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Theorem sge0seq 46461
Description: A series of nonnegative reals agrees with the generalized sum of nonnegative reals. (Contributed by Glauco Siliprandi, 3-Mar-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
sge0seq.m (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
sge0seq.z 𝑍 = (ℤ𝑀)
sge0seq.f (𝜑𝐹:𝑍⟶(0[,)+∞))
sge0seq.g 𝐺 = seq𝑀( + , 𝐹)
Assertion
Ref Expression
sge0seq (𝜑 → (Σ^𝐹) = sup(ran 𝐺, ℝ*, < ))

Proof of Theorem sge0seq
Dummy variables 𝑖 𝑘 𝑗 𝑤 𝑧 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sge0seq.z . . . . . . 7 𝑍 = (ℤ𝑀)
2 sge0seq.m . . . . . . 7 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
3 rge0ssre 13496 . . . . . . . 8 (0[,)+∞) ⊆ ℝ
4 sge0seq.f . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹:𝑍⟶(0[,)+∞))
54ffvelcdmda 7104 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ (0[,)+∞))
63, 5sselid 3981 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
7 readdcl 11238 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ ℝ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) → (𝑘 + 𝑖) ∈ ℝ)
87adantl 481 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ ℝ ∧ 𝑖 ∈ ℝ)) → (𝑘 + 𝑖) ∈ ℝ)
91, 2, 6, 8seqf 14064 . . . . . 6 (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹):𝑍⟶ℝ)
10 sge0seq.g . . . . . . . 8 𝐺 = seq𝑀( + , 𝐹)
1110a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑𝐺 = seq𝑀( + , 𝐹))
1211feq1d 6720 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐺:𝑍⟶ℝ ↔ seq𝑀( + , 𝐹):𝑍⟶ℝ))
139, 12mpbird 257 . . . . 5 (𝜑𝐺:𝑍⟶ℝ)
1413frnd 6744 . . . 4 (𝜑 → ran 𝐺 ⊆ ℝ)
15 ressxr 11305 . . . . 5 ℝ ⊆ ℝ*
1615a1i 11 . . . 4 (𝜑 → ℝ ⊆ ℝ*)
1714, 16sstrd 3994 . . 3 (𝜑 → ran 𝐺 ⊆ ℝ*)
181fvexi 6920 . . . . 5 𝑍 ∈ V
1918a1i 11 . . . 4 (𝜑𝑍 ∈ V)
20 icossicc 13476 . . . . . 6 (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)
2120a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞))
224, 21fssd 6753 . . . 4 (𝜑𝐹:𝑍⟶(0[,]+∞))
2319, 22sge0xrcl 46400 . . 3 (𝜑 → (Σ^𝐹) ∈ ℝ*)
24 simpr 484 . . . . . 6 ((𝜑𝑧 ∈ ran 𝐺) → 𝑧 ∈ ran 𝐺)
2513ffnd 6737 . . . . . . . 8 (𝜑𝐺 Fn 𝑍)
26 fvelrnb 6969 . . . . . . . 8 (𝐺 Fn 𝑍 → (𝑧 ∈ ran 𝐺 ↔ ∃𝑗𝑍 (𝐺𝑗) = 𝑧))
2725, 26syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑧 ∈ ran 𝐺 ↔ ∃𝑗𝑍 (𝐺𝑗) = 𝑧))
2827adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑧 ∈ ran 𝐺) → (𝑧 ∈ ran 𝐺 ↔ ∃𝑗𝑍 (𝐺𝑗) = 𝑧))
2924, 28mpbid 232 . . . . 5 ((𝜑𝑧 ∈ ran 𝐺) → ∃𝑗𝑍 (𝐺𝑗) = 𝑧)
3020, 5sselid 3981 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ (0[,]+∞))
31 elfzuz 13560 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) → 𝑘 ∈ (ℤ𝑀))
3231, 1eleqtrrdi 2852 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) → 𝑘𝑍)
3332ssriv 3987 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀...𝑗) ⊆ 𝑍
3433a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑀...𝑗) ⊆ 𝑍)
3519, 30, 34sge0lessmpt 46414 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))) ≤ (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
36353ad2ant1 1134 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))) ≤ (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
37 fzfid 14014 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀...𝑗) ∈ Fin)
3832, 5sylan2 593 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹𝑘) ∈ (0[,)+∞))
3937, 38sge0fsummpt 46405 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))) = Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
40393ad2ant1 1134 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))) = Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
41 simpll 767 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → 𝜑)
4232adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → 𝑘𝑍)
43 eqidd 2738 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑘))
4441, 42, 43syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑘))
451eleq2i 2833 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑗𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑀))
4645biimpi 216 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑗𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑀))
4746adantl 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝑗 ∈ (ℤ𝑀))
486recnd 11289 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
4941, 42, 48syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
5044, 47, 49fsumser 15766 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑗𝑍) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) = (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗))
51503adant3 1133 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) = (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗))
5240, 51eqtrd 2777 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))) = (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗))
5310eqcomi 2746 . . . . . . . . . . . . 13 seq𝑀( + , 𝐹) = 𝐺
5453fveq1i 6907 . . . . . . . . . . . 12 (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗) = (𝐺𝑗)
5554a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗) = (𝐺𝑗))
56 simp3 1139 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (𝐺𝑗) = 𝑧)
5752, 55, 563eqtrrd 2782 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → 𝑧 = (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))))
