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 41080
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 5109 . . . . 5 {𝐴} ∈ V
21a1i 11 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → {𝐴} ∈ V)
3 sge0sn.2 . . . . 5 (𝜑𝐹:{𝐴}⟶(0[,]+∞))
43adantr 468 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝐹:{𝐴}⟶(0[,]+∞))
5 id 22 . . . . . . 7 ((𝐹𝐴) = +∞ → (𝐹𝐴) = +∞)
65eqcomd 2823 . . . . . 6 ((𝐹𝐴) = +∞ → +∞ = (𝐹𝐴))
76adantl 469 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → +∞ = (𝐹𝐴))
83ffund 6267 . . . . . . 7 (𝜑 → Fun 𝐹)
98adantr 468 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → Fun 𝐹)
10 sge0sn.1 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴𝑉)
11 snidg 4411 . . . . . . . . 9 (𝐴𝑉𝐴 ∈ {𝐴})
1210, 11syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ {𝐴})
133fdmd 6272 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom 𝐹 = {𝐴})
1413eqcomd 2823 . . . . . . . 8 (𝜑 → {𝐴} = dom 𝐹)
1512, 14eleqtrd 2898 . . . . . . 7 (𝜑𝐴 ∈ dom 𝐹)
1615adantr 468 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝐴 ∈ dom 𝐹)
17 fvelrn 6581 . . . . . 6 ((Fun 𝐹𝐴 ∈ dom 𝐹) → (𝐹𝐴) ∈ ran 𝐹)
189, 16, 17syl2anc 575 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) ∈ ran 𝐹)
197, 18eqeltrd 2896 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → +∞ ∈ ran 𝐹)
202, 4, 19sge0pnfval 41074 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → (Σ^𝐹) = +∞)
21 simpr 473 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) = +∞)
2220, 21eqtr4d 2854 . 2 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐴) = +∞) → (Σ^𝐹) = (𝐹𝐴))
231a1i 11 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → {𝐴} ∈ V)
243adantr 468 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝐹:{𝐴}⟶(0[,]+∞))
25 elsni 4398 . . . . . . . . 9 (+∞ ∈ {(𝐹𝐴)} → +∞ = (𝐹𝐴))
2625eqcomd 2823 . . . . . . . 8 (+∞ ∈ {(𝐹𝐴)} → (𝐹𝐴) = +∞)
2726con3i 151 . . . . . . 7 (¬ (𝐹𝐴) = +∞ → ¬ +∞ ∈ {(𝐹𝐴)})
2827adantl 469 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → ¬ +∞ ∈ {(𝐹𝐴)})
2910, 3rnsnf 39864 . . . . . . . 8 (𝜑 → ran 𝐹 = {(𝐹𝐴)})
3029eqcomd 2823 . . . . . . 7 (𝜑 → {(𝐹𝐴)} = ran 𝐹)
3130adantr 468 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → {(𝐹𝐴)} = ran 𝐹)
3228, 31neleqtrd 2917 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → ¬ +∞ ∈ ran 𝐹)
3324, 32fge0iccico 41071 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝐹:{𝐴}⟶(0[,)+∞))
3423, 33sge0reval 41073 . . 3 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (Σ^𝐹) = sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)), ℝ*, < ))
35 sum0 14682 . . . . . . . 8 Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦) = 0
3635eqcomi 2826 . . . . . . 7 0 = Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)
3736a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → 0 = Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦))
38 nfcvd 2960 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝑦(𝐹𝐴))
39 nfv 2005 . . . . . . . 8 𝑦(𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞)
40 fveq2 6415 . . . . . . . . 9 (𝑦 = 𝐴 → (𝐹𝑦) = (𝐹𝐴))
4140adantl 469 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) ∧ 𝑦 = 𝐴) → (𝐹𝑦) = (𝐹𝐴))
4210adantr 468 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝐴𝑉)
43 rge0ssre 12507 . . . . . . . . . 10 (0[,)+∞) ⊆ ℝ
44 ax-resscn 10285 . . . . . . . . . 10 ℝ ⊆ ℂ
4543, 44sstri 3818 . . . . . . . . 9 (0[,)+∞) ⊆ ℂ
4642, 11syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → 𝐴 ∈ {𝐴})
4733, 46ffvelrnd 6589 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) ∈ (0[,)+∞))
4845, 47sseldi 3807 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) ∈ ℂ)
4938, 39, 41, 42, 48sumsnd 39684 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦) = (𝐹𝐴))
5049eqcomd 2823 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) = Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦))
5137, 50preq12d 4478 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → {0, (𝐹𝐴)} = {Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦), Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)})
5251supeq1d 8598 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → sup({0, (𝐹𝐴)}, ℝ*, < ) = sup({Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦), Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)}, ℝ*, < ))
