Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  sge0pnffigt Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sge0pnffigt 41135
Description: If the sum of nonnegative extended reals is +∞, then any real number can be dominated by finite subsums. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
sge0pnffigt.x (𝜑𝑋𝑉)
sge0pnffigt.f (𝜑𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
sge0pnffigt.pnf (𝜑 → (Σ^𝐹) = +∞)
sge0pnffigt.y (𝜑𝑌 ∈ ℝ)
Assertion
Ref Expression
sge0pnffigt (𝜑 → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐹   𝑥,𝑋   𝑥,𝑌   𝜑,𝑥
Allowed substitution hint:   𝑉(𝑥)

Proof of Theorem sge0pnffigt
Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sge0pnffigt.y . . 3 (𝜑𝑌 ∈ ℝ)
2 sge0pnffigt.x . . . . . 6 (𝜑𝑋𝑉)
3 sge0pnffigt.f . . . . . 6 (𝜑𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
42, 3sge0sup 41130 . . . . 5 (𝜑 → (Σ^𝐹) = sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ))
5 sge0pnffigt.pnf . . . . 5 (𝜑 → (Σ^𝐹) = +∞)
64, 5eqtr3d 2797 . . . 4 (𝜑 → sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ) = +∞)
7 vex 3344 . . . . . . . . 9 𝑥 ∈ V
87a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → 𝑥 ∈ V)
93adantr 472 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))
10 elpwinss 39734 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) → 𝑥𝑋)
1110adantl 473 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → 𝑥𝑋)
129, 11fssresd 6233 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (𝐹𝑥):𝑥⟶(0[,]+∞))
138, 12sge0xrcl 41124 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)) → (Σ^‘(𝐹𝑥)) ∈ ℝ*)
1413ralrimiva 3105 . . . . . 6 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ∈ ℝ*)
15 eqid 2761 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) = (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))
1615rnmptss 6557 . . . . . 6 (∀𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)(Σ^‘(𝐹𝑥)) ∈ ℝ* → ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ⊆ ℝ*)
1714, 16syl 17 . . . . 5 (𝜑 → ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ⊆ ℝ*)
18 supxrunb2 12364 . . . . 5 (ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ⊆ ℝ* → (∀𝑦 ∈ ℝ ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦 < 𝑧 ↔ sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ) = +∞))
1917, 18syl 17 . . . 4 (𝜑 → (∀𝑦 ∈ ℝ ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦 < 𝑧 ↔ sup(ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))), ℝ*, < ) = +∞))
206, 19mpbird 247 . . 3 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ ℝ ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦 < 𝑧)
21 breq1 4808 . . . . 5 (𝑦 = 𝑌 → (𝑦 < 𝑧𝑌 < 𝑧))
2221rexbidv 3191 . . . 4 (𝑦 = 𝑌 → (∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦 < 𝑧 ↔ ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑌 < 𝑧))
2322rspcva 3448 . . 3 ((𝑌 ∈ ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑦 < 𝑧) → ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑌 < 𝑧)
241, 20, 23syl2anc 696 . 2 (𝜑 → ∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑌 < 𝑧)
25 vex 3344 . . . . . . . 8 𝑧 ∈ V
2615elrnmpt 5528 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ V → (𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥))))
2725, 26ax-mp 5 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)))
2827biimpi 206 . . . . . 6 (𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)))
29283ad2ant2 1129 . . . . 5 ((𝜑𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ∧ 𝑌 < 𝑧) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)))
30 nfv 1993 . . . . . . 7 𝑥𝜑
31 nfcv 2903 . . . . . . . 8 𝑥𝑧
32 nfmpt1 4900 . . . . . . . . 9 𝑥(𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))
3332nfrn 5524 . . . . . . . 8 𝑥ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))
3431, 33nfel 2916 . . . . . . 7 𝑥 𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))
35 nfv 1993 . . . . . . 7 𝑥 𝑌 < 𝑧
3630, 34, 35nf3an 1981 . . . . . 6 𝑥(𝜑𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ∧ 𝑌 < 𝑧)
37 simpl 474 . . . . . . . . . . 11 ((𝑌 < 𝑧𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥))) → 𝑌 < 𝑧)
38 simpr 479 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑌 < 𝑧𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥))) → 𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)))
3938breq2d 4817 . . . . . . . . . . 11 ((𝑌 < 𝑧𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥))) → (𝑌 < 𝑧𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥))))
