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Theorem sge0seq 39339
 Description: A series of nonnegative reals agrees with the generalized sum of nonnegative reals. (Contributed by Glauco Siliprandi, 3-Mar-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
sge0seq.m (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
sge0seq.z 𝑍 = (ℤ𝑀)
sge0seq.f (𝜑𝐹:𝑍⟶(0[,)+∞))
sge0seq.g 𝐺 = seq𝑀( + , 𝐹)
Assertion
Ref Expression
sge0seq (𝜑 → (Σ^𝐹) = sup(ran 𝐺, ℝ*, < ))

Proof of Theorem sge0seq
Dummy variables 𝑖 𝑘 𝑗 𝑤 𝑧 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sge0seq.z . . . . . . 7 𝑍 = (ℤ𝑀)
2 sge0seq.m . . . . . . 7 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
3 rge0ssre 12151 . . . . . . . 8 (0[,)+∞) ⊆ ℝ
4 sge0seq.f . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹:𝑍⟶(0[,)+∞))
54ffvelrnda 6267 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ (0[,)+∞))
63, 5sseldi 3566 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
7 readdcl 9898 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ ℝ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) → (𝑘 + 𝑖) ∈ ℝ)
87adantl 481 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ ℝ ∧ 𝑖 ∈ ℝ)) → (𝑘 + 𝑖) ∈ ℝ)
91, 2, 6, 8seqf 12684 . . . . . 6 (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹):𝑍⟶ℝ)
10 sge0seq.g . . . . . . . 8 𝐺 = seq𝑀( + , 𝐹)
1110a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑𝐺 = seq𝑀( + , 𝐹))
1211feq1d 5943 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐺:𝑍⟶ℝ ↔ seq𝑀( + , 𝐹):𝑍⟶ℝ))
139, 12mpbird 246 . . . . 5 (𝜑𝐺:𝑍⟶ℝ)
14 frn 5966 . . . . 5 (𝐺:𝑍⟶ℝ → ran 𝐺 ⊆ ℝ)
1513, 14syl 17 . . . 4 (𝜑 → ran 𝐺 ⊆ ℝ)
16 ressxr 9962 . . . . 5 ℝ ⊆ ℝ*
1716a1i 11 . . . 4 (𝜑 → ℝ ⊆ ℝ*)
1815, 17sstrd 3578 . . 3 (𝜑 → ran 𝐺 ⊆ ℝ*)
19 fvex 6113 . . . . . 6 (ℤ𝑀) ∈ V
201, 19eqeltri 2684 . . . . 5 𝑍 ∈ V
2120a1i 11 . . . 4 (𝜑𝑍 ∈ V)
22 icossicc 12131 . . . . . 6 (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)
2322a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞))
244, 23fssd 5970 . . . 4 (𝜑𝐹:𝑍⟶(0[,]+∞))
2521, 24sge0xrcl 39278 . . 3 (𝜑 → (Σ^𝐹) ∈ ℝ*)
26 simpr 476 . . . . . 6 ((𝜑𝑧 ∈ ran 𝐺) → 𝑧 ∈ ran 𝐺)
27 ffn 5958 . . . . . . . . 9 (𝐺:𝑍⟶ℝ → 𝐺 Fn 𝑍)
2813, 27syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑𝐺 Fn 𝑍)
29 fvelrnb 6153 . . . . . . . 8 (𝐺 Fn 𝑍 → (𝑧 ∈ ran 𝐺 ↔ ∃𝑗𝑍 (𝐺𝑗) = 𝑧))
3028, 29syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑧 ∈ ran 𝐺 ↔ ∃𝑗𝑍 (𝐺𝑗) = 𝑧))
3130adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑧 ∈ ran 𝐺) → (𝑧 ∈ ran 𝐺 ↔ ∃𝑗𝑍 (𝐺𝑗) = 𝑧))
3226, 31mpbid 221 . . . . 5 ((𝜑𝑧 ∈ ran 𝐺) → ∃𝑗𝑍 (𝐺𝑗) = 𝑧)
3322, 5sseldi 3566 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ (0[,]+∞))
34 elfzuz 12209 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) → 𝑘 ∈ (ℤ𝑀))
3534, 1syl6eleqr 2699 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) → 𝑘𝑍)
3635ssriv 3572 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀...𝑗) ⊆ 𝑍
3736a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑀...𝑗) ⊆ 𝑍)
3821, 33, 37sge0lessmpt 39292 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))) ≤ (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
39383ad2ant1 1075 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))) ≤ (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
40 fzfid 12634 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀...𝑗) ∈ Fin)
4135, 5sylan2 490 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹𝑘) ∈ (0[,)+∞))
4240, 41sge0fsummpt 39283 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))) = Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
43423ad2ant1 1075 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))) = Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
44 simpll 786 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → 𝜑)
4535adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → 𝑘𝑍)
46 eqidd 2611 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑘))
4744, 45, 46syl2anc 691 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑘))
481eleq2i 2680 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑗𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑀))
4948biimpi 205 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑗𝑍𝑗 ∈ (ℤ𝑀))
5049adantl 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝑗 ∈ (ℤ𝑀))
516recnd 9947 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
5244, 45, 51syl2anc 691 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
5347, 50, 52fsumser 14308 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑗𝑍) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) = (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗))
