MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  fsumcvg2 Structured version   Visualization version   Unicode version

Theorem fsumcvg2 13870
Description: The sequence of partial sums of a finite sum converges to the whole sum. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Apr-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
fsumsers.1  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( F `  k )  =  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) )
fsumsers.2  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= `  M ) )
fsumsers.3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  A )  ->  B  e.  CC )
fsumsers.4  |-  ( ph  ->  A  C_  ( M ... N ) )
Assertion
Ref Expression
fsumcvg2  |-  ( ph  ->  seq M (  +  ,  F )  ~~>  (  seq M (  +  ,  F ) `  N
) )
Distinct variable groups:    A, k    k, F    k, N    ph, k    k, M
Allowed substitution hint:    B( k)

Proof of Theorem fsumcvg2
Dummy variables  m  n are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfcv 2612 . . . 4  |-  F/_ m if ( k  e.  A ,  B ,  0 )
2 nfv 1769 . . . . 5  |-  F/ k  m  e.  A
3 nfcsb1v 3365 . . . . 5  |-  F/_ k [_ m  /  k ]_ B
4 nfcv 2612 . . . . 5  |-  F/_ k
0
52, 3, 4nfif 3901 . . . 4  |-  F/_ k if ( m  e.  A ,  [_ m  /  k ]_ B ,  0 )
6 eleq1 2537 . . . . 5  |-  ( k  =  m  ->  (
k  e.  A  <->  m  e.  A ) )
7 csbeq1a 3358 . . . . 5  |-  ( k  =  m  ->  B  =  [_ m  /  k ]_ B )
86, 7ifbieq1d 3895 . . . 4  |-  ( k  =  m  ->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 )  =  if ( m  e.  A ,  [_ m  /  k ]_ B ,  0 ) )
91, 5, 8cbvmpt 4487 . . 3  |-  ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) )  =  ( m  e.  ZZ  |->  if ( m  e.  A ,  [_ m  /  k ]_ B ,  0 ) )
10 fsumsers.3 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  A )  ->  B  e.  CC )
1110ralrimiva 2809 . . . 4  |-  ( ph  ->  A. k  e.  A  B  e.  CC )
123nfel1 2626 . . . . 5  |-  F/ k
[_ m  /  k ]_ B  e.  CC
137eleq1d 2533 . . . . 5  |-  ( k  =  m  ->  ( B  e.  CC  <->  [_ m  / 
k ]_ B  e.  CC ) )
1412, 13rspc 3130 . . . 4  |-  ( m  e.  A  ->  ( A. k  e.  A  B  e.  CC  ->  [_ m  /  k ]_ B  e.  CC )
)
1511, 14mpan9 477 . . 3  |-  ( (
ph  /\  m  e.  A )  ->  [_ m  /  k ]_ B  e.  CC )
16 fsumsers.2 . . 3  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= `  M ) )
17 fsumsers.4 . . 3  |-  ( ph  ->  A  C_  ( M ... N ) )
189, 15, 16, 17fsumcvg 13855 . 2  |-  ( ph  ->  seq M (  +  ,  ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) )  ~~>  (  seq M
(  +  ,  ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) ) `  N
) )
19 eluzel2 11187 . . . 4  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  M  e.  ZZ )
2016, 19syl 17 . . 3  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
21 fsumsers.1 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( F `  k )  =  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) )
22 eluzelz 11192 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  k  e.  ZZ )
23 iftrue 3878 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  A  ->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 )  =  B )
2423adantl 473 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  A )  ->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 )  =  B )
2524, 10eqeltrd 2549 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  A )  ->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 )  e.  CC )
2625ex 441 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( k  e.  A  ->  if ( k  e.  A ,  B , 
0 )  e.  CC ) )
27 iffalse 3881 . . . . . . . . 9  |-  ( -.  k  e.  A  ->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 )  =  0 )
28 0cn 9653 . . . . . . . . 9  |-  0  e.  CC
2927, 28syl6eqel 2557 . . . . . . . 8  |-  ( -.  k  e.  A  ->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 )  e.  CC )
3026, 29pm2.61d1 164 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  if ( k  e.  A ,  B , 
0 )  e.  CC )
31 eqid 2471 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) )  =  ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) )
3231fvmpt2 5972 . . . . . . 7  |-  ( ( k  e.  ZZ  /\  if ( k  e.  A ,  B ,  0 )  e.  CC )  -> 
( ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `
 k )  =  if ( k  e.  A ,  B , 
0 ) )
3322, 30, 32syl2anr 486 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `  k )  =  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) )
