Theorem sge0val 43005

Description: The value of the sum of nonnegative extended reals. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)

Assertion

Ref	Expression
sge0val	⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → (Σ^‘𝐹) = if(+∞ ∈ ran 𝐹, +∞, sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)), ℝ*, < )))

Distinct variable groups:   𝑤,𝐹,𝑦   𝑦,𝑋

Allowed substitution hints:   𝑉(𝑦,𝑤)   𝑋(𝑤)

Proof of Theorem sge0val

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-sumge0 43002	. . 3 ⊢ Σ^ = (𝑥 ∈ V ↦ if(+∞ ∈ ran 𝑥, +∞, sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 dom 𝑥 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)), ℝ*, < )))
2	1	a1i 11	. 2 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → Σ^ = (𝑥 ∈ V ↦ if(+∞ ∈ ran 𝑥, +∞, sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 dom 𝑥 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)), ℝ*, < ))))
3		rneq 5770	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → ran 𝑥 = ran 𝐹)
4	3	eleq2d 2875	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (+∞ ∈ ran 𝑥 ↔ +∞ ∈ ran 𝐹))
5	4	adantl 485	. . 3 ⊢ (((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) ∧ 𝑥 = 𝐹) → (+∞ ∈ ran 𝑥 ↔ +∞ ∈ ran 𝐹))
6		dmeq 5736	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → dom 𝑥 = dom 𝐹)
7	6	adantl 485	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = 𝐹) → dom 𝑥 = dom 𝐹)
8		fdm 6495	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) → dom 𝐹 = 𝑋)
9	8	adantr 484	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = 𝐹) → dom 𝐹 = 𝑋)
10	7, 9	eqtrd 2833	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = 𝐹) → dom 𝑥 = 𝑋)
11	10	pweqd 4516	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = 𝐹) → 𝒫 dom 𝑥 = 𝒫 𝑋)
12	11	ineq1d 4138	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = 𝐹) → (𝒫 dom 𝑥 ∩ Fin) = (𝒫 𝑋 ∩ Fin))
13	12	mpteq1d 5119	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = 𝐹) → (𝑦 ∈ (𝒫 dom 𝑥 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)) = (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)))
14	13	adantll 713	. . . . . 6 ⊢ (((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) ∧ 𝑥 = 𝐹) → (𝑦 ∈ (𝒫 dom 𝑥 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)) = (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)))
15		fveq1 6644	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (𝑥‘𝑤) = (𝐹‘𝑤))
16	15	sumeq2sdv 15053	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤) = Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤))
17	16	mpteq2dv 5126	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)) = (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)))
18	17	adantl 485	. . . . . 6 ⊢ (((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) ∧ 𝑥 = 𝐹) → (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)) = (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)))
19	14, 18	eqtrd 2833	. . . . 5 ⊢ (((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) ∧ 𝑥 = 𝐹) → (𝑦 ∈ (𝒫 dom 𝑥 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)) = (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)))
20	19	rneqd 5772	. . . 4 ⊢ (((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) ∧ 𝑥 = 𝐹) → ran (𝑦 ∈ (𝒫 dom 𝑥 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)) = ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)))
21	20	supeq1d 8894	. . 3 ⊢ (((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) ∧ 𝑥 = 𝐹) → sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 dom 𝑥 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)), ℝ*, < ) = sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)), ℝ*, < ))
22	5, 21	ifbieq2d 4450	. 2 ⊢ (((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) ∧ 𝑥 = 𝐹) → if(+∞ ∈ ran 𝑥, +∞, sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 dom 𝑥 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)), ℝ*, < )) = if(+∞ ∈ ran 𝐹, +∞, sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)), ℝ*, < )))
23		simpr 488	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
24		simpl 486	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → 𝑋 ∈ 𝑉)
25		fex 6966	. . 3 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) → 𝐹 ∈ V)
26	23, 24, 25	syl2anc 587	. 2 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → 𝐹 ∈ V)
27		pnfxr 10684	. . . 4 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
28	27	a1i 11	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → +∞ ∈ ℝ*)
29		xrltso 12522	. . . . 5 ⊢ < Or ℝ*
30	29	supex 8911	. . . 4 ⊢ sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)), ℝ*, < ) ∈ V
31	30	a1i 11	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)), ℝ*, < ) ∈ V)
32		ifexg 4472	. . 3 ⊢ ((+∞ ∈ ℝ* ∧ sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)), ℝ*, < ) ∈ V) → if(+∞ ∈ ran 𝐹, +∞, sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)), ℝ*, < )) ∈ V)
33	28, 31, 32	syl2anc 587	. 2 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → if(+∞ ∈ ran 𝐹, +∞, sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)), ℝ*, < )) ∈ V)
34	2, 22, 26, 33	fvmptd 6752	1 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → (Σ^‘𝐹) = if(+∞ ∈ ran 𝐹, +∞, sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)), ℝ*, < )))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   = wceq 1538   ∈ wcel 2111  Vcvv 3441   ∩ cin 3880  ifcif 4425  𝒫 cpw 4497   ↦ cmpt 5110  dom cdm 5519  ran crn 5520  ⟶wf 6320  ‘cfv 6324  (class class class)co 7135  Fincfn 8492  supcsup 8888  0cc0 10526  +∞cpnf 10661  ℝ^*cxr 10663   < clt 10664  [,]cicc 12729  Σcsu 15034  Σ^{^}csumge0 43001

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 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441  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

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 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4801  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-om 7561  df-1st 7671  df-2nd 7672  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-er 8272  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-sup 8890  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-nn 11626  df-n0 11886  df-z 11970  df-uz 12232  df-fz 12886  df-seq 13365  df-sum 15035  df-sumge0 43002

This theorem is referenced by:  sge0vald  43008