Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  sge0ltfirpmpt2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sge0ltfirpmpt2 42574
Description: If the extended sum of nonnegative reals is not +∞, then it can be approximated from below by finite subsums. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
sge0ltfirpmpt2.xph 𝑥𝜑
sge0ltfirpmpt2.a (𝜑𝐴𝑉)
sge0ltfirpmpt2.b ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
sge0ltfirpmpt2.rp (𝜑𝑌 ∈ ℝ+)
sge0ltfirpmpt2.re (𝜑 → (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) ∈ ℝ)
Assertion
Ref Expression
sge0ltfirpmpt2 (𝜑 → ∃𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦   𝑦,𝐵   𝑦,𝑌   𝜑,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝐵(𝑥)   𝑉(𝑥,𝑦)   𝑌(𝑥)

Proof of Theorem sge0ltfirpmpt2
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sge0ltfirpmpt2.a . . 3 (𝜑𝐴𝑉)
2 sge0ltfirpmpt2.xph . . . 4 𝑥𝜑
3 sge0ltfirpmpt2.b . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
4 eqid 2826 . . . 4 (𝑥𝐴𝐵) = (𝑥𝐴𝐵)
52, 3, 4fmptdf 6877 . . 3 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐵):𝐴⟶(0[,]+∞))
6 sge0ltfirpmpt2.rp . . 3 (𝜑𝑌 ∈ ℝ+)
7 sge0ltfirpmpt2.re . . 3 (𝜑 → (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) ∈ ℝ)
81, 5, 6, 7sge0ltfirp 42548 . 2 (𝜑 → ∃𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌))
9 simpr 485 . . . . 5 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌)) → (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌))
10 elpwinss 41176 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑦𝐴)
1110resmptd 5907 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → ((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦) = (𝑥𝑦𝐵))
1211fveq2d 6671 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → (Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) = (Σ^‘(𝑥𝑦𝐵)))
1312adantl 482 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → (Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) = (Σ^‘(𝑥𝑦𝐵)))
14 elinel2 4177 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑦 ∈ Fin)
1514adantl 482 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → 𝑦 ∈ Fin)
16 nfv 1908 . . . . . . . . . . 11 𝑥 𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)
172, 16nfan 1893 . . . . . . . . . 10 𝑥(𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin))
18 simpll 763 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑥𝑦) → 𝜑)
1910sselda 3971 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑥𝑦) → 𝑥𝐴)
2019adantll 710 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑥𝑦) → 𝑥𝐴)
212, 1, 3, 7sge0rernmpt 42570 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,)+∞))
2218, 20, 21syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑥𝑦) → 𝐵 ∈ (0[,)+∞))
23 eqid 2826 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝑦𝐵) = (𝑥𝑦𝐵)
2417, 22, 23fmptdf 6877 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → (𝑥𝑦𝐵):𝑦⟶(0[,)+∞))
2515, 24sge0fsum 42535 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑥𝑦𝐵)) = Σ𝑘𝑦 ((𝑥𝑦𝐵)‘𝑘))
26 simpr 485 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑦) → 𝑘𝑦)
27 simpll 763 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑦) → 𝜑)
2810sselda 3971 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑘𝑦) → 𝑘𝐴)
2928adantll 710 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑦) → 𝑘𝐴)
30 nfv 1908 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑥 𝑘𝐴
312, 30nfan 1893 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑥(𝜑𝑘𝐴)
32 nfcsb1v 3911 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑥𝑘 / 𝑥𝐵
3332nfel1 2999 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑥𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞)
3431, 33nfim 1890 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥((𝜑𝑘𝐴) → 𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞))
35 eleq1w 2900 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑘 → (𝑥𝐴𝑘𝐴))
3635anbi2d 628 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑘 → ((𝜑𝑥𝐴) ↔ (𝜑𝑘𝐴)))
37 csbeq1a 3901 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑘𝐵 = 𝑘 / 𝑥𝐵)
3837eleq1d 2902 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑘 → (𝐵 ∈ (0[,)+∞) ↔ 𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞)))
3936, 38imbi12d 346 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑘 → (((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,)+∞)) ↔ ((𝜑𝑘𝐴) → 𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞))))
4034, 39, 21chvar 2409 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞))
4127, 29, 40syl2anc 584 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑦) → 𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞))
