Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  esumpinfval Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem esumpinfval 29462
 Description: The value of the extended sum of nonnegative terms, with at least one infinite term. (Contributed by Thierry Arnoux, 19-Jun-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
esumpinfval.0 𝑘𝜑
esumpinfval.1 (𝜑𝐴𝑉)
esumpinfval.2 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
esumpinfval.3 (𝜑 → ∃𝑘𝐴 𝐵 = +∞)
Assertion
Ref Expression
esumpinfval (𝜑 → Σ*𝑘𝐴𝐵 = +∞)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝑉
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝐵(𝑘)

Proof of Theorem esumpinfval
StepHypRef Expression
1 iccssxr 12127 . . 3 (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
2 esumpinfval.1 . . . 4 (𝜑𝐴𝑉)
3 esumpinfval.0 . . . . 5 𝑘𝜑
4 esumpinfval.2 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝐴) → 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
54ex 449 . . . . 5 (𝜑 → (𝑘𝐴𝐵 ∈ (0[,]+∞)))
63, 5ralrimi 2940 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
7 nfcv 2751 . . . . 5 𝑘𝐴
87esumcl 29419 . . . 4 ((𝐴𝑉 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ (0[,]+∞)) → Σ*𝑘𝐴𝐵 ∈ (0[,]+∞))
92, 6, 8syl2anc 691 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑘𝐴𝐵 ∈ (0[,]+∞))
101, 9sseldi 3566 . 2 (𝜑 → Σ*𝑘𝐴𝐵 ∈ ℝ*)
11 nfrab1 3099 . . . . 5 𝑘{𝑘𝐴𝐵 = +∞}
12 ssrab2 3650 . . . . . 6 {𝑘𝐴𝐵 = +∞} ⊆ 𝐴
1312a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → {𝑘𝐴𝐵 = +∞} ⊆ 𝐴)
14 0xr 9965 . . . . . . . 8 0 ∈ ℝ*
15 pnfxr 9971 . . . . . . . 8 +∞ ∈ ℝ*
16 0lepnf 11842 . . . . . . . 8 0 ≤ +∞
17 ubicc2 12160 . . . . . . . 8 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ +∞) → +∞ ∈ (0[,]+∞))
1814, 15, 16, 17mp3an 1416 . . . . . . 7 +∞ ∈ (0[,]+∞)
1918a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑𝑘𝐴) ∧ 𝐵 = +∞) → +∞ ∈ (0[,]+∞))
20 0e0iccpnf 12154 . . . . . . 7 0 ∈ (0[,]+∞)
2120a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑𝑘𝐴) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 0 ∈ (0[,]+∞))
2219, 21ifclda 4070 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐴) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ∈ (0[,]+∞))
23 eldif 3550 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑘𝐴𝐵 = +∞}) ↔ (𝑘𝐴 ∧ ¬ 𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞}))
24 rabid 3095 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞} ↔ (𝑘𝐴𝐵 = +∞))
2524simplbi2 653 . . . . . . . . 9 (𝑘𝐴 → (𝐵 = +∞ → 𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞}))
2625con3dimp 456 . . . . . . . 8 ((𝑘𝐴 ∧ ¬ 𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞}) → ¬ 𝐵 = +∞)
2723, 26sylbi 206 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑘𝐴𝐵 = +∞}) → ¬ 𝐵 = +∞)
2827adantl 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑘𝐴𝐵 = +∞})) → ¬ 𝐵 = +∞)
2928iffalsed 4047 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑘𝐴𝐵 = +∞})) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = 0)
303, 11, 7, 13, 2, 22, 29esumss 29461 . . . 4 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞}if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = Σ*𝑘𝐴if(𝐵 = +∞, +∞, 0))
31 eqidd 2611 . . . . . 6 (𝜑 → {𝑘𝐴𝐵 = +∞} = {𝑘𝐴𝐵 = +∞})
3224simprbi 479 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞} → 𝐵 = +∞)