53 xrltso 12197 . . . . . . . 8 < Or ℝ*
5453a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → < Or ℝ*)
55 0xr 10378 . . . . . . . 8 0 ∈ ℝ*
5655a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → 0 ∈ ℝ*)
57 iccssxr 12481 . . . . . . . 8 (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
583, 12ffvelrnd 6589 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ (0[,]+∞))
5957, 58sseldi 3807 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ ℝ*)
60 suppr 8623 . . . . . . 7 (( < Or ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝐴) ∈ ℝ*) → sup({0, (𝐹𝐴)}, ℝ*, < ) = if((𝐹𝐴) < 0, 0, (𝐹𝐴)))
6154, 56, 59, 60syl3anc 1483 . . . . . 6 (𝜑 → sup({0, (𝐹𝐴)}, ℝ*, < ) = if((𝐹𝐴) < 0, 0, (𝐹𝐴)))
62 pnfxr 10384 . . . . . . . . . . 11 +∞ ∈ ℝ*
6362a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → +∞ ∈ ℝ*)
6456, 63, 583jca 1151 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝐴) ∈ (0[,]+∞)))
65 iccgelb 12455 . . . . . . . . 9 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝐴) ∈ (0[,]+∞)) → 0 ≤ (𝐹𝐴))
6664, 65syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 ≤ (𝐹𝐴))
6756, 59xrlenltd 10396 . . . . . . . 8 (𝜑 → (0 ≤ (𝐹𝐴) ↔ ¬ (𝐹𝐴) < 0))
6866, 67mpbid 223 . . . . . . 7 (𝜑 → ¬ (𝐹𝐴) < 0)
6968iffalsed 4301 . . . . . 6 (𝜑 → if((𝐹𝐴) < 0, 0, (𝐹𝐴)) = (𝐹𝐴))
7061, 69eqtr2d 2852 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹𝐴) = sup({0, (𝐹𝐴)}, ℝ*, < ))
7170adantr 468 . . . 4 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) = sup({0, (𝐹𝐴)}, ℝ*, < ))
72 pwsn 4633 . . . . . . . . . . . 12 𝒫 {𝐴} = {∅, {𝐴}}
7372ineq1i 4020 . . . . . . . . . . 11 (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) = ({∅, {𝐴}} ∩ Fin)
74 0fin 8434 . . . . . . . . . . . . 13 ∅ ∈ Fin
75 snfi 8284 . . . . . . . . . . . . 13 {𝐴} ∈ Fin
76 prssi 4553 . . . . . . . . . . . . 13 ((∅ ∈ Fin ∧ {𝐴} ∈ Fin) → {∅, {𝐴}} ⊆ Fin)
7774, 75, 76mp2an 675 . . . . . . . . . . . 12 {∅, {𝐴}} ⊆ Fin
78 df-ss 3794 . . . . . . . . . . . . 13 ({∅, {𝐴}} ⊆ Fin ↔ ({∅, {𝐴}} ∩ Fin) = {∅, {𝐴}})
7978biimpi 207 . . . . . . . . . . . 12 ({∅, {𝐴}} ⊆ Fin → ({∅, {𝐴}} ∩ Fin) = {∅, {𝐴}})
8077, 79ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 ({∅, {𝐴}} ∩ Fin) = {∅, {𝐴}}
8173, 80eqtri 2839 . . . . . . . . . 10 (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) = {∅, {𝐴}}
82 mpteq1 4942 . . . . . . . . . 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 4995 . . . . . . . . . . . . 13 ∅ ∈ V
8584a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ∅ ∈ V)
861a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → {𝐴} ∈ V)
87 sumex 14648 . . . . . . . . . . . . 13 Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦) ∈ V
8887a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦) ∈ V)
89 sumex 14648 . . . . . . . . . . . . 13 Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦) ∈ V
9089a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦) ∈ V)
91 sumeq1 14649 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = ∅ → Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦) = Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦))
9291adantl 469 . . . . . . . . . . . 12 ((⊤ ∧ 𝑥 = ∅) → Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦) = Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦))
93 sumeq1 14649 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = {𝐴} → Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦) = Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦))
9493adantl 469 . . . . . . . . . . . 12 ((⊤ ∧ 𝑥 = {𝐴}) → Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦) = Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦))
9585, 86, 88, 90, 92, 94fmptpr 6670 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩} = (𝑥 ∈ {∅, {𝐴}} ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)))
9695mptru 1645 . . . . . . . . . 10 {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩} = (𝑥 ∈ {∅, {𝐴}} ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦))
9796eqcomi 2826 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ {∅, {𝐴}} ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)) = {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩}
