Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  sge0sn Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sge0sn 42957
Description: A sum of a nonnegative extended real is the term. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
sge0sn.1 (𝜑𝐴𝑉)
sge0sn.2 (𝜑𝐹:{𝐴}⟶(0[,]+∞))
Assertion
Ref Expression
sge0sn (𝜑 → (Σ^𝐹) = (𝐹𝐴))

Proof of Theorem sge0sn
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 snex 5309 . . . . 5 {𝐴} ∈ V
21a1i 11 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → {𝐴} ∈ V)
3 sge0sn.2 . . . . 5 (𝜑𝐹:{𝐴}⟶(0[,]+∞))
43adantr 484 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝐹:{𝐴}⟶(0[,]+∞))
5 id 22 . . . . . . 7 ((𝐹𝐴) = +∞ → (𝐹𝐴) = +∞)
65eqcomd 2828 . . . . . 6 ((𝐹𝐴) = +∞ → +∞ = (𝐹𝐴))
76adantl 485 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → +∞ = (𝐹𝐴))
83ffund 6498 . . . . . . 7 (𝜑 → Fun 𝐹)
98adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → Fun 𝐹)
10 sge0sn.1 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴𝑉)
11 snidg 4573 . . . . . . . . 9 (𝐴𝑉𝐴 ∈ {𝐴})
1210, 11syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ {𝐴})
133fdmd 6504 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom 𝐹 = {𝐴})
1413eqcomd 2828 . . . . . . . 8 (𝜑 → {𝐴} = dom 𝐹)
1512, 14eleqtrd 2916 . . . . . . 7 (𝜑𝐴 ∈ dom 𝐹)
1615adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝐴 ∈ dom 𝐹)
17 fvelrn 6826 . . . . . 6 ((Fun 𝐹𝐴 ∈ dom 𝐹) → (𝐹𝐴) ∈ ran 𝐹)
189, 16, 17syl2anc 587 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) ∈ ran 𝐹)
197, 18eqeltrd 2914 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → +∞ ∈ ran 𝐹)
202, 4, 19sge0pnfval 42951 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → (Σ^𝐹) = +∞)
21 simpr 488 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) = +∞)
2220, 21eqtr4d 2860 . 2 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → (Σ^𝐹) = (𝐹𝐴))
231a1i 11 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → {𝐴} ∈ V)
243adantr 484 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝐹:{𝐴}⟶(0[,]+∞))
25 elsni 4556 . . . . . . . . 9 (+∞ ∈ {(𝐹𝐴)} → +∞ = (𝐹𝐴))
2625eqcomd 2828 . . . . . . . 8 (+∞ ∈ {(𝐹𝐴)} → (𝐹𝐴) = +∞)
2726con3i 157 . . . . . . 7 (¬ (𝐹𝐴) = +∞ → ¬ +∞ ∈ {(𝐹𝐴)})
2827adantl 485 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → ¬ +∞ ∈ {(𝐹𝐴)})
2910, 3rnsnf 41748 . . . . . . . 8 (𝜑 → ran 𝐹 = {(𝐹𝐴)})
3029eqcomd 2828 . . . . . . 7 (𝜑 → {(𝐹𝐴)} = ran 𝐹)
3130adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → {(𝐹𝐴)} = ran 𝐹)
3228, 31neleqtrd 2935 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → ¬ +∞ ∈ ran 𝐹)
3324, 32fge0iccico 42948 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝐹:{𝐴}⟶(0[,)+∞))
3423, 33sge0reval 42950 . . 3 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (Σ^𝐹) = sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)), ℝ*, < ))
35 sum0 15069 . . . . . . . 8 Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦) = 0
3635eqcomi 2831 . . . . . . 7 0 = Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)
3736a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → 0 = Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦))
38 nfcvd 2980 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝑦(𝐹𝐴))
39 nfv 1915 . . . . . . . 8 𝑦(𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞)
40 fveq2 6652 . . . . . . . . 9 (𝑦 = 𝐴 → (𝐹𝑦) = (𝐹𝐴))
4140adantl 485 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) ∧ 𝑦 = 𝐴) → (𝐹𝑦) = (𝐹𝐴))
4210adantr 484 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝐴𝑉)
43 rge0ssre 12834 . . . . . . . . . 10 (0[,)+∞) ⊆ ℝ
44 ax-resscn 10583 . . . . . . . . . 10 ℝ ⊆ ℂ
4543, 44sstri 3951 . . . . . . . . 9 (0[,)+∞) ⊆ ℂ
4642, 11syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝐴 ∈ {𝐴})
4733, 46ffvelrnd 6834 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) ∈ (0[,)+∞))
4845, 47sseldi 3940 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) ∈ ℂ)
4938, 39, 41, 42, 48sumsnd 41589 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦) = (𝐹𝐴))
5049eqcomd 2828 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) = Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦))
5137, 50preq12d 4651 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → {0, (𝐹𝐴)} = {Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦), Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)})
