 12858  df-ico 13373  df-fz 13531  df-fzo 13679  df-seq 14034  df-hash 14363  df-struct 17202  df-sets 17219  df-slot 17237  df-ndx 17249  df-base 17265  df-ress 17286  df-plusg 17318  df-mulr 17319  df-starv 17320  df-tset 17324  df-ple 17325  df-ds 17327  df-unif 17328  df-0g 17489  df-gsum 17490  df-mre 17633  df-mrc 17634  df-acs 17636  df-mgm 18693  df-sgrp 18772  df-mnd 18788  df-submnd 18837  df-grp 18998  df-minusg 18999  df-mulg 19129  df-cntz 19382  df-cmn 19847  df-abl 19848  df-mgp 20212  df-ur 20259  df-ring 20312  df-cring 20313  df-cnfld 21523

This theorem is referenced by:  jensenlem2  27152