9883, 97eqtri 2839 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)) = {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩}
9998rneqi 5564 . . . . . . 7 ran (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)) = ran {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩}
100 rnpropg 5838 . . . . . . . 8 ((∅ ∈ V ∧ {𝐴} ∈ V) → ran {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩} = {Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦), Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)})
10184, 1, 100mp2an 675 . . . . . . 7 ran {⟨∅, Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦)⟩, ⟨{𝐴}, Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)⟩} = {Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦), Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)}
10299, 101eqtri 2839 . . . . . 6 ran (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)) = {Σ𝑦 ∈ ∅ (𝐹𝑦), Σ𝑦 ∈ {𝐴} (𝐹𝑦)}
103102supeq1i 8599 . . . . 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 2861 . . 3 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (𝐹𝐴) = sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 {𝐴} ∩ Fin) ↦ Σ𝑦𝑥 (𝐹𝑦)), ℝ*, < ))
10634, 105eqtr4d 2854 . 2 ((𝜑 ∧ ¬ (𝐹𝐴) = +∞) → (Σ^𝐹) = (𝐹𝐴))
10722, 106pm2.61dan 838 1 (𝜑 → (Σ^𝐹) = (𝐹𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 384  w3a 1100   = wceq 1637  wtru 1638  wcel 2157  Vcvv 3402  cin 3779  wss 3780  c0 4127  ifcif 4290  𝒫 cpw 4362  {csn 4381  {cpr 4383  cop 4387   class class class wbr 4855  cmpt 4934   Or wor 5242  dom cdm 5322  ran crn 5323  Fun wfun 6102  wf 6104  cfv 6108  (class class class)co 6881  Fincfn 8199  supcsup 8592  cc 10226  cr 10227  0cc0 10228  +∞cpnf 10363  *cxr 10365   < clt 10366  cle 10367  [,)cico 12402  [,]cicc 12403  Σcsu 14646  Σ^csumge0 41063
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1877  ax-4 1894  ax-5 2001  ax-6 2069  ax-7 2105  ax-8 2159  ax-9 2166  ax-10 2186  ax-11 2202  ax-12 2215  ax-13 2422  ax-ext 2795  ax-rep 4975  ax-sep 4986  ax-nul 4994  ax-pow 5046  ax-pr 5107  ax-un 7186  ax-inf2 8792  ax-cnex 10284  ax-resscn 10285  ax-1cn 10286  ax-icn 10287  ax-addcl 10288  ax-addrcl 10289  ax-mulcl 10290  ax-mulrcl 10291  ax-mulcom 10292  ax-addass 10293  ax-mulass 10294  ax-distr 10295  ax-i2m1 10296  ax-1ne0 10297  ax-1rid 10298  ax-rnegex 10299  ax-rrecex 10300  ax-cnre 10301  ax-pre-lttri 10302  ax-pre-lttrn 10303  ax-pre-ltadd 10304  ax-pre-mulgt0 10305  ax-pre-sup 10306
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 866  df-3or 1101  df-3an 1102  df-tru 1641  df-fal 1651  df-ex 1860  df-nf 1864  df-sb 2062  df-mo 2635  df-eu 2642  df-clab 2804  df-cleq 2810  df-clel 2813  df-nfc 2948  df-ne 2990  df-nel 3093  df-ral 3112  df-rex 3113  df-reu 3114  df-rmo 3115  df-rab 3116  df-v 3404  df-sbc 3645  df-csb 3740  df-dif 3783  df-un 3785  df-in 3787  df-ss 3794  df-pss 3796  df-nul 4128  df-if 4291  df-pw 4364  df-sn 4382  df-pr 4384  df-tp 4386  df-op 4388  df-uni 4642  df-int 4681  df-iun 4725  df-br 4856  df-opab 4918  df-mpt 4935  df-tr 4958  df-id 5230  df-eprel 5235  df-po 5243  df-so 5244  df-fr 5281  df-se 5282  df-we 5283  df-xp 5328  df-rel 5329  df-cnv 5330  df-co 5331  df-dm 5332  df-rn 5333  df-res 5334  df-ima 5335  df-pred 5904  df-ord 5950  df-on 5951  df-lim 5952  df-suc 5953  df-iota 6071  df-fun 6110  df-fn 6111  df-f 6112  df-f1 6113  df-fo 6114  df-f1o 6115  df-fv 6116  df-isom 6117  df-riota 6842  df-ov 6884  df-oprab 6885  df-mpt2 6886  df-om 7303  df-1st 7405  df-2nd 7406  df-wrecs 7649  df-recs 7711  df-rdg 7749  df-1o 7803  df-oadd 7807  df-er 7986  df-en 8200  df-dom 8201  df-sdom 8202  df-fin 8203  df-sup 8594  df-oi 8661  df-card 9055  df-pnf 10368  df-mnf 10369  df-xr 10370  df-ltxr 10371  df-le 10372  df-sub 10560  df-neg 10561  df-div 10977  df-nn 11313  df-2 11371  df-3 11372  df-n0 11567  df-z 11651  df-uz 11912  df-rp 12054  df-ico 12406  df-icc 12407  df-fz 12557  df-fzo 12697  df-seq 13032  df-exp 13091  df-hash 13345  df-cj 14069  df-re 14070  df-im 14071  df-sqrt 14205  df-abs 14206  df-clim 14449  df-sum 14647  df-sumge0 41064
This theorem is referenced by:  sge0snmpt  41084  sge0sup  41092  sge0snmptf  41138  caratheodorylem1  41227
  Copyright terms: Public domain W3C validator