54533adant3 1074 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) = (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗))
5543, 54eqtrd 2644 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))) = (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗))
5610eqcomi 2619 . . . . . . . . . . . . 13 seq𝑀( + , 𝐹) = 𝐺
5756fveq1i 6104 . . . . . . . . . . . 12 (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗) = (𝐺𝑗)
5857a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗) = (𝐺𝑗))
59 simp3 1056 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (𝐺𝑗) = 𝑧)
6055, 58, 593eqtrrd 2649 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → 𝑧 = (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))))
614feqmptd 6159 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐹 = (𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘)))
6261fveq2d 6107 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (Σ^𝐹) = (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
63623ad2ant1 1075 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (Σ^𝐹) = (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
6460, 63breq12d 4596 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → (𝑧 ≤ (Σ^𝐹) ↔ (Σ^‘(𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) ↦ (𝐹𝑘))) ≤ (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘)))))
6539, 64mpbird 246 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝑍 ∧ (𝐺𝑗) = 𝑧) → 𝑧 ≤ (Σ^𝐹))
66653exp 1256 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑗𝑍 → ((𝐺𝑗) = 𝑧𝑧 ≤ (Σ^𝐹))))
6766adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑧 ∈ ran 𝐺) → (𝑗𝑍 → ((𝐺𝑗) = 𝑧𝑧 ≤ (Σ^𝐹))))
6867rexlimdv 3012 . . . . 5 ((𝜑𝑧 ∈ ran 𝐺) → (∃𝑗𝑍 (𝐺𝑗) = 𝑧𝑧 ≤ (Σ^𝐹)))
6932, 68mpd 15 . . . 4 ((𝜑𝑧 ∈ ran 𝐺) → 𝑧 ≤ (Σ^𝐹))
7069ralrimiva 2949 . . 3 (𝜑 → ∀𝑧 ∈ ran 𝐺 𝑧 ≤ (Σ^𝐹))
71 nfv 1830 . . . . . . . 8 𝑘((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹))
7220a1i 11 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → 𝑍 ∈ V)
735ad4ant14 1285 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) ∧ 𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ (0[,)+∞))
74 simplr 788 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → 𝑧 ∈ ℝ)
75 simpr 476 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 < (Σ^𝐹)) → 𝑧 < (Σ^𝐹))
7662adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 < (Σ^𝐹)) → (Σ^𝐹) = (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
7775, 76breqtrd 4609 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 < (Σ^𝐹)) → 𝑧 < (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
7877adantlr 747 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → 𝑧 < (Σ^‘(𝑘𝑍 ↦ (𝐹𝑘))))
7971, 72, 73, 74, 78sge0gtfsumgt 39336 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → ∃𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘))
8023ad2ant1 1075 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → 𝑀 ∈ ℤ)
81 elpwinss 38241 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → 𝑤𝑍)
82813ad2ant2 1076 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → 𝑤𝑍)
83 elinel2 3762 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → 𝑤 ∈ Fin)
84833ad2ant2 1076 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → 𝑤 ∈ Fin)
8580, 1, 82, 84uzfissfz 38483 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → ∃𝑗𝑍 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗))
86853adant1r 1311 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → ∃𝑗𝑍 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗))
87 simpl1r 1106 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → 𝑧 ∈ ℝ)
8883adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → 𝑤 ∈ Fin)
8961, 6fmpt3d 6293 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑𝐹:𝑍⟶ℝ)
9089ad2antrr 758 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑤) → 𝐹:𝑍⟶ℝ)
9181sselda 3568 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑘𝑤) → 𝑘𝑍)
9291adantll 746 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑤) → 𝑘𝑍)
9390, 92ffvelrnd 6268 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑘𝑤) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
9488, 93fsumrecl 14312 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) → Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
9594ad4ant13 1284 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
96953adantl3 1212 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
9735, 6sylan2 490 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
9840, 97fsumrecl 14312 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ℝ)