3332iftrued 4044 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞} → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
3433adantl 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞}) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
353, 31, 34esumeq12dvaf 29420 . . . . 5 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞}if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = Σ*𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞}+∞)
362, 13ssexd 4733 . . . . . 6 (𝜑 → {𝑘𝐴𝐵 = +∞} ∈ V)
37 nfcv 2751 . . . . . . 7 𝑘+∞
3811, 37esumcst 29452 . . . . . 6 (({𝑘𝐴𝐵 = +∞} ∈ V ∧ +∞ ∈ (0[,]+∞)) → Σ*𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞}+∞ = ((#‘{𝑘𝐴𝐵 = +∞}) ·e +∞))
3936, 18, 38sylancl 693 . . . . 5 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞}+∞ = ((#‘{𝑘𝐴𝐵 = +∞}) ·e +∞))
40 hashxrcl 13010 . . . . . . 7 ({𝑘𝐴𝐵 = +∞} ∈ V → (#‘{𝑘𝐴𝐵 = +∞}) ∈ ℝ*)
4136, 40syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → (#‘{𝑘𝐴𝐵 = +∞}) ∈ ℝ*)
42 esumpinfval.3 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∃𝑘𝐴 𝐵 = +∞)
43 rabn0 3912 . . . . . . . 8 ({𝑘𝐴𝐵 = +∞} ≠ ∅ ↔ ∃𝑘𝐴 𝐵 = +∞)
4442, 43sylibr 223 . . . . . . 7 (𝜑 → {𝑘𝐴𝐵 = +∞} ≠ ∅)
45 hashgt0 13038 . . . . . . 7 (({𝑘𝐴𝐵 = +∞} ∈ V ∧ {𝑘𝐴𝐵 = +∞} ≠ ∅) → 0 < (#‘{𝑘𝐴𝐵 = +∞}))
4636, 44, 45syl2anc 691 . . . . . 6 (𝜑 → 0 < (#‘{𝑘𝐴𝐵 = +∞}))
47 xmulpnf1 11976 . . . . . 6 (((#‘{𝑘𝐴𝐵 = +∞}) ∈ ℝ* ∧ 0 < (#‘{𝑘𝐴𝐵 = +∞})) → ((#‘{𝑘𝐴𝐵 = +∞}) ·e +∞) = +∞)
4841, 46, 47syl2anc 691 . . . . 5 (𝜑 → ((#‘{𝑘𝐴𝐵 = +∞}) ·e +∞) = +∞)
4935, 39, 483eqtrd 2648 . . . 4 (𝜑 → Σ*𝑘 ∈ {𝑘𝐴𝐵 = +∞}if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
5030, 49eqtr3d 2646 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑘𝐴if(𝐵 = +∞, +∞, 0) = +∞)
51 breq1 4586 . . . . 5 (+∞ = if(𝐵 = +∞, +∞, 0) → (+∞ ≤ 𝐵 ↔ if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ 𝐵))
52 breq1 4586 . . . . 5 (0 = if(𝐵 = +∞, +∞, 0) → (0 ≤ 𝐵 ↔ if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ 𝐵))
53 pnfge 11840 . . . . . . . 8 (+∞ ∈ ℝ* → +∞ ≤ +∞)
5415, 53ax-mp 5 . . . . . . 7 +∞ ≤ +∞
55 breq2 4587 . . . . . . 7 (𝐵 = +∞ → (+∞ ≤ 𝐵 ↔ +∞ ≤ +∞))
5654, 55mpbiri 247 . . . . . 6 (𝐵 = +∞ → +∞ ≤ 𝐵)
5756adantl 481 . . . . 5 (((𝜑𝑘𝐴) ∧ 𝐵 = +∞) → +∞ ≤ 𝐵)
584adantr 480 . . . . . 6 (((𝜑𝑘𝐴) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 𝐵 ∈ (0[,]+∞))
59 iccgelb 12101 . . . . . . 7 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*𝐵 ∈ (0[,]+∞)) → 0 ≤ 𝐵)
6014, 15, 59mp3an12 1406 . . . . . 6 (𝐵 ∈ (0[,]+∞) → 0 ≤ 𝐵)
6158, 60syl 17 . . . . 5 (((𝜑𝑘𝐴) ∧ ¬ 𝐵 = +∞) → 0 ≤ 𝐵)
6251, 52, 57, 61ifbothda 4073 . . . 4 ((𝜑𝑘𝐴) → if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ 𝐵)
633, 7, 2, 22, 4, 62esumlef 29451 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑘𝐴if(𝐵 = +∞, +∞, 0) ≤ Σ*𝑘𝐴𝐵)
6450, 63eqbrtrrd 4607 . 2 (𝜑 → +∞ ≤ Σ*𝑘𝐴𝐵)
65 xgepnf 28904 . . 3 *𝑘𝐴𝐵 ∈ ℝ* → (+∞ ≤ Σ*𝑘𝐴𝐵 ↔ Σ*𝑘𝐴𝐵 = +∞))
6665biimpd 218 . 2 *𝑘𝐴𝐵 ∈ ℝ* → (+∞ ≤ Σ*𝑘𝐴𝐵 → Σ*𝑘𝐴𝐵 = +∞))
