Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  sge0ltfirpmpt2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sge0ltfirpmpt2 40961
Description: If the extended sum of nonnegative reals is not +∞, then it can be approximated from below by finite subsums. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
sge0ltfirpmpt2.xph 𝑥𝜑
sge0ltfirpmpt2.a (𝜑𝐴𝑉)
sge0ltfirpmpt2.b ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
sge0ltfirpmpt2.rp (𝜑𝑌 ∈ ℝ+)
sge0ltfirpmpt2.re (𝜑 → (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) ∈ ℝ)
Assertion
Ref Expression
sge0ltfirpmpt2 (𝜑 → ∃𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦   𝑦,𝐵   𝑦,𝑌   𝜑,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝐵(𝑥)   𝑉(𝑥,𝑦)   𝑌(𝑥)

Proof of Theorem sge0ltfirpmpt2
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sge0ltfirpmpt2.a . . 3 (𝜑𝐴𝑉)
2 sge0ltfirpmpt2.xph . . . 4 𝑥𝜑
3 sge0ltfirpmpt2.b . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
4 eqid 2651 . . . 4 (𝑥𝐴𝐵) = (𝑥𝐴𝐵)
52, 3, 4fmptdf 6427 . . 3 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐵):𝐴⟶(0[,]+∞))
6 sge0ltfirpmpt2.rp . . 3 (𝜑𝑌 ∈ ℝ+)
7 sge0ltfirpmpt2.re . . 3 (𝜑 → (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) ∈ ℝ)
81, 5, 6, 7sge0ltfirp 40935 . 2 (𝜑 → ∃𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌))
9 simpr 476 . . . . 5 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌)) → (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌))
10 elpwinss 39530 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑦𝐴)
1110resmptd 5487 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → ((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦) = (𝑥𝑦𝐵))
1211fveq2d 6233 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → (Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) = (Σ^‘(𝑥𝑦𝐵)))
1312adantl 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → (Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) = (Σ^‘(𝑥𝑦𝐵)))
14 elinel2 3833 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑦 ∈ Fin)
1514adantl 481 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → 𝑦 ∈ Fin)
16 nfv 1883 . . . . . . . . . . 11 𝑥 𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)
172, 16nfan 1868 . . . . . . . . . 10 𝑥(𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin))
18 simpll 805 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑥𝑦) → 𝜑)
1910sselda 3636 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑥𝑦) → 𝑥𝐴)
2019adantll 750 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑥𝑦) → 𝑥𝐴)
212, 1, 3, 7sge0rernmpt 40957 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,)+∞))
2218, 20, 21syl2anc 694 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑥𝑦) → 𝐵 ∈ (0[,)+∞))
23 eqid 2651 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝑦𝐵) = (𝑥𝑦𝐵)
2417, 22, 23fmptdf 6427 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → (𝑥𝑦𝐵):𝑦⟶(0[,)+∞))
2515, 24sge0fsum 40922 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝑥𝑦𝐵)) = Σ𝑘𝑦 ((𝑥𝑦𝐵)‘𝑘))
26 simpr 476 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑦) → 𝑘𝑦)
27 simpll 805 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑦) → 𝜑)
2810sselda 3636 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑘𝑦) → 𝑘𝐴)
2928adantll 750 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑦) → 𝑘𝐴)
30 nfv 1883 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑥 𝑘𝐴
312, 30nfan 1868 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑥(𝜑𝑘𝐴)
32 nfcsb1v 3582 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑥𝑘 / 𝑥𝐵
3332nfel1 2808 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑥𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞)
3431, 33nfim 1865 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥((𝜑𝑘𝐴) → 𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞))
35 eleq1 2718 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑘 → (𝑥𝐴𝑘𝐴))
3635anbi2d 740 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑘 → ((𝜑𝑥𝐴) ↔ (𝜑𝑘𝐴)))
37 csbeq1a 3575 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑘𝐵 = 𝑘 / 𝑥𝐵)
3837eleq1d 2715 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑘 → (𝐵 ∈ (0[,)+∞) ↔ 𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞)))