4037, 39mpbid 222 . . . . . . . . . 10 ((𝑌 < 𝑧𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥))) → 𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))
4140ex 449 . . . . . . . . 9 (𝑌 < 𝑧 → (𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → 𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥))))
4241adantl 473 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑌 < 𝑧) → (𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → 𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥))))
4342a1d 25 . . . . . . 7 ((𝜑𝑌 < 𝑧) → (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) → (𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → 𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))))
44433adant2 1126 . . . . . 6 ((𝜑𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ∧ 𝑌 < 𝑧) → (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) → (𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → 𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))))
4536, 44reximdai 3151 . . . . 5 ((𝜑𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ∧ 𝑌 < 𝑧) → (∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑧 = (Σ^‘(𝐹𝑥)) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥))))
4629, 45mpd 15 . . . 4 ((𝜑𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) ∧ 𝑌 < 𝑧) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))
47463exp 1113 . . 3 (𝜑 → (𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥))) → (𝑌 < 𝑧 → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))))
4847rexlimdv 3169 . 2 (𝜑 → (∃𝑧 ∈ ran (𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ (Σ^‘(𝐹𝑥)))𝑌 < 𝑧 → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥))))
4924, 48mpd 15 1 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)𝑌 < (Σ^‘(𝐹𝑥)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1072   = wceq 1632  wcel 2140  wral 3051  wrex 3052  Vcvv 3341  cin 3715  wss 3716  𝒫 cpw 4303   class class class wbr 4805  cmpt 4882  ran crn 5268  cres 5269  wf 6046  cfv 6050  (class class class)co 6815  Fincfn 8124  supcsup 8514  cr 10148  0cc0 10149  +∞cpnf 10284  *cxr 10286   < clt 10287  [,]cicc 12392  Σ^csumge0 41101
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1989  ax-6 2055  ax-7 2091  ax-8 2142  ax-9 2149  ax-10 2169  ax-11 2184  ax-12 2197  ax-13 2392  ax-ext 2741  ax-rep 4924  ax-sep 4934  ax-nul 4942  ax-pow 4993  ax-pr 5056  ax-un 7116  ax-inf2 8714  ax-cnex 10205  ax-resscn 10206  ax-1cn 10207  ax-icn 10208  ax-addcl 10209  ax-addrcl 10210  ax-mulcl 10211  ax-mulrcl 10212  ax-mulcom 10213  ax-addass 10214  ax-mulass 10215  ax-distr 10216  ax-i2m1 10217  ax-1ne0 10218  ax-1rid 10219  ax-rnegex 10220  ax-rrecex 10221  ax-cnre 10222  ax-pre-lttri 10223  ax-pre-lttrn 10224  ax-pre-ltadd 10225  ax-pre-mulgt0 10226  ax-pre-sup 10227
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2048  df-eu 2612  df-mo 2613  df-clab 2748  df-cleq 2754  df-clel 2757  df-nfc 2892  df-ne 2934  df-nel 3037  df-ral 3056  df-rex 3057  df-reu 3058  df-rmo 3059  df-rab 3060  df-v 3343  df-sbc 3578  df-csb 3676  df-dif 3719  df-un 3721  df-in 3723  df-ss 3730  df-pss 3732  df-nul 4060  df-if 4232  df-pw 4305  df-sn 4323  df-pr 4325  df-tp 4327  df-op 4329  df-uni 4590  df-int 4629  df-iun 4675  df-br 4806  df-opab 4866  df-mpt 4883  df-tr 4906  df-id 5175  df-eprel 5180  df-po 5188  df-so 5189  df-fr 5226  df-se 5227  df-we 5228  df-xp 5273  df-rel 5274  df-cnv 5275  df-co 5276  df-dm 5277  df-rn 5278  df-res 5279  df-ima 5280  df-pred 5842  df-ord 5888  df-on 5889  df-lim 5890  df-suc 5891  df-iota 6013  df-fun 6052  df-fn 6053  df-f 6054  df-f1 6055  df-fo 6056  df-f1o 6057  df-fv 6058  df-isom 6059  df-riota 6776  df-ov 6818  df-oprab 6819  df-mpt2 6820  df-om 7233  df-1st 7335  df-2nd 7336  df-wrecs 7578  df-recs 7639  df-rdg 7677  df-1o 7731  df-oadd 7735  df-er 7914  df-en 8125  df-dom 8126  df-sdom 8127  df-fin 8128  df-sup 8516  df-oi 8583  df-card 8976  df-pnf 10289  df-mnf 10290  df-xr 10291  df-ltxr 10292  df-le 10293  df-sub 10481  df-neg 10482  df-div 10898  df-nn 11234  df-2 11292  df-3 11293  df-n0 11506  df-z 11591  df-uz 11901  df-rp 12047  df-ico 12395  df-icc 12396  df-fz 12541  df-fzo 12681  df-seq 13017  df-exp 13076  df-hash 13333  df-cj 14059  df-re 14060  df-im 14061  df-sqrt 14195  df-abs 14196  df-clim 14439  df-sum 14637  df-sumge0 41102
This theorem is referenced by:  sge0pnffigtmpt  41179  omeiunltfirp  41258
  Copyright terms: Public domain W3C validator