Theorem psercnlem1 24716

Description: Lemma for psercn 24717. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Mar-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
pserf.g	⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))))
pserf.f	⊢ 𝐹 = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑗 ∈ ℕ0 ((𝐺‘𝑦)‘𝑗))
pserf.a	⊢ (𝜑 → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
pserf.r	⊢ 𝑅 = sup({𝑟 ∈ ℝ ∣ seq0( + , (𝐺‘𝑟)) ∈ dom ⇝ }, ℝ*, < )
psercn.s	⊢ 𝑆 = (◡abs “ (0[,)𝑅))
psercn.m	⊢ 𝑀 = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1))

Assertion

Ref	Expression
psercnlem1	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑀 ∈ ℝ+ ∧ (abs‘𝑎) < 𝑀 ∧ 𝑀 < 𝑅))

Distinct variable groups:   𝑗,𝑎,𝑛,𝑟,𝑥,𝑦,𝐴   𝑗,𝑀,𝑦   𝑗,𝐺,𝑟,𝑦   𝑆,𝑎,𝑗,𝑦   𝐹,𝑎   𝜑,𝑎,𝑗,𝑦

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑛,𝑟)   𝑅(𝑥,𝑦,𝑗,𝑛,𝑟,𝑎)   𝑆(𝑥,𝑛,𝑟)   𝐹(𝑥,𝑦,𝑗,𝑛,𝑟)   𝐺(𝑥,𝑛,𝑎)   𝑀(𝑥,𝑛,𝑟,𝑎)

