Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  sge0pnffigt Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sge0pnffigt 45697
Description: If the sum of nonnegative extended reals is +∞, then any real number can be dominated by finite subsums. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
sge0pnffigt.x (𝜑𝑋𝑉)
sge0pnffigt.f (𝜑𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
sge0pnffigt.pnf (𝜑 → (Σ^𝐹) = +∞)
sge0pnffigt.y (𝜑𝑌 ∈ ℝ)
Assertion
Ref Expression
sge0pnffigt (𝜑 → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐹   𝑥,𝑋   𝑥,𝑌   𝜑,𝑥
Allowed substitution hint:   𝑉(𝑥)

Proof of Theorem sge0pnffigt
Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sge0pnffigt.y . . 3 (𝜑𝑌 ∈ ℝ)
2 sge0pnffigt.x . . . . . 6 (𝜑𝑋𝑉)
3 sge0pnffigt.f . . . . . 6 (𝜑𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
42, 3sge0sup 45692 . . . . 5 (𝜑 → (Σ^𝐹) = sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ))
5 sge0pnffigt.pnf . . . . 5 (𝜑 → (Σ^𝐹) = +∞)
64, 5eqtr3d 2769 . . . 4 (𝜑 → sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ) = +∞)
7 vex 3473 . . . . . . . . 9 𝑥 ∈ V
87a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → 𝑥 ∈ V)
93adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
10 elpwinss 44326 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) → 𝑥𝑋)
1110adantl 481 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → 𝑥𝑋)
129, 11fssresd 6758 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (𝐹𝑥):𝑥⟶(0[,]+∞))
138, 12sge0xrcl 45686 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝐹𝑥)) ∈ ℝ*)
1413ralrimiva 3141 . . . . . 6 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ∈ ℝ*)
15 eqid 2727 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) = (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))
1615rnmptss 7127 . . . . . 6 (∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ∈ ℝ* → ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ⊆ ℝ*)
1714, 16syl 17 . . . . 5 (𝜑 → ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ⊆ ℝ*)
18 supxrunb2 13317 . . . . 5 (ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ⊆ ℝ* → (∀𝑦 ∈ ℝ ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦 < 𝑧 ↔ sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ) = +∞))
1917, 18syl 17 . . . 4 (𝜑 → (∀𝑦 ∈ ℝ ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦 < 𝑧 ↔ sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ) = +∞))
206, 19mpbird 257 . . 3 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ ℝ ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦 < 𝑧)
21 breq1 5145 . . . . 5 (𝑦 = 𝑌 → (𝑦 < 𝑧𝑌 < 𝑧))
2221rexbidv 3173 . . . 4 (𝑦 = 𝑌 → (∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦 < 𝑧 ↔ ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑌 < 𝑧))
2322rspcva 3605 . . 3 ((𝑌 ∈ ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦 < 𝑧) → ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑌 < 𝑧)
241, 20, 23syl2anc 583 . 2 (𝜑 → ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑌 < 𝑧)
25 vex 3473 . . . . . . . 8 𝑧 ∈ V
2615elrnmpt 5952 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ V → (𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥))))
2725, 26ax-mp 5 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)))
2827biimpi 215 . . . . . 6 (𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)))
29283ad2ant2 1132 . . . . 5 ((𝜑𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ∧ 𝑌 < 𝑧) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)))
30 nfv 1910 . . . . . . 7 𝑥𝜑
31 nfcv 2898 . . . . . . . 8 𝑥𝑧
32 nfmpt1 5250 . . . . . . . . 9 𝑥(𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))
3332nfrn 5948 . . . . . . . 8 𝑥ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))
3431, 33nfel 2912 . . . . . . 7 𝑥 𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))
35 nfv 1910 . . . . . . 7 𝑥 𝑌 < 𝑧
3630, 34, 35nf3an 1897 . . . . . 6 𝑥(𝜑𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ∧ 𝑌 < 𝑧)
37 simpl 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝑌 < 𝑧𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥))) → 𝑌 < 𝑧)
38 simpr 484 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑌 < 𝑧𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥))) → 𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)))
3938breq2d 5154 . . . . . . . . . . 11 ((𝑌 < 𝑧𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥))) → (𝑌 < 𝑧𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥))))
4037, 39mpbid 231 . . . . . . . . . 10 ((𝑌 < 𝑧𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥))) → 𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))
4140ex 412 . . . . . . . . 9 (𝑌 < 𝑧 → (𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → 𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥))))
4241adantl 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑌 < 𝑧) → (𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → 𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥))))
4342a1d 25 . . . . . . 7 ((𝜑𝑌 < 𝑧) → (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) → (𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → 𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))))
44433adant2 1129 . . . . . 6 ((𝜑𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ∧ 𝑌 < 𝑧) → (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) → (𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → 𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))))
4536, 44reximdai 3253 . . . . 5 ((𝜑𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ∧ 𝑌 < 𝑧) → (∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥))))
4629, 45mpd 15 . . . 4 ((𝜑𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ∧ 𝑌 < 𝑧) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))
47463exp 1117 . . 3 (𝜑 → (𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) → (𝑌 < 𝑧 → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))))
4847rexlimdv 3148 . 2 (𝜑 → (∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑌 < 𝑧 → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥))))
4924, 48mpd 15 1 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 395  w3a 1085   = wceq 1534  wcel 2099  wral 3056  wrex 3065  Vcvv 3469  cin 3943  wss 3944  𝒫 cpw 4598   class class class wbr 5142  cmpt 5225  ran crn 5673  cres 5674  wf 6538  cfv 6542  (class class class)co 7414  Fincfn 8953  supcsup 9449  cr 11123  0cc0 11124  +∞cpnf 11261  *cxr 11263   < clt 11264  [,]cicc 13345  Σ^csumge0 45663
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2164  ax-ext 2698  ax-rep 5279  ax-sep 5293  ax-nul 5300  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7732  ax-inf2 9650  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201  ax-pre-sup 11202
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2705  df-cleq 2719  df-clel 2805  df-nfc 2880  df-ne 2936  df-nel 3042  df-ral 3057  df-rex 3066  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3428  df-v 3471  df-sbc 3775  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3963  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-op 4631  df-uni 4904  df-int 4945  df-iun 4993  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-se 5628  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-isom 6551  df-riota 7370  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7863  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-1o 8478  df-er 8716  df-en 8954  df-dom 8955  df-sdom 8956  df-fin 8957  df-sup 9451  df-oi 9519  df-card 9948  df-pnf 11266  df-mnf 11267  df-xr 11268  df-ltxr 11269  df-le 11270  df-sub 11462  df-neg 11463  df-div 11888  df-nn 12229  df-2 12291  df-3 12292  df-n0 12489  df-z 12575  df-uz 12839  df-rp 12993  df-ico 13348  df-icc 13349  df-fz 13503  df-fzo 13646  df-seq 13985  df-exp 14045  df-hash 14308  df-cj 15064  df-re 15065  df-im 15066  df-sqrt 15200  df-abs 15201  df-clim 15450  df-sum 15651  df-sumge0 45664
This theorem is referenced by:  sge0pnffigtmpt  45741  omeiunltfirp  45820
  Copyright terms: Public domain W3C validator