42 nfcv 2982 . . . . . . . . . . . . 13 𝑘𝐵
4342, 32, 37cbvmpt 5164 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥𝑦𝐵) = (𝑘𝑦𝑘 / 𝑥𝐵)
4443fvmpt2 6775 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘𝑦𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞)) → ((𝑥𝑦𝐵)‘𝑘) = 𝑘 / 𝑥𝐵)
4526, 41, 44syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑦) → ((𝑥𝑦𝐵)‘𝑘) = 𝑘 / 𝑥𝐵)
4645sumeq2dv 15050 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → Σ𝑘𝑦 ((𝑥𝑦𝐵)‘𝑘) = Σ𝑘𝑦 𝑘 / 𝑥𝐵)
47 eqcom 2833 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑘𝑘 = 𝑥)
4847imbi1i 351 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 = 𝑘𝐵 = 𝑘 / 𝑥𝐵) ↔ (𝑘 = 𝑥𝐵 = 𝑘 / 𝑥𝐵))
49 eqcom 2833 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 = 𝑘 / 𝑥𝐵𝑘 / 𝑥𝐵 = 𝐵)
5049imbi2i 337 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 = 𝑥𝐵 = 𝑘 / 𝑥𝐵) ↔ (𝑘 = 𝑥𝑘 / 𝑥𝐵 = 𝐵))
5148, 50bitri 276 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 = 𝑘𝐵 = 𝑘 / 𝑥𝐵) ↔ (𝑘 = 𝑥𝑘 / 𝑥𝐵 = 𝐵))
5237, 51mpbi 231 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑥𝑘 / 𝑥𝐵 = 𝐵)
53 nfcv 2982 . . . . . . . . . . 11 𝑥𝑦
54 nfcv 2982 . . . . . . . . . . 11 𝑘𝑦
5552, 53, 54, 32, 42cbvsum 15042 . . . . . . . . . 10 Σ𝑘𝑦 𝑘 / 𝑥𝐵 = Σ𝑥𝑦 𝐵
5655a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → Σ𝑘𝑦 𝑘 / 𝑥𝐵 = Σ𝑥𝑦 𝐵)
5746, 56eqtrd 2861 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → Σ𝑘𝑦 ((𝑥𝑦𝐵)‘𝑘) = Σ𝑥𝑦 𝐵)
5813, 25, 573eqtrd 2865 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → (Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) = Σ𝑥𝑦 𝐵)
5958oveq1d 7163 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌) = (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌))
6059adantr 481 . . . . 5 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌)) → ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌) = (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌))
619, 60breqtrd 5089 . . . 4 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌)) → (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌))
6261ex 413 . . 3 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → ((Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌) → (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌)))
6362reximdva 3279 . 2 (𝜑 → (∃𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌) → ∃𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌)))
648, 63mpd 15 1 (𝜑 → ∃𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 396   = wceq 1530  wnf 1777  wcel 2107  wrex 3144  csb 3887  cin 3939  𝒫 cpw 4542   class class class wbr 5063  cmpt 5143  cres 5556  cfv 6352  (class class class)co 7148  Fincfn 8498  cr 10525  0cc0 10526   + caddc 10529  +∞cpnf 10661   < clt 10664  +crp 12379  [,)cico 12730  [,]cicc 12731  Σcsu 15032  Σ^csumge0 42510
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2153  ax-12 2169  ax-13 2385  ax-ext 2798  ax-rep 5187  ax-sep 5200  ax-nul 5207  ax-pow 5263  ax-pr 5326  ax-un 7451  ax-inf2 9093  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 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-fal 1543  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2620  df-eu 2652  df-clab 2805  df-cleq 2819  df-clel 2898  df-nfc 2968  df-ne 3022  df-nel 3129  df-ral 3148  df-rex 3149  df-reu 3150  df-rmo 3151  df-rab 3152  df-v 3502  df-sbc 3777  df-csb 3888  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3956  df-pss 3958  df-nul 4296  df-if 4471  df-pw 4544  df-sn 4565  df-pr 4567  df-tp 4569  df-op 4571  df-uni 4838  df-int 4875  df-iun 4919  df-br 5064  df-opab 5126  df-mpt 5144  df-tr 5170  df-id 5459  df-eprel 5464  df-po 5473  df-so 5474  df-fr 5513  df-se 5514  df-we 5515  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-res 5566  df-ima 5567  df-pred 6146  df-ord 6192  df-on 6193  df-lim 6194  df-suc 6195  df-iota 6312  df-fun 6354  df-fn 6355  df-f 6356  df-f1 6357  df-fo 6358  df-f1o 6359  df-fv 6360  df-isom 6361  df-riota 7106  df-ov 7151  df-oprab 7152  df-mpo 7153  df-om 7569  df-1st 7680  df-2nd 7681  df-wrecs 7938  df-recs 7999  df-rdg 8037  df-1o 8093  df-oadd 8097  df-er 8279  df-en 8499  df-dom 8500  df-sdom 8501  df-fin 8502  df-sup 8895  df-oi 8963  df-card 9357  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 11628  df-2 11689  df-3 11690  df-n0 11887  df-z 11971  df-uz 12233  df-rp 12380  df-ico 12734  df-icc 12735  df-fz 12883  df-fzo 13024  df-seq 13360  df-exp 13420  df-hash 13681  df-cj 14448  df-re 14449  df-im 14450  df-sqrt 14584  df-abs 14585  df-clim 14835  df-sum 15033  df-sumge0 42511
This theorem is referenced by:  sge0xaddlem2  42582  sge0gtfsumgt  42591
  Copyright terms: Public domain W3C validator