Theorem jensenlem1 27119

Description: Lemma for jensen 27121. (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 21497	. . . 4 ⊢ ℂ = (Base‘ℂfld)
2		cnfldadd 21499	. . . 4 ⊢ + = (+g‘ℂfld)
3		cnring 21515	. . . . 5 ⊢ ℂfld ∈ Ring
4		ringcmn 20367	. . . . 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 4154	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ⊆ 𝐴)
9	6, 8	ssfid 9231	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
10		rge0ssre 13485	. . . . . 6 ⊢ (0[,)+∞) ⊆ ℝ
11		ax-resscn 11159	. . . . . 6 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
12	10, 11	sstri 3954	. . . . 5 ⊢ (0[,)+∞) ⊆ ℂ
13	8	sselda 3945	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑥 ∈ 𝐴)
14		jensen.5	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑇:𝐴⟶(0[,)+∞))
15	14	ffvelcdmda 7082	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑇‘𝑥) ∈ (0[,)+∞))
16	13, 15	syldan 602	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝑇‘𝑥) ∈ (0[,)+∞))
17	12, 16	sselid 3943	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝑇‘𝑥) ∈ ℂ)
18	7	unssbd 4155	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → {𝑧} ⊆ 𝐴)
19		vex 3467	. . . . . 6 ⊢ 𝑧 ∈ V
20	19	snss 4755	. . . . 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 7083	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑇‘𝑧) ∈ (0[,)+∞))
24	12, 23	sselid 3943	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑇‘𝑧) ∈ ℂ)
25		fveq2 6884	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑇‘𝑥) = (𝑇‘𝑧))
26	1, 2, 5, 9, 17, 21, 22, 24, 25	gsumunsn 20032	. . 3 ⊢ (𝜑 → (ℂfld Σg (𝑥 ∈ (𝐵 ∪ {𝑧}) ↦ (𝑇‘𝑥))) = ((ℂfld Σg (𝑥 ∈ 𝐵 ↦ (𝑇‘𝑥))) + (𝑇‘𝑧)))
27	14, 7	feqresmpt 6953	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑇 ↾ (𝐵 ∪ {𝑧})) = (𝑥 ∈ (𝐵 ∪ {𝑧}) ↦ (𝑇‘𝑥)))
28	27	oveq2d 7429	. . 3 ⊢ (𝜑 → (ℂfld Σg (𝑇 ↾ (𝐵 ∪ {𝑧}))) = (ℂfld Σg (𝑥 ∈ (𝐵 ∪ {𝑧}) ↦ (𝑇‘𝑥))))
29	14, 8	feqresmpt 6953	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑇 ↾ 𝐵) = (𝑥 ∈ 𝐵 ↦ (𝑇‘𝑥)))
30	29	oveq2d 7429	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (ℂfld Σg (𝑇 ↾ 𝐵)) = (ℂfld Σg (𝑥 ∈ 𝐵 ↦ (𝑇‘𝑥))))
31	30	oveq1d 7428	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((ℂfld Σg (𝑇 ↾ 𝐵)) + (𝑇‘𝑧)) = ((ℂfld Σg (𝑥 ∈ 𝐵 ↦ (𝑇‘𝑥))) + (𝑇‘𝑧)))
32	26, 28, 31	3eqtr4d 2814	. 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 7423	. 2 ⊢ (𝑆 + (𝑇‘𝑧)) = ((ℂfld Σg (𝑇 ↾ 𝐵)) + (𝑇‘𝑧))
36	32, 33, 35	3eqtr4g 2829	1 ⊢ (𝜑 → 𝐿 = (𝑆 + (𝑇‘𝑧)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 400   ∧ w3a 1101   = wceq 1567   ∈ wcel 2149   ∪ cun 3911   ⊆ wss 3913  {csn 4594   class class class wbr 5113   ↦ cmpt 5196   ↾ cres 5666  ⟶wf 6535  ‘cfv 6539  (class class class)co 7413  Fincfn 8945  ℂcc 11100  ℝcr 11101  0cc0 11102  1c1 11103   + caddc 11105   · cmul 11107  +∞cpnf 11242   < clt 11245   ≤ cle 11246   − cmin 11443  [,)cico 13376  [,]cicc 13377   Σ_g cgsu 17495  CMndccmn 19852  Ringcrg 20317  ℂ_fldccnfld 21493

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-rep 5242  ax-sep 5261  ax-nul 5273  ax-pow 5339  ax-pr 5407  ax-un 7735  ax-cnex 11158  ax-resscn 11159  ax-1cn 11160  ax-icn 11161  ax-addcl 11162  ax-addrcl 11163  ax-mulcl 11164  ax-mulrcl 11165  ax-mulcom 11166  ax-addass 11167  ax-mulass 11168  ax-distr 11169  ax-i2m1 11170  ax-1ne0 11171  ax-1rid 11172  ax-rnegex 11173  ax-rrecex 11174  ax-cnre 11175  ax-pre-lttri 11176  ax-pre-lttrn 11177  ax-pre-ltadd 11178  ax-pre-mulgt0 11179  ax-addf 11181

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-tp 4599  df-op 4601  df-uni 4877  df-int 4917  df-iun 4962  df-iin 4963  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5559  df-eprel 5564  df-po 5572  df-so 5573  df-fr 5617  df-se 5618  df-we 5619  df-xp 5670  df-rel 5671  df-cnv 5672  df-co 5673  df-dm 5674  df-rn 5675  df-res 5676  df-ima 5677  df-pred 6305  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6495  df-fun 6541  df-fn 6542  df-f 6543  df-f1 6544  df-fo 6545  df-f1o 6546  df-fv 6547  df-isom 6548  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-of 7677  df-om 7865  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-supp 8159  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-2o 8456  df-er 8696  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-fsupp 9324  df-oi 9474  df-card 9927  df-pnf 11247  df-mnf 11248  df-xr 11249  df-ltxr 11250  df-le 11251  df-sub 11445  df-neg 11446  df-nn 12236  df-2 12305  df-3 12306  df-4 12307  df-5 12308  df-6 12309  df-7 12310  df-8 12311  df-9 12312  df-n0 12507  df-z 12594  df-dec 12714  df-uz 12865  df-ico 13380  df-fz 13538  df-fzo 13685  df-seq 14040  df-hash 14369  df-struct 17209  df-sets 17226  df-slot 17244  df-ndx 17256  df-base 17272  df-ress 17293  df-plusg 17325  df-mulr 17326  df-starv 17327  df-tset 17331  df-ple 17332  df-ds 17334  df-unif 17335  df-0g 17496  df-gsum 17497  df-mre 17640  df-mrc 17641  df-acs 17643  df-mgm 18700  df-sgrp 18779  df-mnd 18795  df-submnd 18844  df-grp 19005  df-minusg 19006  df-mulg 19136  df-cntz 19389  df-cmn 19854  df-abl 19855  df-mgp 20219  df-ur 20266  df-ring 20319  df-cring 20320  df-cnfld 21494

This theorem is referenced by:  jensenlem2  27120