Proof of Theorem psercnlem1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		psercn.m	. . . 4 ⊢ 𝑀 = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1))
2		psercn.s	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑆 = (◡abs “ (0[,)𝑅))
3		cnvimass 5789	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ dom abs
4		absf 14558	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ abs:ℂ⟶ℝ
5	4	fdmi 6354	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ dom abs = ℂ
6	3, 5	sseqtri 3894	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ ℂ
7	2, 6	eqsstri 3892	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑆 ⊆ ℂ
8	7	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ ℂ)
9	8	sselda 3859	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑎 ∈ ℂ)
10	9	abscld 14657	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) ∈ ℝ)
11		readdcl 10418	. . . . . . 7 ⊢ (((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) + 𝑅) ∈ ℝ)
12	10, 11	sylan 572	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) + 𝑅) ∈ ℝ)
13	12	rehalfcld 11694	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) ∈ ℝ)
14		peano2re 10613	. . . . . . 7 ⊢ ((abs‘𝑎) ∈ ℝ → ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ)
15	10, 14	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ)
16	15	adantr 473	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ ¬ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ)
17	13, 16	ifclda 4384	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) ∈ ℝ)
18	1, 17	syl5eqel 2871	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑀 ∈ ℝ)
19		0re 10441	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℝ
20	19	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ℝ)
21	9	absge0d 14665	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 0 ≤ (abs‘𝑎))
22		breq2 4933	. . . . . 6 ⊢ ((((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) → ((abs‘𝑎) < (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) ↔ (abs‘𝑎) < if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1))))
23		breq2 4933	. . . . . 6 ⊢ (((abs‘𝑎) + 1) = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) → ((abs‘𝑎) < ((abs‘𝑎) + 1) ↔ (abs‘𝑎) < if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1))))
24		simpr 477	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑎 ∈ 𝑆)
25	24, 2	syl6eleq 2877	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑎 ∈ (◡abs “ (0[,)𝑅)))
26		ffn 6344	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (abs:ℂ⟶ℝ → abs Fn ℂ)
27		elpreima 6653	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (abs Fn ℂ → (𝑎 ∈ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ↔ (𝑎 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅))))
28	4, 26, 27	mp2b 10	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑎 ∈ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ↔ (𝑎 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅)))
29	25, 28	sylib 210	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑎 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅)))
30	29	simprd 488	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅))
31		iccssxr 12635	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
32		pserf.g	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))))
33		pserf.a	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
34		pserf.r	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑅 = sup({𝑟 ∈ ℝ ∣ seq0( + , (𝐺‘𝑟)) ∈ dom ⇝ }, ℝ*, < )
35	32, 33, 34	radcnvcl 24708	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ (0[,]+∞))
36	35	adantr 473	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑅 ∈ (0[,]+∞))
37	31, 36	sseldi 3857	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑅 ∈ ℝ*)
38		elico2 12616	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((0 ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → ((abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅) ↔ ((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (abs‘𝑎) ∧ (abs‘𝑎) < 𝑅)))
39	19, 37, 38	sylancr 578	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅) ↔ ((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (abs‘𝑎) ∧ (abs‘𝑎) < 𝑅)))
40	30, 39	mpbid 224	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (abs‘𝑎) ∧ (abs‘𝑎) < 𝑅))
41	40	simp3d 1124	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) < 𝑅)
42	41	adantr 473	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (abs‘𝑎) < 𝑅)
43		avglt1 11685	. . . . . . . 8 ⊢ (((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) < 𝑅 ↔ (abs‘𝑎) < (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2)))
44	10, 43	sylan 572	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) < 𝑅 ↔ (abs‘𝑎) < (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2)))
45	42, 44	mpbid 224	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (abs‘𝑎) < (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2))
46	10	ltp1d 11371	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) < ((abs‘𝑎) + 1))
47	46	adantr 473	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ ¬ 𝑅 ∈ ℝ) → (abs‘𝑎) < ((abs‘𝑎) + 1))
48	22, 23, 45, 47	ifbothda 4387	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) < if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)))
49	48, 1	syl6breqr 4971	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) < 𝑀)
50	20, 10, 18, 21, 49	lelttrd 10598	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 0 < 𝑀)
51	18, 50	elrpd 12245	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑀 ∈ ℝ+)
52		breq1 4932	. . . 4 ⊢ ((((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) → ((((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) < 𝑅 ↔ if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) < 𝑅))
53		breq1 4932	. . . 4 ⊢ (((abs‘𝑎) + 1) = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) → (((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅 ↔ if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) < 𝑅))
54		avglt2 11686	. . . . . 6 ⊢ (((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) < 𝑅 ↔ (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) < 𝑅))
55	10, 54	sylan 572	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) < 𝑅 ↔ (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) < 𝑅))
56	42, 55	mpbid 224	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) < 𝑅)
57	15	rexrd 10490	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ*)
58	37, 57	xrlenltd 10507	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1) ↔ ¬ ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅))
59		0xr 10487	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 0 ∈ ℝ*
60		pnfxr 10494	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
61		elicc1 12598	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*) → (𝑅 ∈ (0[,]+∞) ↔ (𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ 𝑅 ∧ 𝑅 ≤ +∞)))
62	59, 60, 61	mp2an 679	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑅 ∈ (0[,]+∞) ↔ (𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ 𝑅 ∧ 𝑅 ≤ +∞))
63	35, 62	sylib 210	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ 𝑅 ∧ 𝑅 ≤ +∞))
64	63	simp2d 1123	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝑅)
65	64	adantr 473	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 0 ≤ 𝑅)
66		ge0gtmnf 12382	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ 𝑅) → -∞ < 𝑅)
67	37, 65, 66	syl2anc 576	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → -∞ < 𝑅)
68		xrre 12379	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑅 ∈ ℝ* ∧ ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ) ∧ (-∞ < 𝑅 ∧ 𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1))) → 𝑅 ∈ ℝ)
69	68	expr 449	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑅 ∈ ℝ* ∧ ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ) ∧ -∞ < 𝑅) → (𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1) → 𝑅 ∈ ℝ))
70	37, 15, 67, 69	syl21anc 825	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1) → 𝑅 ∈ ℝ))
71	58, 70	sylbird 252	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (¬ ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅 → 𝑅 ∈ ℝ))
72	71	con1d 142	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (¬ 𝑅 ∈ ℝ → ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅))
73	72	imp 398	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ ¬ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅)
74	52, 53, 56, 73	ifbothda 4387	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) < 𝑅)
75	1, 74	syl5eqbr 4964	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑀 < 𝑅)
76	51, 49, 75	3jca 1108	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑀 ∈ ℝ+ ∧ (abs‘𝑎) < 𝑀 ∧ 𝑀 < 𝑅))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 387   ∧ w3a 1068   = wceq 1507   ∈ wcel 2050  {crab 3093   ⊆ wss 3830  ifcif 4350   class class class wbr 4929   ↦ cmpt 5008  ^◡ccnv 5406  dom cdm 5407   “ cima 5410   Fn wfn 6183  ⟶wf 6184  ‘cfv 6188  (class class class)co 6976  supcsup 8699  ℂcc 10333  ℝcr 10334  0cc0 10335  1c1 10336   + caddc 10338   · cmul 10340  +∞cpnf 10471  -∞cmnf 10472  ℝ^*cxr 10473   < clt 10474   ≤ cle 10475   / cdiv 11098  2c2 11495  ℕ₀cn0 11707  ℝ⁺crp 12204  [,)cico 12556  [,]cicc 12557  seqcseq 13184  ↑cexp 13244  abscabs 14454   ⇝ cli 14702  Σcsu 14903

