Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  stoweidlem38 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem stoweidlem38 42623
Description: This lemma is used to prove the existence of a function p as in Lemma 1 of [BrosowskiDeutsh] p. 90: p is in the subalgebra, such that 0 <= p <= 1, p_(t0) = 0, and p > 0 on T - U. Z is used for t0, P is used for p, (𝐺𝑖) is used for p_(ti). (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
stoweidlem38.1 𝑄 = {𝐴 ∣ ((𝑍) = 0 ∧ ∀𝑡𝑇 (0 ≤ (𝑡) ∧ (𝑡) ≤ 1))}
stoweidlem38.2 𝑃 = (𝑡𝑇 ↦ ((1 / 𝑀) · Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑡)))
stoweidlem38.3 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
stoweidlem38.4 (𝜑𝐺:(1...𝑀)⟶𝑄)
stoweidlem38.5 ((𝜑𝑓𝐴) → 𝑓:𝑇⟶ℝ)
Assertion
Ref Expression
stoweidlem38 ((𝜑𝑆𝑇) → (0 ≤ (𝑃𝑆) ∧ (𝑃𝑆) ≤ 1))
Distinct variable groups:   𝑓,𝑖,𝑇   𝐴,𝑓   𝑓,𝐺   𝜑,𝑓,𝑖   ,𝑖,𝑡,𝑇   𝐴,   ,𝐺,𝑡   ,𝑍   𝑖,𝑀,𝑡   𝑆,𝑖
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑡,)   𝐴(𝑡,𝑖)   𝑃(𝑡,𝑓,,𝑖)   𝑄(𝑡,𝑓,,𝑖)   𝑆(𝑡,𝑓,)   𝐺(𝑖)   𝑀(𝑓,)   𝑍(𝑡,𝑓,𝑖)

Proof of Theorem stoweidlem38
StepHypRef Expression
1 stoweidlem38.3 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
21nnrecred 11676 . . . . 5 (𝜑 → (1 / 𝑀) ∈ ℝ)
32adantr 484 . . . 4 ((𝜑𝑆𝑇) → (1 / 𝑀) ∈ ℝ)
4 fzfid 13336 . . . . 5 ((𝜑𝑆𝑇) → (1...𝑀) ∈ Fin)
5 stoweidlem38.1 . . . . . . . 8 𝑄 = {𝐴 ∣ ((𝑍) = 0 ∧ ∀𝑡𝑇 (0 ≤ (𝑡) ∧ (𝑡) ≤ 1))}
6 stoweidlem38.4 . . . . . . . 8 (𝜑𝐺:(1...𝑀)⟶𝑄)
7 stoweidlem38.5 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑓𝐴) → 𝑓:𝑇⟶ℝ)
85, 6, 7stoweidlem15 42600 . . . . . . 7 (((𝜑𝑖 ∈ (1...𝑀)) ∧ 𝑆𝑇) → (((𝐺𝑖)‘𝑆) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ((𝐺𝑖)‘𝑆) ∧ ((𝐺𝑖)‘𝑆) ≤ 1))
98simp1d 1139 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ (1...𝑀)) ∧ 𝑆𝑇) → ((𝐺𝑖)‘𝑆) ∈ ℝ)
109an32s 651 . . . . 5 (((𝜑𝑆𝑇) ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑀)) → ((𝐺𝑖)‘𝑆) ∈ ℝ)
114, 10fsumrecl 15082 . . . 4 ((𝜑𝑆𝑇) → Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑆) ∈ ℝ)
12 1red 10631 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
13 0le1 11152 . . . . . . 7 0 ≤ 1
1413a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → 0 ≤ 1)
151nnred 11640 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℝ)
161nngt0d 11674 . . . . . 6 (𝜑 → 0 < 𝑀)
17 divge0 11498 . . . . . 6 (((1 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 1) ∧ (𝑀 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑀)) → 0 ≤ (1 / 𝑀))
1812, 14, 15, 16, 17syl22anc 837 . . . . 5 (𝜑 → 0 ≤ (1 / 𝑀))
1918adantr 484 . . . 4 ((𝜑𝑆𝑇) → 0 ≤ (1 / 𝑀))
208simp2d 1140 . . . . . 6 (((𝜑𝑖 ∈ (1...𝑀)) ∧ 𝑆𝑇) → 0 ≤ ((𝐺𝑖)‘𝑆))
2120an32s 651 . . . . 5 (((𝜑𝑆𝑇) ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑀)) → 0 ≤ ((𝐺𝑖)‘𝑆))
224, 10, 21fsumge0 15141 . . . 4 ((𝜑𝑆𝑇) → 0 ≤ Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑆))
233, 11, 19, 22mulge0d 11206 . . 3 ((𝜑𝑆𝑇) → 0 ≤ ((1 / 𝑀) · Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑆)))
24 stoweidlem38.2 . . . 4 𝑃 = (𝑡𝑇 ↦ ((1 / 𝑀) · Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑡)))
255, 24, 1, 6, 7stoweidlem30 42615 . . 3 ((𝜑𝑆𝑇) → (𝑃𝑆) = ((1 / 𝑀) · Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑆)))
2623, 25breqtrrd 5070 . 2 ((𝜑𝑆𝑇) → 0 ≤ (𝑃𝑆))
27 1red 10631 . . . . . . 7 (((𝜑𝑆𝑇) ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑀)) → 1 ∈ ℝ)
288simp3d 1141 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑖 ∈ (1...𝑀)) ∧ 𝑆𝑇) → ((𝐺𝑖)‘𝑆) ≤ 1)
2928an32s 651 . . . . . . 7 (((𝜑𝑆𝑇) ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑀)) → ((𝐺𝑖)‘𝑆) ≤ 1)
304, 10, 27, 29fsumle 15145 . . . . . 6 ((𝜑𝑆𝑇) → Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑆) ≤ Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)1)