3936, 38imbi12d 333 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑘 → (((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,)+∞)) ↔ ((𝜑𝑘𝐴) → 𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞))))
4034, 39, 21chvar 2298 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞))
4127, 29, 40syl2anc 694 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑦) → 𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞))
42 nfcv 2793 . . . . . . . . . . . . 13 𝑘𝐵
4342, 32, 37cbvmpt 4782 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥𝑦𝐵) = (𝑘𝑦𝑘 / 𝑥𝐵)
4443fvmpt2 6330 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘𝑦𝑘 / 𝑥𝐵 ∈ (0[,)+∞)) → ((𝑥𝑦𝐵)‘𝑘) = 𝑘 / 𝑥𝐵)
4526, 41, 44syl2anc 694 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑦) → ((𝑥𝑦𝐵)‘𝑘) = 𝑘 / 𝑥𝐵)
4645sumeq2dv 14477 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → Σ𝑘𝑦 ((𝑥𝑦𝐵)‘𝑘) = Σ𝑘𝑦 𝑘 / 𝑥𝐵)
47 eqcom 2658 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑘𝑘 = 𝑥)
4847imbi1i 338 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 = 𝑘𝐵 = 𝑘 / 𝑥𝐵) ↔ (𝑘 = 𝑥𝐵 = 𝑘 / 𝑥𝐵))
49 eqcom 2658 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 = 𝑘 / 𝑥𝐵𝑘 / 𝑥𝐵 = 𝐵)
5049imbi2i 325 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 = 𝑥𝐵 = 𝑘 / 𝑥𝐵) ↔ (𝑘 = 𝑥𝑘 / 𝑥𝐵 = 𝐵))
5148, 50bitri 264 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 = 𝑘𝐵 = 𝑘 / 𝑥𝐵) ↔ (𝑘 = 𝑥𝑘 / 𝑥𝐵 = 𝐵))
5237, 51mpbi 220 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑥𝑘 / 𝑥𝐵 = 𝐵)
53 nfcv 2793 . . . . . . . . . . 11 𝑥𝑦
54 nfcv 2793 . . . . . . . . . . 11 𝑘𝑦
5552, 53, 54, 32, 42cbvsum 14469 . . . . . . . . . 10 Σ𝑘𝑦 𝑘 / 𝑥𝐵 = Σ𝑥𝑦 𝐵
5655a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → Σ𝑘𝑦 𝑘 / 𝑥𝐵 = Σ𝑥𝑦 𝐵)
5746, 56eqtrd 2685 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → Σ𝑘𝑦 ((𝑥𝑦𝐵)‘𝑘) = Σ𝑥𝑦 𝐵)
5813, 25, 573eqtrd 2689 . . . . . . 7 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → (Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) = Σ𝑥𝑦 𝐵)
5958oveq1d 6705 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌) = (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌))
6059adantr 480 . . . . 5 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌)) → ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌) = (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌))
619, 60breqtrd 4711 . . . 4 (((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) ∧ (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌)) → (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌))
6261ex 449 . . 3 ((𝜑𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)) → ((Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌) → (Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌)))
6362reximdva 3046 . 2 (𝜑 → (∃𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < ((Σ^‘((𝑥𝐴𝐵) ↾ 𝑦)) + 𝑌) → ∃𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌)))
648, 63mpd 15 1 (𝜑 → ∃𝑦 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)(Σ^‘(𝑥𝐴𝐵)) < (Σ𝑥𝑦 𝐵 + 𝑌))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383   = wceq 1523  wnf 1748  wcel 2030  wrex 2942  csb 3566  cin 3606  𝒫 cpw 4191   class class class wbr 4685  cmpt 4762  cres 5145  cfv 5926  (class class class)co 6690  Fincfn 7997  cr 9973  0cc0 9974   + caddc 9977  +∞cpnf 10109   < clt 10112  +crp 11870  [,)cico 12215  [,]cicc 12216  Σcsu 14460  Σ^csumge0 40897
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-inf2 8576  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-fal 1529  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-se 5103  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-isom 5935  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-oadd 7609  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-sup 8389  df-oi 8456  df-card 8803  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-n0 11331  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-ico 12219  df-icc 12220  df-fz 12365  df-fzo 12505  df-seq 12842  df-exp 12901  df-hash 13158  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020  df-clim 14263  df-sum 14461  df-sumge0 40898
This theorem is referenced by:  sge0xaddlem2  40969  sge0gtfsumgt  40978
  Copyright terms: Public domain W3C validator