5251supeq1d 8898 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → sup({0, (𝐹𝐴)}, ℝ*, < ) = sup({Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦), Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)}, ℝ*, < ))
53 xrltso 12522 . . . . . . . 8 < Or ℝ*
5453a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → < Or ℝ*)
55 0xr 10677 . . . . . . . 8 0 ∈ ℝ*
5655a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → 0 ∈ ℝ*)
57 iccssxr 12808 . . . . . . . 8 (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
583, 12ffvelrnd 6834 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ (0[,]+∞))
5957, 58sseldi 3940 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ ℝ*)
60 suppr 8923 . . . . . . 7 (( < Or ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ*) → sup({0, (𝐹𝐴)}, ℝ*, < ) = if((𝐹𝐴) < 0, 0, (𝐹𝐴)))
6154, 56, 59, 60syl3anc 1368 . . . . . 6 (𝜑 → sup({0, (𝐹𝐴)}, ℝ*, < ) = if((𝐹𝐴) < 0, 0, (𝐹𝐴)))
62 pnfxr 10684 . . . . . . . . . . 11 +∞ ∈ ℝ*
6362a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → +∞ ∈ ℝ*)
6456, 63, 583jca 1125 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝐴) ∈ (0[,]+∞)))
65 iccgelb 12781 . . . . . . . . 9 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝐴) ∈ (0[,]+∞)) → 0 ≤ (𝐹𝐴))
6664, 65syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 ≤ (𝐹𝐴))
6756, 59xrlenltd 10696 . . . . . . . 8 (𝜑 → (0 ≤ (𝐹𝐴) ↔ ¬ (𝐹𝐴) < 0))
6866, 67mpbid 235 . . . . . . 7 (𝜑 → ¬ (𝐹𝐴) < 0)
6968iffalsed 4450 . . . . . 6 (𝜑 → if((𝐹𝐴) < 0, 0, (𝐹𝐴)) = (𝐹𝐴))
7061, 69eqtr2d 2858 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹𝐴) = sup({0, (𝐹𝐴)}, ℝ*, < ))
7170adantr 484 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) = sup({0, (𝐹𝐴)}, ℝ*, < ))
72 pwsn 4805 . . . . . . . . . . . 12 𝒫 {𝐴} = {∅, {𝐴}}
7372ineq1i 4159 . . . . . . . . . . 11 (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) = ({∅, {𝐴}} ∩ Fin)
74 0fin 8734 . . . . . . . . . . . . 13 ∅ ∈ Fin
75 snfi 8581 . . . . . . . . . . . . 13 {𝐴} ∈ Fin
76 prssi 4727 . . . . . . . . . . . . 13 ((∅ ∈ Fin ∧ {𝐴} ∈ Fin) → {∅, {𝐴}} ⊆ Fin)
7774, 75, 76mp2an 691 . . . . . . . . . . . 12 {∅, {𝐴}} ⊆ Fin
78 df-ss 3925 . . . . . . . . . . . . 13 ({∅, {𝐴}} ⊆ Fin ↔ ({∅, {𝐴}} ∩ Fin) = {∅, {𝐴}})
7978biimpi 219 . . . . . . . . . . . 12 ({∅, {𝐴}} ⊆ Fin → ({∅, {𝐴}} ∩ Fin) = {∅, {𝐴}})
8077, 79ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 ({∅, {𝐴}} ∩ Fin) = {∅, {𝐴}}
8173, 80eqtri 2845 . . . . . . . . . 10 (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) = {∅, {𝐴}}
82 mpteq1 5130 . . . . . . . . . 10 ((𝒫 {𝐴} ∩ Fin) = {∅, {𝐴}} → (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)) = (𝑥 ∈ {∅, {𝐴}} ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)))
8381, 82ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)) = (𝑥 ∈ {∅, {𝐴}} ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦))
84 0ex 5187 . . . . . . . . . . . . 13 ∅ ∈ V
8584a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ∅ ∈ V)
861a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → {𝐴} ∈ V)
87 sumex 15035 . . . . . . . . . . . . 13 Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦) ∈ V
8887a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦) ∈ V)
89 sumex 15035 . . . . . . . . . . . . 13 Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦) ∈ V
9089a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦) ∈ V)
91 sumeq1 15036 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = ∅ → Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦) = Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦))
9291adantl 485 . . . . . . . . . . . 12 ((⊤ ∧ 𝑥 = ∅) → Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦) = Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦))
93 sumeq1 15036 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = {𝐴} → Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦) = Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦))
9493adantl 485 . . . . . . . . . . . 12 ((⊤ ∧ 𝑥 = {𝐴}) → Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦) = Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦))
9585, 86, 88, 90, 92, 94fmptpr 6916 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩} = (𝑥 ∈ {∅, {𝐴}} ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)))