584feqmptd 6977 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐹 = (𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘)))
5958fveq2d 6910 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (Σ^𝐹) = (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
60593ad2ant1 1134 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (Σ^𝐹) = (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
6157, 60breq12d 5156 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (𝑧 ≤ (Σ^𝐹) ↔ (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))) ≤ (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘)))))
6236, 61mpbird 257 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → 𝑧 ≤ (Σ^𝐹))
63623exp 1120 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑗𝑍 → ((𝐺𝑗) = 𝑧𝑧 ≤ (Σ^𝐹))))
6463adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑧 ∈ ran 𝐺) → (𝑗𝑍 → ((𝐺𝑗) = 𝑧𝑧 ≤ (Σ^𝐹))))
6564rexlimdv 3153 . . . . 5 ((𝜑𝑧 ∈ ran 𝐺) → (∃𝑗𝑍 (𝐺𝑗) = 𝑧𝑧 ≤ (Σ^𝐹)))
6629, 65mpd 15 . . . 4 ((𝜑𝑧 ∈ ran 𝐺) → 𝑧 ≤ (Σ^𝐹))
6766ralrimiva 3146 . . 3 (𝜑 → ∀𝑧 ∈ ran 𝐺 𝑧 ≤ (Σ^𝐹))
68 nfv 1914 . . . . . . . 8 𝑘((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹))
6918a1i 11 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → 𝑍 ∈ V)
705ad4ant14 752 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) ∧ 𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ (0[,)+∞))
71 simplr 769 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → 𝑧 ∈ ℝ)
72 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 < (Σ^𝐹)) → 𝑧 < (Σ^𝐹))
7359adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 < (Σ^𝐹)) → (Σ^𝐹) = (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
7472, 73breqtrd 5169 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 < (Σ^𝐹)) → 𝑧 < (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
7574adantlr 715 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → 𝑧 < (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
7668, 69, 70, 71, 75sge0gtfsumgt 46458 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → ∃𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘))
7723ad2ant1 1134 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → 𝑀 ∈ ℤ)
78 elpwinss 45054 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → 𝑤𝑍)
79783ad2ant2 1135 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → 𝑤𝑍)
80 elinel2 4202 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → 𝑤 ∈ Fin)
81803ad2ant2 1135 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → 𝑤 ∈ Fin)
8277, 1, 79, 81uzfissfz 45337 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → ∃𝑗𝑍 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗))
83823adant1r 1178 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → ∃𝑗𝑍 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗))
84 simpl1r 1226 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → 𝑧 ∈ ℝ)
8580adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑤 ∈ Fin)
8658, 6fmpt3d 7136 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑𝐹:𝑍⟶ℝ)
8786ad2antrr 726 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑤) → 𝐹:𝑍⟶ℝ)
8878sselda 3983 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑘𝑤) → 𝑘𝑍)
8988adantll 714 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑤) → 𝑘𝑍)
9087, 89ffvelcdmd 7105 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑤) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
9185, 90fsumrecl 15770 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
9291ad4ant13 751 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
93923adantl3 1169 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
9432, 6sylan2 593 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
9537, 94fsumrecl 15770 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ℝ)
9695ad3antrrr 730 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ℝ)
97963adantl3 1169 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ℝ)
98 simpl3 1194 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘))
9937adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → (𝑀...𝑗) ∈ Fin)
10094adantlr 715 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
101 0xr 11308 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 0 ∈ ℝ*
102101a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑘𝑍) → 0 ∈ ℝ*)
103 pnfxr 11315 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 +∞ ∈ ℝ*
104103a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑘𝑍) → +∞ ∈ ℝ*)
105 icogelb 13438 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝑘) ∈ (0[,)+∞)) → 0 ≤ (𝐹𝑘))
106102, 104, 5, 105syl3anc 1373 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑘𝑍) → 0 ≤ (𝐹𝑘))
10732, 106sylan2 593 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → 0 ≤ (𝐹𝑘))
108107adantlr 715 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → 0 ≤ (𝐹𝑘))
109 simpr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗))
11099, 100, 108, 109fsumless 15832 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) ≤ Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
111110adantlr 715 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) ≤ Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