9998ad3antrrr 762 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ℝ)
100993adantl3 1212 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ℝ)
101 simpl3 1059 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘))
10240adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → (𝑀...𝑗) ∈ Fin)
10397adantlr 747 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹𝑘) ∈ ℝ)
104 0xr 9965 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 0 ∈ ℝ*
105104a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑘𝑍) → 0 ∈ ℝ*)
106 pnfxr 9971 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 +∞ ∈ ℝ*
107106a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑘𝑍) → +∞ ∈ ℝ*)
108 icogelb 12096 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ* ∧ (𝐹𝑘) ∈ (0[,)+∞)) → 0 ≤ (𝐹𝑘))
109105, 107, 5, 108syl3anc 1318 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑘𝑍) → 0 ≤ (𝐹𝑘))
11035, 109sylan2 490 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → 0 ≤ (𝐹𝑘))
111110adantlr 747 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → 0 ≤ (𝐹𝑘))
112 simpr 476 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗))
113102, 103, 111, 112fsumless 14369 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) ≤ Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
114113adantlr 747 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) ≤ Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
1151143ad2antl1 1216 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) ≤ Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
11687, 96, 100, 101, 115ltletrd 10076 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) ∧ 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗)) → 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
117116ex 449 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → (𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗) → 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)))
118117reximdv 2999 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → (∃𝑗𝑍 𝑤 ⊆ (𝑀...𝑗) → ∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)))
11986, 118mpd 15 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) ∧ 𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘)) → ∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
1201193exp 1256 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ∈ ℝ) → (𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → (𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) → ∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))))
121120adantr 480 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → (𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin) → (𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) → ∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))))
122121rexlimdv 3012 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → (∃𝑤 ∈ (𝒫 𝑍 ∩ Fin)𝑧 < Σ𝑘𝑤 (𝐹𝑘) → ∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)))
12379, 122mpd 15 . . . . . 6 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → ∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
1249ffnd 5959 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) Fn 𝑍)
125124adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑗𝑍) → seq𝑀( + , 𝐹) Fn 𝑍)
12650, 48sylibr 223 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝑗𝑍)
127 fnfvelrn 6264 . . . . . . . . . . . . . 14 ((seq𝑀( + , 𝐹) Fn 𝑍𝑗𝑍) → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗) ∈ ran seq𝑀( + , 𝐹))
128125, 126, 127syl2anc 691 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑗𝑍) → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗) ∈ ran seq𝑀( + , 𝐹))
12910a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝐺 = seq𝑀( + , 𝐹))
130129rneqd 5274 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑗𝑍) → ran 𝐺 = ran seq𝑀( + , 𝐹))
13153, 130eleq12d 2682 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑗𝑍) → (Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ran 𝐺 ↔ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗) ∈ ran seq𝑀( + , 𝐹)))
132128, 131mpbird 246 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑗𝑍) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ran 𝐺)
133132adantlr 747 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑗𝑍) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ran 𝐺)
1341333adant3 1074 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑗𝑍𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ran 𝐺)
135 simp3 1056 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑗𