Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  sge0lefi Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sge0lefi 46413
Description: A sum of nonnegative extended reals is smaller than a given extended real if and only if every finite subsum is smaller than it. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
sge0lefi.1 (𝜑𝑋𝑉)
sge0lefi.2 (𝜑𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
sge0lefi.3 (𝜑𝐴 ∈ ℝ*)
Assertion
Ref Expression
sge0lefi (𝜑 → ((Σ^𝐹) ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐹   𝑥,𝑋   𝜑,𝑥
Allowed substitution hint:   𝑉(𝑥)

Proof of Theorem sge0lefi
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → 𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin))
2 sge0lefi.2 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
32adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
4 elpwinss 45054 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) → 𝑥𝑋)
54adantl 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → 𝑥𝑋)
63, 5fssresd 6775 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (𝐹𝑥):𝑥⟶(0[,]+∞))
71, 6sge0xrcl 46400 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝐹𝑥)) ∈ ℝ*)
87adantlr 715 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (Σ^𝐹) ≤ 𝐴) ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝐹𝑥)) ∈ ℝ*)
9 sge0lefi.1 . . . . . . 7 (𝜑𝑋𝑉)
109, 2sge0xrcl 46400 . . . . . 6 (𝜑 → (Σ^𝐹) ∈ ℝ*)
1110ad2antrr 726 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (Σ^𝐹) ≤ 𝐴) ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (Σ^𝐹) ∈ ℝ*)
12 sge0lefi.3 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℝ*)
1312ad2antrr 726 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (Σ^𝐹) ≤ 𝐴) ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → 𝐴 ∈ ℝ*)
149adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → 𝑋𝑉)
1514, 3sge0less 46407 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ (Σ^𝐹))
1615adantlr 715 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (Σ^𝐹) ≤ 𝐴) ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ (Σ^𝐹))
17 simplr 769 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (Σ^𝐹) ≤ 𝐴) ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (Σ^𝐹) ≤ 𝐴)
188, 11, 13, 16, 17xrletrd 13204 . . . 4 (((𝜑 ∧ (Σ^𝐹) ≤ 𝐴) ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴)
1918ralrimiva 3146 . . 3 ((𝜑 ∧ (Σ^𝐹) ≤ 𝐴) → ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴)
2019ex 412 . 2 (𝜑 → ((Σ^𝐹) ≤ 𝐴 → ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴))
219, 2sge0sup 46406 . . . . 5 (𝜑 → (Σ^𝐹) = sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ))
2221adantr 480 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) → (Σ^𝐹) = sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ))
23 vex 3484 . . . . . . . . . 10 𝑦 ∈ V
24 eqid 2737 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) = (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))
2524elrnmpt 5969 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ V → (𝑦 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑦 = (Σ^‘(𝐹𝑥))))
2623, 25ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑦 = (Σ^‘(𝐹𝑥)))
2726biimpi 216 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑦 = (Σ^‘(𝐹𝑥)))
2827adantl 481 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑦 = (Σ^‘(𝐹𝑥)))
29 nfv 1914 . . . . . . . . . 10 𝑥𝜑
30 nfra1 3284 . . . . . . . . . 10 𝑥𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴
3129, 30nfan 1899 . . . . . . . . 9 𝑥(𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴)
32 nfcv 2905 . . . . . . . . . 10 𝑥𝑦
33 nfmpt1 5250 . . . . . . . . . . 11 𝑥(𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))
3433nfrn 5963 . . . . . . . . . 10 𝑥ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))
3532, 34nfel 2920 . . . . . . . . 9 𝑥 𝑦 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))
3631, 35nfan 1899 . . . . . . . 8 𝑥((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))))
37 nfv 1914 . . . . . . . 8 𝑥 𝑦𝐴
38 simp3 1139 . . . . . . . . . . . 12 ((∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ∧ 𝑦 = (Σ^‘(𝐹𝑥))) → 𝑦 = (Σ^‘(𝐹𝑥)))
39 rspa 3248 . . . . . . . . . . . . 13 ((∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴)
40393adant3 1133 . . . . . . . . . . . 12 ((∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ∧ 𝑦 = (Σ^‘(𝐹𝑥))) → (Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴)
4138, 40eqbrtrd 5165 . . . . . . . . . . 11 ((∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ∧ 𝑦 = (Σ^‘(𝐹𝑥))) → 𝑦𝐴)
42413adant1l 1177 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ∧ 𝑦 = (Σ^‘(𝐹𝑥))) → 𝑦𝐴)
43423exp 1120 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) → (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) → (𝑦 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → 𝑦𝐴)))
4443adantr 480 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))) → (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) → (𝑦 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → 𝑦𝐴)))
4536, 37, 44rexlimd 3266 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))) → (∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑦 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → 𝑦𝐴))
4628, 45mpd 15 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))) → 𝑦𝐴)
4746ralrimiva 3146 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) → ∀𝑦 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦𝐴)
487ralrimiva 3146 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ∈ ℝ*)
4924rnmptss 7143 . . . . . . . 8 (∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ∈ ℝ* → ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ⊆ ℝ*)
5048, 49syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ⊆ ℝ*)
5150adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) → ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ⊆ ℝ*)
5212adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) → 𝐴 ∈ ℝ*)
53 supxrleub 13368 . . . . . 6 ((ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ⊆ ℝ*𝐴 ∈ ℝ*) → (sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ) ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑦 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦𝐴))
5451, 52, 53syl2anc 584 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) → (sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ) ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑦 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦𝐴))
5547, 54mpbird 257 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) → sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ) ≤ 𝐴)
5622, 55eqbrtrd 5165 . . 3 ((𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴) → (Σ^𝐹) ≤ 𝐴)
5756ex 412 . 2 (𝜑 → (∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴 → (Σ^𝐹) ≤ 𝐴))
5820, 57impbid 212 1 (𝜑 → ((Σ^𝐹) ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1087   = wceq 1540  wcel 2108  wral 3061  wrex 3070  Vcvv 3480  cin 3950  wss 3951  𝒫 cpw 4600   class class class wbr 5143  cmpt 5225  ran crn 5686  cres 5687  wf 6557  cfv 6561  (class class class)co 7431  Fincfn 8985  supcsup 9480  0cc0 11155  +∞cpnf 11292  *cxr 11294   < clt 11295  cle 11296  [,]cicc 13390  Σ^csumge0 46377
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-inf2 9681  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-er 8745  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-sup 9482  df-oi 9550  df-card 9979  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-rp 13035  df-ico 13393  df-icc 13394  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-seq 14043  df-exp 14103  df-hash 14370  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-clim 15524  df-sum 15723  df-sumge0 46378
This theorem is referenced by:  sge0le  46422  sge0iunmptlemre  46430  sge0lefimpt  46438  caratheodorylem2  46542
  Copyright terms: Public domain W3C validator