3421, 33eqtr4d 2508 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( F `  k )  =  ( ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `  k ) )
3534ralrimiva 2809 . . . 4  |-  ( ph  ->  A. k  e.  (
ZZ>= `  M ) ( F `  k )  =  ( ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `  k ) )
36 nffvmpt1 5887 . . . . . 6  |-  F/_ k
( ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `
 n )
3736nfeq2 2627 . . . . 5  |-  F/ k ( F `  n
)  =  ( ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `  n )
38 fveq2 5879 . . . . . 6  |-  ( k  =  n  ->  ( F `  k )  =  ( F `  n ) )
39 fveq2 5879 . . . . . 6  |-  ( k  =  n  ->  (
( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `  k )  =  ( ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `  n ) )
4038, 39eqeq12d 2486 . . . . 5  |-  ( k  =  n  ->  (
( F `  k
)  =  ( ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `  k )  <-> 
( F `  n
)  =  ( ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `  n ) ) )
4137, 40rspc 3130 . . . 4  |-  ( n  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>= `  M ) ( F `
 k )  =  ( ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `
 k )  -> 
( F `  n
)  =  ( ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `  n ) ) )
4235, 41mpan9 477 . . 3  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( F `  n )  =  ( ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) `  n ) )
4320, 42seqfeq 12276 . 2  |-  ( ph  ->  seq M (  +  ,  F )  =  seq M (  +  ,  ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) ) )
4443fveq1d 5881 . 2  |-  ( ph  ->  (  seq M (  +  ,  F ) `
 N )  =  (  seq M (  +  ,  ( k  e.  ZZ  |->  if ( k  e.  A ,  B ,  0 ) ) ) `  N
) )
4518, 43, 443brtr4d 4426 1  |-  ( ph  ->  seq M (  +  ,  F )  ~~>  (  seq M (  +  ,  F ) `  N
) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 376    = wceq 1452    e. wcel 1904   A.wral 2756   [_csb 3349    C_ wss 3390   ifcif 3872   class class class wbr 4395    |-> cmpt 4454   ` cfv 5589  (class class class)co 6308   CCcc 9555   0cc0 9557    + caddc 9560   ZZcz 10961   ZZ>=cuz 11182   ...cfz 11810    seqcseq 12251    ~~> cli 13625
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1677  ax-4 1690  ax-5 1766  ax-6 1813  ax-7 1859  ax-8 1906  ax-9 1913  ax-10 1932  ax-11 1937  ax-12 1950  ax-13 2104  ax-ext 2451  ax-rep 4508  ax-sep 4518  ax-nul 4527  ax-pow 4579  ax-pr 4639  ax-un 6602  ax-inf2 8164  ax-cnex 9613  ax-resscn 9614  ax-1cn 9615  ax-icn 9616  ax-addcl 9617  ax-addrcl 9618  ax-mulcl 9619  ax-mulrcl 9620  ax-mulcom 9621  ax-addass 9622  ax-mulass 9623  ax-distr 9624  ax-i2m1 9625  ax-1ne0 9626  ax-1rid 9627  ax-rnegex 9628  ax-rrecex 9629  ax-cnre 9630  ax-pre-lttri 9631  ax-pre-lttrn 9632  ax-pre-ltadd 9633  ax-pre-mulgt0 9634
This theorem depends on definitions:  df-bi 190  df-or 377  df-an 378  df-3or 1008  df-3an 1009  df-tru 1455  df-ex 1672  df-nf 1676  df-sb 1806  df-eu 2323  df-mo 2324  df-clab 2458  df-cleq 2464  df-clel 2467  df-nfc 2601  df-ne 2643  df-nel 2644  df-ral 2761  df-rex 2762  df-reu 2763  df-rmo 2764  df-rab 2765  df-v 3033  df-sbc 3256  df-csb 3350  df-dif 3393  df-un 3395  df-in 3397  df-ss 3404  df-pss 3406  df-nul 3723  df-if 3873  df-pw 3944  df-sn 3960  df-pr 3962  df-tp 3964  df-op 3966  df-uni 4191  df-iun 4271  df-br 4396  df-opab 4455  df-mpt 4456  df-tr 4491  df-eprel 4750  df-id 4754  df-po 4760  df-so 4761  df-fr 4798  df-we 4800  df-xp 4845  df-rel 4846  df-cnv 4847  df-co 4848  df-dm 4849  df-rn 4850  df-res 4851  df-ima 4852  df-pred 5387  df-ord 5433  df-on 5434  df-lim 5435  df-suc 5436  df-iota 5553  df-fun 5591  df-fn 5592  df-f 5593  df-f1 5594  df-fo 5595  df-f1o 5596  df-fv 5597  df-riota 6270  df-ov 6311  df-oprab 6312  df-mpt2 6313  df-om 6712  df-1st 6812  df-2nd 6813  df-wrecs 7046  df-recs 7108  df-rdg 7146  df-er 7381  df-en 7588  df-dom 7589  df-sdom 7590  df-pnf 9695  df-mnf 9696  df-xr 9697  df-ltxr 9698  df-le 9699  df-sub 9882  df-neg 9883  df-div 10292  df-nn 10632  df-2 10690  df-n0 10894  df-z 10962  df-uz 11183  df-rp 11326  df-fz 11811  df-seq 12252  df-exp 12311  df-cj 13239  df-re 13240  df-im 13241  df-sqrt 13375  df-abs 13376  df-clim 13629
This theorem is referenced by:  fsumsers  13871  fsumcvg3  13872  ef0lem  14210
  Copyright terms: Public domain W3C validator