9695mptru 1545 . . . . . . . . . 10 {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩} = (𝑥 ∈ {∅, {𝐴}} ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦))
9796eqcomi 2831 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ {∅, {𝐴}} ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)) = {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩}
9883, 97eqtri 2845 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)) = {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩}
9998rneqi 5784 . . . . . . 7 ran (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)) = ran {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩}
100 rnpropg 6057 . . . . . . . 8 ((∅ ∈ V ∧ {𝐴} ∈ V) → ran {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩} = {Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦), Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)})
10184, 1, 100mp2an 691 . . . . . . 7 ran {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩} = {Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦), Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)}
10299, 101eqtri 2845 . . . . . 6 ran (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)) = {Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦), Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)}
103102supeq1i 8899 . . . . 5 sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)), ℝ*, < ) = sup({Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦), Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)}, ℝ*, < )
104103a1i 11 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)), ℝ*, < ) = sup({Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦), Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)}, ℝ*, < ))
10552, 71, 1043eqtr4d 2867 . . 3 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) = sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)), ℝ*, < ))
10634, 105eqtr4d 2860 . 2 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (Σ^𝐹) = (𝐹𝐴))
10722, 106pm2.61dan 812 1 (𝜑 → (Σ^𝐹) = (𝐹𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 399  w3a 1084   = wceq 1538  wtru 1539  wcel 2114  Vcvv 3469  cin 3907  wss 3908  c0 4265  ifcif 4439  𝒫 cpw 4511  {csn 4539  {cpr 4541  cop 4545   class class class wbr 5042  cmpt 5122   Or wor 5450  dom cdm 5532  ran crn 5533  Fun wfun 6328  wf 6330  cfv 6334  (class class class)co 7140  Fincfn 8496  supcsup 8892  cc 10524  cr 10525  0cc0 10526  +∞cpnf 10661  *cxr 10663   < clt 10664  cle 10665  [,)cico 12728  [,]cicc 12729  Σcsu 15033  Σ^csumge0 42940
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 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2178  ax-ext 2794  ax-rep 5166  ax-sep 5179  ax-nul 5186  ax-pow 5243  ax-pr 5307  ax-un 7446  ax-inf2 9092  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-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2653  df-clab 2801  df-cleq 2815  df-clel 2894  df-nfc 2962  df-ne 3012  df-nel 3116  df-ral 3135  df-rex 3136  df-reu 3137  df-rmo 3138  df-rab 3139  df-v 3471  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3927  df-nul 4266  df-if 4440  df-pw 4513  df-sn 4540  df-pr 4542  df-tp 4544  df-op 4546  df-uni 4814  df-int 4852  df-iun 4896  df-br 5043  df-opab 5105  df-mpt 5123  df-tr 5149  df-id 5437  df-eprel 5442  df-po 5451  df-so 5452  df-fr 5491  df-se 5492  df-we 5493  df-xp 5538  df-rel 5539  df-cnv 5540  df-co 5541  df-dm 5542  df-rn 5543  df-res 5544  df-ima 5545  df-pred 6126  df-ord 6172  df-on 6173  df-lim 6174  df-suc 6175  df-iota 6293  df-fun 6336  df-fn 6337  df-f 6338  df-f1 6339  df-fo 6340  df-f1o 6341  df-fv 6342  df-isom 6343  df-riota 7098  df-ov 7143  df-oprab 7144  df-mpo 7145  df-om 7566  df-1st 7675  df-2nd 7676  df-wrecs 7934  df-recs 7995  df-rdg 8033  df-1o 8089  df-oadd 8093  df-er 8276  df-en 8497  df-dom 8498  df-sdom 8499  df-fin 8500  df-sup 8894  df-oi 8962  df-card 9356  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-fzo 13029  df-seq 13365  df-exp 13426  df-hash 13687  df-cj 14449  df-re 14450  df-im 14451  df-sqrt 14585  df-abs 14586  df-clim 14836  df-sum 15034  df-sumge0 42941
This theorem is referenced by:  sge0snmpt  42961  sge0sup  42969  sge0snmptf  43015  caratheodorylem1  43104
  Copyright terms: Public domain W3C validator