Theorem sge0val 41374

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 41371	. . 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 5583	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → ran 𝑥 = ran 𝐹)
4	3	eleq2d 2892	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (+∞ ∈ ran 𝑥 ↔ +∞ ∈ ran 𝐹))
5	4	adantl 475	. . 3 ⊢ (((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) ∧ 𝑥 = 𝐹) → (+∞ ∈ ran 𝑥 ↔ +∞ ∈ ran 𝐹))
6		dmeq 5556	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → dom 𝑥 = dom 𝐹)
7	6	adantl 475	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = 𝐹) → dom 𝑥 = dom 𝐹)
8		fdm 6286	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) → dom 𝐹 = 𝑋)
9	8	adantr 474	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = 𝐹) → dom 𝐹 = 𝑋)
10	7, 9	eqtrd 2861	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = 𝐹) → dom 𝑥 = 𝑋)
11	10	pweqd 4383	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = 𝐹) → 𝒫 dom 𝑥 = 𝒫 𝑋)
12	11	ineq1d 4040	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = 𝐹) → (𝒫 dom 𝑥 ∩ Fin) = (𝒫 𝑋 ∩ Fin))
13	12	mpteq1d 4961	. . . . . . 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 707	. . . . . 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 6432	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (𝑥‘𝑤) = (𝐹‘𝑤))
16	15	sumeq2ad 14811	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤) = Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤))
17	16	mpteq2dv 4968	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝐹 → (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝑥‘𝑤)) = (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑤 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑤)))
18	17	adantl 475	. . . . . 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 2861	. . . . 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 5585	. . . 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 8621	. . 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 4331	. 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 479	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
24		simpl 476	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → 𝑋 ∈ 𝑉)
25		fex 6745	. . 3 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) → 𝐹 ∈ V)
26	23, 24, 25	syl2anc 581	. 2 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → 𝐹 ∈ V)
27		pnfxr 10410	. . . 4 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
28	27	a1i 11	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞)) → +∞ ∈ ℝ*)
29		xrltso 12260	. . . . 5 ⊢ < Or ℝ*
30	29	supex 8638	. . . 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 4353	. . 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 581	. 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 6535	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 198   ∧ wa 386   = wceq 1658   ∈ wcel 2166  Vcvv 3414   ∩ cin 3797  ifcif 4306  𝒫 cpw 4378   ↦ cmpt 4952  dom cdm 5342  ran crn 5343  ⟶wf 6119  ‘cfv 6123  (class class class)co 6905  Fincfn 8222  supcsup 8615  0cc0 10252  +∞cpnf 10388  ℝ^*cxr 10390   < clt 10391  [,]cicc 12466  Σcsu 14793  Σ^{^}csumge0 41370

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1896  ax-4 1910  ax-5 2011  ax-6 2077  ax-7 2114  ax-8 2168  ax-9 2175  ax-10 2194  ax-11 2209  ax-12 2222  ax-13 2391  ax-ext 2803  ax-rep 4994  ax-sep 5005  ax-nul 5013  ax-pow 5065  ax-pr 5127  ax-un 7209  ax-cnex 10308  ax-resscn 10309  ax-1cn 10310  ax-icn 10311  ax-addcl 10312  ax-addrcl 10313  ax-mulcl 10314  ax-mulrcl 10315  ax-mulcom 10316  ax-addass 10317  ax-mulass 10318  ax-distr 10319  ax-i2m1 10320  ax-1ne0 10321  ax-1rid 10322  ax-rnegex 10323  ax-rrecex 10324  ax-cnre 10325  ax-pre-lttri 10326  ax-pre-lttrn 10327  ax-pre-ltadd 10328  ax-pre-mulgt0 10329

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 881  df-3or 1114  df-3an 1115  df-tru 1662  df-fal 1672  df-ex 1881  df-nf 1885  df-sb 2070  df-mo 2605  df-eu 2640  df-clab 2812  df-cleq 2818  df-clel 2821  df-nfc 2958  df-ne 3000  df-nel 3103  df-ral 3122  df-rex 3123  df-reu 3124  df-rmo 3125  df-rab 3126  df-v 3416  df-sbc 3663  df-csb 3758  df-dif 3801  df-un 3803  df-in 3805  df-ss 3812  df-pss 3814  df-nul 4145  df-if 4307  df-pw 4380  df-sn 4398  df-pr 4400  df-tp 4402  df-op 4404  df-uni 4659  df-iun 4742  df-br 4874  df-opab 4936  df-mpt 4953  df-tr 4976  df-id 5250  df-eprel 5255  df-po 5263  df-so 5264  df-fr 5301  df-we 5303  df-xp 5348  df-rel 5349  df-cnv 5350  df-co 5351  df-dm 5352  df-rn 5353  df-res 5354  df-ima 5355  df-pred 5920  df-ord 5966  df-on 5967  df-lim 5968  df-suc 5969  df-iota 6086  df-fun 6125  df-fn 6126  df-f 6127  df-f1 6128  df-fo 6129  df-f1o 6130  df-fv 6131  df-riota 6866  df-ov 6908  df-oprab 6909  df-mpt2 6910  df-om 7327  df-1st 7428  df-2nd 7429  df-wrecs 7672  df-recs 7734  df-rdg 7772  df-er 8009  df-en 8223  df-dom 8224  df-sdom 8225  df-sup 8617  df-pnf 10393  df-mnf 10394  df-xr 10395  df-ltxr 10396  df-le 10397  df-sub 10587  df-neg 10588  df-nn 11351  df-n0 11619  df-z 11705  df-uz 11969  df-fz 12620  df-seq 13096  df-sum 14794  df-sumge0 41371

This theorem is referenced by:  sge0vald  41377