1121113ad2antl1 1186 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) ≤ Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
11384, 93, 97, 98, 112ltletrd 11421 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
114113ex 412 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → (𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗) → 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)))
115114reximdv 3170 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → (∃𝑗𝑍 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗) → ∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)))
11683, 115mpd 15 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → ∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
1171163exp 1120 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ∈ ℝ) → (𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → (𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) → ∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))))
118117adantr 480 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → (𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → (𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) → ∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))))
119118rexlimdv 3153 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → (∃𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) → ∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)))
12076, 119mpd 15 . . . . . 6 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → ∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
1219ffnd 6737 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) Fn 𝑍)
122121adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑗𝑍) → seq𝑀( + , 𝐹) Fn 𝑍)
12347, 45sylibr 234 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝑗𝑍)
124 fnfvelrn 7100 . . . . . . . . . . . . . 14 ((seq𝑀( + , 𝐹) Fn 𝑍𝑗𝑍) → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗) ∈ ran seq𝑀( + , 𝐹))
125122, 123, 124syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑗𝑍) → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗) ∈ ran seq𝑀( + , 𝐹))
12610a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝐺 = seq𝑀( + , 𝐹))
127126rneqd 5949 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑗𝑍) → ran 𝐺 = ran seq𝑀( + , 𝐹))
12850, 127eleq12d 2835 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑗𝑍) → (Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ran 𝐺 ↔ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗) ∈ ran seq𝑀( + , 𝐹)))
129125, 128mpbird 257 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑗𝑍) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ran 𝐺)
130129adantlr 715 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑗𝑍) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ran 𝐺)
1311303adant3 1133 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑗𝑍𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ran 𝐺)
132 simp3 1139 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑗𝑍𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)) → 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
133 breq2 5147 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) → (𝑧 < 𝑦𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)))
134133rspcev 3622 . . . . . . . . . 10 ((Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ran 𝐺𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦)
135131, 132, 134syl2anc 584 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑗𝑍𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦)
1361353exp 1120 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑧 ∈ ℝ) → (𝑗𝑍 → (𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦)))
137136rexlimdv 3153 . . . . . . 7 ((𝜑𝑧 ∈ ℝ) → (∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦))
138137adantr 480 . . . . . 6 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → (∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦))
139120, 138mpd 15 . . . . 5 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦)
140139ex 412 . . . 4 ((𝜑𝑧 ∈ ℝ) → (𝑧 < (Σ^𝐹) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦))
141140ralrimiva 3146 . . 3 (𝜑 → ∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 < (Σ^𝐹) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦))
142 supxr2 13356 . . 3 (((ran 𝐺 ⊆ ℝ* ∧ (Σ^𝐹) ∈ ℝ*) ∧ (∀𝑧 ∈ ran 𝐺 𝑧 ≤ (Σ^𝐹) ∧ ∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 < (Σ^𝐹) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦))) → sup(ran 𝐺, ℝ*, < ) = (Σ^𝐹))
14317, 23, 67, 141, 142syl22anc 839 . 2 (𝜑 → sup(ran 𝐺, ℝ*, < ) = (Σ^𝐹))
144143eqcomd 2743 1 (𝜑 → (Σ^𝐹) = sup(ran 𝐺, ℝ*, < ))
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   Fn wfn 6556  wf 6557  cfv 6561  (class class class)co 7431  Fincfn 8985  supcsup 9480  cc 11153  cr 11154  0cc0 11155   + caddc 11158  +∞cpnf 11292  *cxr 11294   < clt 11295  cle 11296  cz 12613  cuz 12878  [,)cico 13389  [,]cicc 13390  ...cfz 13547  seqcseq 14042  Σcsu 15722  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:  voliunsge0lem  46487  ovolval2  46659
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