MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  isumclim3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem isumclim3 14660
Description: The sequence of partial finite sums of a converging infinite series converge to the infinite sum of the series. Note that 𝑗 must not occur in 𝐴. (Contributed by NM, 9-Jan-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 23-Apr-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
isumclim3.1 𝑍 = (ℤ𝑀)
isumclim3.2 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
isumclim3.3 (𝜑𝐹 ∈ dom ⇝ )
isumclim3.4 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐴 ∈ ℂ)
isumclim3.5 ((𝜑𝑗𝑍) → (𝐹𝑗) = Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)𝐴)
Assertion
Ref Expression
isumclim3 (𝜑𝐹 ⇝ Σ𝑘𝑍 𝐴)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑗   𝑗,𝑘,𝑀   𝜑,𝑗,𝑘   𝑗,𝑍,𝑘   𝑗,𝐹
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑘)   𝐹(𝑘)

Proof of Theorem isumclim3
Dummy variables 𝑚 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 isumclim3.3 . . 3 (𝜑𝐹 ∈ dom ⇝ )
2 climdm 14455 . . 3 (𝐹 ∈ dom ⇝ ↔ 𝐹 ⇝ ( ⇝ ‘𝐹))
31, 2sylib 208 . 2 (𝜑𝐹 ⇝ ( ⇝ ‘𝐹))
4 sumfc 14610 . . . 4 Σ𝑚𝑍 ((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚) = Σ𝑘𝑍 𝐴
5 isumclim3.1 . . . . 5 𝑍 = (ℤ𝑀)
6 isumclim3.2 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
7 eqidd 2749 . . . . 5 ((𝜑𝑚𝑍) → ((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚) = ((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚))
8 isumclim3.4 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐴 ∈ ℂ)
9 eqid 2748 . . . . . . 7 (𝑘𝑍𝐴) = (𝑘𝑍𝐴)
108, 9fmptd 6536 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑘𝑍𝐴):𝑍⟶ℂ)
1110ffvelrnda 6510 . . . . 5 ((𝜑𝑚𝑍) → ((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚) ∈ ℂ)
125, 6, 7, 11isum 14620 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑚𝑍 ((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚) = ( ⇝ ‘seq𝑀( + , (𝑘𝑍𝐴))))
134, 12syl5eqr 2796 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘𝑍 𝐴 = ( ⇝ ‘seq𝑀( + , (𝑘𝑍𝐴))))
14 seqex 12968 . . . . . . 7 seq𝑀( + , (𝑘𝑍𝐴)) ∈ V
1514a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑘𝑍𝐴)) ∈ V)
16 isumclim3.5 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗𝑍) → (𝐹𝑗) = Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)𝐴)
17 fzssuz 12546 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑀...𝑗) ⊆ (ℤ𝑀)
1817, 5sseqtr4i 3767 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑀...𝑗) ⊆ 𝑍
19 resmpt 5595 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑀...𝑗) ⊆ 𝑍 → ((𝑘𝑍𝐴) ↾ (𝑀...𝑗)) = (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ 𝐴))
2018, 19ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘𝑍𝐴) ↾ (𝑀...𝑗)) = (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ 𝐴)
2120fveq1i 6341 . . . . . . . . . . 11 (((𝑘𝑍𝐴) ↾ (𝑀...𝑗))‘𝑚) = ((𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ 𝐴)‘𝑚)
22 fvres 6356 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 ∈ (𝑀...𝑗) → (((𝑘𝑍𝐴) ↾ (𝑀...𝑗))‘𝑚) = ((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚))
2321, 22syl5reqr 2797 . . . . . . . . . 10 (𝑚 ∈ (𝑀...𝑗) → ((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚) = ((𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ 𝐴)‘𝑚))
2423sumeq2i 14599 . . . . . . . . 9 Σ𝑚 ∈ (𝑀...𝑗)((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚) = Σ𝑚 ∈ (𝑀...𝑗)((𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ 𝐴)‘𝑚)
25 sumfc 14610 . . . . . . . . 9 Σ𝑚 ∈ (𝑀...𝑗)((𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ 𝐴)‘𝑚) = Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)𝐴
2624, 25eqtri 2770 . . . . . . . 8 Σ𝑚 ∈ (𝑀...𝑗)((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚) = Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)𝐴
27 eqidd 2749 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑚 ∈ (𝑀...𝑗)) → ((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚) = ((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚))
