Theorem fsumlesge0 39270

Description: Every finite subsum of nonnegative reals is less than or equal to the extended sum over the whole (possibly infinite) domain. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
fsumlesge0.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝑉)
fsumlesge0.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋⟶(0[,)+∞))
fsumlesge0.y	⊢ (𝜑 → 𝑌 ⊆ 𝑋)
fsumlesge0.fi	⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ Fin)

Assertion

Ref	Expression
fsumlesge0	⊢ (𝜑 → Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) ≤ (Σ^‘𝐹))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐹   𝑥,𝑌

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝑉(𝑥)   𝑋(𝑥)

Proof of Theorem fsumlesge0

Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fsumlesge0.f	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋⟶(0[,)+∞))
2	1	sge0rnre 39257	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)) ⊆ ℝ)
3		ressxr 9962	. . . . 5 ⊢ ℝ ⊆ ℝ*
4	3	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ℝ ⊆ ℝ*)
5	2, 4	sstrd 3578	. . 3 ⊢ (𝜑 → ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)) ⊆ ℝ*)
6		fsumlesge0.y	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ⊆ 𝑋)
7		fsumlesge0.x	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝑉)
8	7, 6	ssexd 4733	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ V)
9		elpwg 4116	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑌 ∈ V → (𝑌 ∈ 𝒫 𝑋 ↔ 𝑌 ⊆ 𝑋))
10	8, 9	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑌 ∈ 𝒫 𝑋 ↔ 𝑌 ⊆ 𝑋))
11	6, 10	mpbird 246	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ 𝒫 𝑋)
12		fsumlesge0.fi	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ Fin)
13	11, 12	elind 3760	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin))
14		fveq2 6103	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑧))
15	14	cbvsumv 14274	. . . . . 6 ⊢ Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) = Σ𝑧 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑧)
16	15	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) = Σ𝑧 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑧))
17		sumeq1 14267	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑌 → Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧) = Σ𝑧 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑧))
18	17	eqeq2d 2620	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑌 → (Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) = Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧) ↔ Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) = Σ𝑧 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑧)))
19	18	rspcev 3282	. . . . 5 ⊢ ((𝑌 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ∧ Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) = Σ𝑧 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑧)) → ∃𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) = Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧))
20	13, 16, 19	syl2anc 691	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∃𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) = Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧))
21		sumex 14266	. . . . . 6 ⊢ Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) ∈ V
22	21	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) ∈ V)
23		eqid 2610	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)) = (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧))
24	23	elrnmpt 5293	. . . . 5 ⊢ (Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) ∈ V → (Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) ∈ ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)) ↔ ∃𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) = Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)))
25	22, 24	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) ∈ ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)) ↔ ∃𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin)Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) = Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)))
26	20, 25	mpbird 246	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) ∈ ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)))
27		supxrub 12026	. . 3 ⊢ ((ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)) ⊆ ℝ* ∧ Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) ∈ ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧))) → Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) ≤ sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)), ℝ*, < ))
28	5, 26, 27	syl2anc 691	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) ≤ sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)), ℝ*, < ))
29	7, 1	sge0reval 39265	. . 3 ⊢ (𝜑 → (Σ^‘𝐹) = sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)), ℝ*, < ))
30	29	eqcomd 2616	. 2 ⊢ (𝜑 → sup(ran (𝑦 ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ↦ Σ𝑧 ∈ 𝑦 (𝐹‘𝑧)), ℝ*, < ) = (Σ^‘𝐹))
31	28, 30	breqtrd 4609	1 ⊢ (𝜑 → Σ𝑥 ∈ 𝑌 (𝐹‘𝑥) ≤ (Σ^‘𝐹))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 195   = wceq 1475   ∈ wcel 1977  ∃wrex 2897  Vcvv 3173   ∩ cin 3539   ⊆ wss 3540  𝒫 cpw 4108   class class class wbr 4583   ↦ cmpt 4643  ran crn 5039  ⟶wf 5800  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  Fincfn 7841  supcsup 8229  ℝcr 9814  0cc0 9815  +∞cpnf 9950  ℝ^*cxr 9952   < clt 9953   ≤ cle 9954  [,)cico 12048  Σcsu 14264  Σ^{^}csumge0 39255

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

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-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-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-oadd 7451  df-er 7629  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-sup 8231  df-oi 8298  df-card 8648  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-n0 11170  df-z 11255  df-uz 11564  df-rp 11709  df-ico 12052  df-icc 12053  df-fz 12198  df-fzo 12335  df-seq 12664  df-exp 12723  df-hash 12980  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-clim 14067  df-sum 14265  df-sumge0 39256

This theorem is referenced by:  sge0fsum  39280  sge0rnbnd  39286  sge0split  39302