Theorem psercnlem1 25020

Description: Lemma for psercn 25021. (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 5916	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ dom abs
4		absf 14689	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ abs:ℂ⟶ℝ
5	4	fdmi 6498	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ dom abs = ℂ
6	3, 5	sseqtri 3951	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ ℂ
7	2, 6	eqsstri 3949	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑆 ⊆ ℂ
8	7	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ ℂ)
9	8	sselda 3915	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑎 ∈ ℂ)
10	9	abscld 14788	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) ∈ ℝ)
11		readdcl 10609	. . . . . . 7 ⊢ (((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) + 𝑅) ∈ ℝ)
12	10, 11	sylan 583	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) + 𝑅) ∈ ℝ)
13	12	rehalfcld 11872	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) ∈ ℝ)
14		peano2re 10802	. . . . . . 7 ⊢ ((abs‘𝑎) ∈ ℝ → ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ)
15	10, 14	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ)
16	15	adantr 484	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ ¬ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ)
17	13, 16	ifclda 4459	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) ∈ ℝ)
18	1, 17	eqeltrid 2894	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑀 ∈ ℝ)
19		0re 10632	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℝ
20	19	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ℝ)
21	9	absge0d 14796	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 0 ≤ (abs‘𝑎))
22		breq2 5034	. . . . . 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 5034	. . . . . 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 488	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑎 ∈ 𝑆)
25	24, 2	eleqtrdi 2900	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑎 ∈ (◡abs “ (0[,)𝑅)))
26		ffn 6487	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (abs:ℂ⟶ℝ → abs Fn ℂ)
27		elpreima 6805	. . . . . . . . . . . . 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 221	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑎 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅)))
30	29	simprd 499	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅))
31		iccssxr 12808	. . . . . . . . . . . 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 25012	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ (0[,]+∞))
36	35	adantr 484	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑅 ∈ (0[,]+∞))
37	31, 36	sseldi 3913	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑅 ∈ ℝ*)
38		elico2 12789	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((0 ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → ((abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅) ↔ ((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (abs‘𝑎) ∧ (abs‘𝑎) < 𝑅)))
39	19, 37, 38	sylancr 590	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅) ↔ ((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (abs‘𝑎) ∧ (abs‘𝑎) < 𝑅)))
40	30, 39	mpbid 235	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (abs‘𝑎) ∧ (abs‘𝑎) < 𝑅))
41	40	simp3d 1141	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) < 𝑅)
42	41	adantr 484	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (abs‘𝑎) < 𝑅)
43		avglt1 11863	. . . . . . . 8 ⊢ (((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) < 𝑅 ↔ (abs‘𝑎) < (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2)))
44	10, 43	sylan 583	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) < 𝑅 ↔ (abs‘𝑎) < (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2)))
45	42, 44	mpbid 235	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (abs‘𝑎) < (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2))
46	10	ltp1d 11559	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) < ((abs‘𝑎) + 1))
47	46	adantr 484	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ ¬ 𝑅 ∈ ℝ) → (abs‘𝑎) < ((abs‘𝑎) + 1))
48	22, 23, 45, 47	ifbothda 4462	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) < if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)))
49	48, 1	breqtrrdi 5072	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) < 𝑀)
50	20, 10, 18, 21, 49	lelttrd 10787	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 0 < 𝑀)
51	18, 50	elrpd 12416	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑀 ∈ ℝ+)
52		breq1 5033	. . . 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 5033	. . . 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 11864	. . . . . 6 ⊢ (((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) < 𝑅 ↔ (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) < 𝑅))
55	10, 54	sylan 583	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) < 𝑅 ↔ (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) < 𝑅))
56	42, 55	mpbid 235	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) < 𝑅)
57	15	rexrd 10680	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ*)
58	37, 57	xrlenltd 10696	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1) ↔ ¬ ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅))
59		0xr 10677	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 0 ∈ ℝ*
60		pnfxr 10684	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
61		elicc1 12770	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*) → (𝑅 ∈ (0[,]+∞) ↔ (𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ 𝑅 ∧ 𝑅 ≤ +∞)))
62	59, 60, 61	mp2an 691	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑅 ∈ (0[,]+∞) ↔ (𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ 𝑅 ∧ 𝑅 ≤ +∞))
63	35, 62	sylib 221	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ 𝑅 ∧ 𝑅 ≤ +∞))
64	63	simp2d 1140	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝑅)
65	64	adantr 484	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 0 ≤ 𝑅)
66		ge0gtmnf 12553	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ 𝑅) → -∞ < 𝑅)
67	37, 65, 66	syl2anc 587	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → -∞ < 𝑅)
68		xrre 12550	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑅 ∈ ℝ* ∧ ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ) ∧ (-∞ < 𝑅 ∧ 𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1))) → 𝑅 ∈ ℝ)
69	68	expr 460	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑅 ∈ ℝ* ∧ ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ) ∧ -∞ < 𝑅) → (𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1) → 𝑅 ∈ ℝ))
70	37, 15, 67, 69	syl21anc 836	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1) → 𝑅 ∈ ℝ))
71	58, 70	sylbird 263	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (¬ ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅 → 𝑅 ∈ ℝ))
72	71	con1d 147	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (¬ 𝑅 ∈ ℝ → ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅))
73	72	imp 410	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ ¬ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅)
74	52, 53, 56, 73	ifbothda 4462	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) < 𝑅)
75	1, 74	eqbrtrid 5065	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑀 < 𝑅)
76	51, 49, 75	3jca 1125	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑀 ∈ ℝ+ ∧ (abs‘𝑎) < 𝑀 ∧ 𝑀 < 𝑅))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2111  {crab 3110   ⊆ wss 3881  ifcif 4425   class class class wbr 5030   ↦ cmpt 5110  ^◡ccnv 5518  dom cdm 5519   “ cima 5522   Fn wfn 6319  ⟶wf 6320  ‘cfv 6324  (class class class)co 7135  supcsup 8888  ℂcc 10524  ℝcr 10525  0cc0 10526  1c1 10527   + caddc 10529   · cmul 10531  +∞cpnf 10661  -∞cmnf 10662  ℝ^*cxr 10663   < clt 10664   ≤ cle 10665   / cdiv 11286  2c2 11680  ℕ₀cn0 11885  ℝ⁺crp 12377  [,)cico 12728  [,]cicc 12729  seqcseq 13364  ↑cexp 13425  abscabs 14585   ⇝ cli 14833  Σcsu 15034

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441  ax-inf2 9088  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4801  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-om 7561  df-1st 7671  df-2nd 7672  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-1o 8085  df-er 8272  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-fin 8496  df-sup 8890  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11626  df-2 11688  df-3 11689  df-n0 11886  df-z 11970  df-uz 12232  df-rp 12378  df-ico 12732  df-icc 12733  df-fz 12886  df-seq 13365  df-exp 13426  df-cj 14450  df-re 14451  df-im 14452  df-sqrt 14586  df-abs 14587  df-clim 14837

This theorem is referenced by:  psercn  25021  pserdvlem1  25022  pserdvlem2  25023  pserdv  25024