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1758  ax-4 1772  ax-5 1869  ax-6 1928  ax-7 1965  ax-8 2052  ax-9 2059  ax-10 2079  ax-11 2093  ax-12 2106  ax-13 2301  ax-ext 2751  ax-rep 5049  ax-sep 5060  ax-nul 5067  ax-pow 5119  ax-pr 5186  ax-un 7279  ax-inf2 8898  ax-cnex 10391  ax-resscn 10392  ax-1cn 10393  ax-icn 10394  ax-addcl 10395  ax-addrcl 10396  ax-mulcl 10397  ax-mulrcl 10398  ax-mulcom 10399  ax-addass 10400  ax-mulass 10401  ax-distr 10402  ax-i2m1 10403  ax-1ne0 10404  ax-1rid 10405  ax-rnegex 10406  ax-rrecex 10407  ax-cnre 10408  ax-pre-lttri 10409  ax-pre-lttrn 10410  ax-pre-ltadd 10411  ax-pre-mulgt0 10412  ax-pre-sup 10413

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 834  df-3or 1069  df-3an 1070  df-tru 1510  df-ex 1743  df-nf 1747  df-sb 2016  df-mo 2547  df-eu 2584  df-clab 2760  df-cleq 2772  df-clel 2847  df-nfc 2919  df-ne 2969  df-nel 3075  df-ral 3094  df-rex 3095  df-reu 3096  df-rmo 3097  df-rab 3098  df-v 3418  df-sbc 3683  df-csb 3788  df-dif 3833  df-un 3835  df-in 3837  df-ss 3844  df-pss 3846  df-nul 4180  df-if 4351  df-pw 4424  df-sn 4442  df-pr 4444  df-tp 4446  df-op 4448  df-uni 4713  df-iun 4794  df-br 4930  df-opab 4992  df-mpt 5009  df-tr 5031  df-id 5312  df-eprel 5317  df-po 5326  df-so 5327  df-fr 5366  df-we 5368  df-xp 5413  df-rel 5414  df-cnv 5415  df-co 5416  df-dm 5417  df-rn 5418  df-res 5419  df-ima 5420  df-pred 5986  df-ord 6032  df-on 6033  df-lim 6034  df-suc 6035  df-iota 6152  df-fun 6190  df-fn 6191  df-f 6192  df-f1 6193  df-fo 6194  df-f1o 6195  df-fv 6196  df-riota 6937  df-ov 6979  df-oprab 6980  df-mpo 6981  df-om 7397  df-1st 7501  df-2nd 7502  df-wrecs 7750  df-recs 7812  df-rdg 7850  df-1o 7905  df-er 8089  df-en 8307  df-dom 8308  df-sdom 8309  df-fin 8310  df-sup 8701  df-pnf 10476  df-mnf 10477  df-xr 10478  df-ltxr 10479  df-le 10480  df-sub 10672  df-neg 10673  df-div 11099  df-nn 11440  df-2 11503  df-3 11504  df-n0 11708  df-z 11794  df-uz 12059  df-rp 12205  df-ico 12560  df-icc 12561  df-fz 12709  df-seq 13185  df-exp 13245  df-cj 14319  df-re 14320  df-im 14321  df-sqrt 14455  df-abs 14456  df-clim 14706

This theorem is referenced by:  psercn  24717  pserdvlem1  24718  pserdvlem2  24719  pserdv  24720