6710, 64, 66sylc 63 1 (𝜑 → Σ*𝑘𝐴𝐵 = +∞)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 383   = wceq 1475  Ⅎwnf 1699   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780  ∀wral 2896  ∃wrex 2897  {crab 2900  Vcvv 3173   ∖ cdif 3537   ⊆ wss 3540  ∅c0 3874  ifcif 4036   class class class wbr 4583  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  0cc0 9815  +∞cpnf 9950  ℝ*cxr 9952   < clt 9953   ≤ cle 9954   ·e cxmu 11821  [,]cicc 12049  #chash 12979  Σ*cesum 29416 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-inf2 8421  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-pre-sup 9893  ax-addf 9894  ax-mulf 9895 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-fal 1481  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-iin 4458  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-se 4998  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-isom 5813  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-of 6795  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-supp 7183  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-2o 7448  df-oadd 7451  df-er 7629  df-map 7746  df-pm 7747  df-ixp 7795  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-fsupp 8159  df-fi 8200  df-sup 8231  df-inf 8232  df-oi 8298  df-card 8648  df-cda 8873  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-4 10958  df-5 10959  df-6 10960  df-7 10961  df-8 10962  df-9 10963  df-n0 11170  df-xnn0 11241  df-z 11255  df-dec 11370  df-uz 11564  df-q 11665  df-rp 11709  df-xneg 11822  df-xadd 11823  df-xmul 11824  df-ioo 12050  df-ioc 12051  df-ico 12052  df-icc 12053  df-fz 12198  df-fzo 12335  df-fl 12455  df-mod 12531  df-seq 12664  df-exp 12723  df-fac 12923  df-bc 12952  df-hash 12980  df-shft 13655  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-limsup 14050  df-clim 14067  df-rlim 14068  df-sum 14265  df-ef 14637  df-sin 14639  df-cos 14640  df-pi 14642  df-struct 15697  df-ndx 15698  df-slot 15699  df-base 15700  df-sets 15701  df-ress 15702  df-plusg 15781  df-mulr 15782  df-starv 15783  df-sca 15784  df-vsca 15785  df-ip 15786  df-tset 15787  df-ple 15788  df-ds 15791  df-unif 15792  df-hom 15793  df-cco 15794  df-rest 15906  df-topn 15907  df-0g 15925  df-gsum 15926  df-topgen 15927  df-pt 15928  df-prds 15931  df-ordt 15984  df-xrs 15985  df-qtop 15990  df-imas 15991  df-xps 15993  df-mre 16069  df-mrc 16070  df-acs 16072  df-ps 17023  df-tsr 17024  df-plusf 17064  df-mgm 17065  df-sgrp 17107  df-mnd 17118  df-mhm 17158  df-submnd 17159  df-grp 17248  df-minusg 17249  df-sbg 17250  df-mulg 17364  df-subg 17414  df-cntz 17573  df-cmn 18018  df-abl 18019  df-mgp 18313  df-ur 18325  df-ring 18372  df-cring 18373  df-subrg 18601  df-abv 18640  df-lmod 18688  df-scaf 18689  df-sra 18993  df-rgmod 18994  df-psmet 19559  df-xmet 19560  df-met 19561  df-bl 19562  df-mopn 19563  df-fbas 19564  df-fg 19565  df-cnfld 19568  df-top 20521  df-bases 20522  df-topon 20523  df-topsp 20524  df-cld 20633  df-ntr 20634  df-cls 20635  df-nei 20712  df-lp 20750  df-perf 20751  df-cn 20841  df-cnp 20842  df-haus 20929  df-tx 21175  df-hmeo 21368  df-fil 21460  df-fm 21552  df-flim 21553  df-flf 21554  df-tmd 21686  df-tgp 21687  df-tsms 21740  df-trg 21773  df-xms 21935  df-ms 21936  df-tms 21937  df-nm 22197  df-ngp 22198  df-nrg 22200  df-nlm 22201  df-ii 22488  df-cncf 22489  df-limc 23436  df-dv 23437  df-log 24107  df-esum 29417 This theorem is referenced by:  hasheuni  29474  esumcvg  29475  esumcvgre  29480  voliune  29619  volfiniune  29620
 Copyright terms: Public domain W3C validator