28 simpr 479 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝑗𝑍)
2928, 5syl6eleq 2837 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝑗 ∈ (ℤ𝑀))
30 simpl 474 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝜑)
31 elfzuz 12502 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 ∈ (𝑀...𝑗) → 𝑚 ∈ (ℤ𝑀))
3231, 5syl6eleqr 2838 . . . . . . . . . 10 (𝑚 ∈ (𝑀...𝑗) → 𝑚𝑍)
3330, 32, 11syl2an 495 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑚 ∈ (𝑀...𝑗)) → ((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚) ∈ ℂ)
3427, 29, 33fsumser 14631 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝑍) → Σ𝑚 ∈ (𝑀...𝑗)((𝑘𝑍𝐴)‘𝑚) = (seq𝑀( + , (𝑘𝑍𝐴))‘𝑗))
3526, 34syl5eqr 2796 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗𝑍) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)𝐴 = (seq𝑀( + , (𝑘𝑍𝐴))‘𝑗))
3616, 35eqtr2d 2783 . . . . . 6 ((𝜑𝑗𝑍) → (seq𝑀( + , (𝑘𝑍𝐴))‘𝑗) = (𝐹𝑗))
375, 15, 1, 6, 36climeq 14468 . . . . 5 (𝜑 → (seq𝑀( + , (𝑘𝑍𝐴)) ⇝ 𝑥𝐹𝑥))
3837iotabidv 6021 . . . 4 (𝜑 → (℩𝑥seq𝑀( + , (𝑘𝑍𝐴)) ⇝ 𝑥) = (℩𝑥𝐹𝑥))
39 df-fv 6045 . . . 4 ( ⇝ ‘seq𝑀( + , (𝑘𝑍𝐴))) = (℩𝑥seq𝑀( + , (𝑘𝑍𝐴)) ⇝ 𝑥)
40 df-fv 6045 . . . 4 ( ⇝ ‘𝐹) = (℩𝑥𝐹𝑥)
4138, 39, 403eqtr4g 2807 . . 3 (𝜑 → ( ⇝ ‘seq𝑀( + , (𝑘𝑍𝐴))) = ( ⇝ ‘𝐹))
4213, 41eqtrd 2782 . 2 (𝜑 → Σ𝑘𝑍 𝐴 = ( ⇝ ‘𝐹))
433, 42breqtrrd 4820 1 (𝜑𝐹 ⇝ Σ𝑘𝑍 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383   = wceq 1620  wcel 2127  Vcvv 3328  wss 3703   class class class wbr 4792  cmpt 4869  dom cdm 5254  cres 5256  cio 5998  cfv 6037  (class class class)co 6801  cc 10097   + caddc 10102  cz 11540  cuz 11850  ...cfz 12490  seqcseq 12966  cli 14385  Σcsu 14586
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1859  ax-4 1874  ax-5 1976  ax-6 2042  ax-7 2078  ax-8 2129  ax-9 2136  ax-10 2156  ax-11 2171  ax-12 2184  ax-13 2379  ax-ext 2728  ax-rep 4911  ax-sep 4921  ax-nul 4929  ax-pow 4980  ax-pr 5043  ax-un 7102  ax-inf2 8699  ax-cnex 10155  ax-resscn 10156  ax-1cn 10157  ax-icn 10158  ax-addcl 10159  ax-addrcl 10160  ax-mulcl 10161  ax-mulrcl 10162  ax-mulcom 10163  ax-addass 10164  ax-mulass 10165  ax-distr 10166  ax-i2m1 10167  ax-1ne0 10168  ax-1rid 10169  ax-rnegex 10170  ax-rrecex 10171  ax-cnre 10172  ax-pre-lttri 10173  ax-pre-lttrn 10174  ax-pre-ltadd 10175  ax-pre-mulgt0 10176  ax-pre-sup 10177
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1623  df-fal 1626  df-ex 1842  df-nf 1847  df-sb 2035  df-eu 2599  df-mo 2600  df-clab 2735  df-cleq 2741  df-clel 2744  df-nfc 2879  df-ne 2921  df-nel 3024  df-ral 3043  df-rex 3044  df-reu 3045  df-rmo 3046  df-rab 3047  df-v 3330  df-sbc 3565  df-csb 3663  df-dif 3706  df-un 3708  df-in 3710  df-ss 3717  df-pss 3719  df-nul 4047  df-if 4219  df-pw 4292  df-sn 4310  df-pr 4312  df-tp 4314  df-op 4316  df-uni 4577  df-int 4616  df-iun 4662  df-br 4793  df-opab 4853  df-mpt 4870  df-tr 4893  df-id 5162  df-eprel 5167  df-po 5175  df-so 5176  df-fr 5213  df-se 5214  df-we 5215  df-xp 5260  df-rel 5261  df-cnv 5262  df-co 5263  df-dm 5264  df-rn 5265  df-res 5266  df-ima 5267  df-pred 5829  df-ord 5875  df-on 5876  df-lim 5877  df-suc 5878  df-iota 6000  df-fun 6039  df-fn 6040  df-f 6041  df-f1 6042  df-fo 6043  df-f1o 6044  df-fv 6045  df-isom 6046  df-riota 6762  df-ov 6804  df-oprab 6805  df-mpt2 6806  df-om 7219  df-1st 7321  df-2nd 7322  df-wrecs 7564  df-recs 7625  df-rdg 7663  df-1o 7717  df-oadd 7721  df-er 7899  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-fin 8113  df-sup 8501  df-oi 8568  df-card 8926  df-pnf 10239  df-mnf 10240  df-xr 10241  df-ltxr 10242  df-le 10243  df-sub 10431  df-neg 10432  df-div 10848  df-nn 11184  df-2 11242  df-3 11243  df-n0 11456  df-z 11541  df-uz 11851  df-rp 11997  df-fz 12491  df-fzo 12631  df-seq 12967  df-exp 13026  df-hash 13283  df-cj 14009  df-re 14010  df-im 14011  df-sqrt 14145  df-abs 14146  df-clim 14389  df-sum 14587
This theorem is referenced by:  esumcvg  30428
  Copyright terms: Public domain W3C validator