31 fzfid 13336 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1...𝑀) ∈ Fin)
32 ax-1cn 10584 . . . . . . . . 9 1 ∈ ℂ
33 fsumconst 15136 . . . . . . . . 9 (((1...𝑀) ∈ Fin ∧ 1 ∈ ℂ) → Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)1 = ((♯‘(1...𝑀)) · 1))
3431, 32, 33sylancl 589 . . . . . . . 8 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)1 = ((♯‘(1...𝑀)) · 1))
351nnnn0d 11943 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑀 ∈ ℕ0)
36 hashfz1 13702 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℕ0 → (♯‘(1...𝑀)) = 𝑀)
3735, 36syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (♯‘(1...𝑀)) = 𝑀)
3837oveq1d 7155 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((♯‘(1...𝑀)) · 1) = (𝑀 · 1))
391nncnd 11641 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
4039mulid1d 10647 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑀 · 1) = 𝑀)
4134, 38, 403eqtrd 2861 . . . . . . 7 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)1 = 𝑀)
4241adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑𝑆𝑇) → Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)1 = 𝑀)
4330, 42breqtrd 5068 . . . . 5 ((𝜑𝑆𝑇) → Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑆) ≤ 𝑀)
4415adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑𝑆𝑇) → 𝑀 ∈ ℝ)
45 1red 10631 . . . . . . 7 ((𝜑𝑆𝑇) → 1 ∈ ℝ)
46 0lt1 11151 . . . . . . . 8 0 < 1
4746a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑𝑆𝑇) → 0 < 1)
4815, 16jca 515 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑀 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑀))
4948adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑆𝑇) → (𝑀 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑀))
50 divgt0 11497 . . . . . . 7 (((1 ∈ ℝ ∧ 0 < 1) ∧ (𝑀 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑀)) → 0 < (1 / 𝑀))
5145, 47, 49, 50syl21anc 836 . . . . . 6 ((𝜑𝑆𝑇) → 0 < (1 / 𝑀))
52 lemul2 11482 . . . . . 6 ((Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑆) ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ ∧ ((1 / 𝑀) ∈ ℝ ∧ 0 < (1 / 𝑀))) → (Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑆) ≤ 𝑀 ↔ ((1 / 𝑀) · Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑆)) ≤ ((1 / 𝑀) · 𝑀)))
5311, 44, 3, 51, 52syl112anc 1371 . . . . 5 ((𝜑𝑆𝑇) → (Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑆) ≤ 𝑀 ↔ ((1 / 𝑀) · Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑆)) ≤ ((1 / 𝑀) · 𝑀)))
5443, 53mpbid 235 . . . 4 ((𝜑𝑆𝑇) → ((1 / 𝑀) · Σ𝑖 ∈ (1...𝑀)((𝐺𝑖)‘𝑆)) ≤ ((1 / 𝑀) · 𝑀))
5525, 54eqbrtrd 5064 . . 3 ((𝜑𝑆𝑇) → (𝑃𝑆) ≤ ((1 / 𝑀) · 𝑀))
5632a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
571nnne0d 11675 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ≠ 0)
5856, 39, 573jca 1125 . . . . 5 (𝜑 → (1 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ≠ 0))
5958adantr 484 . . . 4 ((𝜑𝑆𝑇) → (1 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ≠ 0))
60 divcan1 11296 . . . 4 ((1 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ≠ 0) → ((1 / 𝑀) · 𝑀) = 1)
6159, 60syl 17 . . 3 ((𝜑𝑆𝑇) → ((1 / 𝑀) · 𝑀) = 1)
6255, 61breqtrd 5068 . 2 ((𝜑𝑆𝑇) → (𝑃𝑆) ≤ 1)
6326, 62jca 515 1 ((𝜑𝑆𝑇) → (0 ≤ (𝑃𝑆) ∧ (𝑃𝑆) ≤ 1))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399  w3a 1084   = wceq 1538  wcel 2114  wne 3011  wral 3130  {crab 3134   class class class wbr 5042  cmpt 5122  wf 6330  cfv 6334  (class class class)co 7140  Fincfn 8496  cc 10524  cr 10525  0cc0 10526  1c1 10527   · cmul 10531   < clt 10664  cle 10665   / cdiv 11286  cn 11625  0cn0 11885  ...cfz 12885  chash 13686  Σcsu 15033
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-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
This theorem is referenced by:  stoweidlem44  42629
  Copyright terms: Public domain W3C validator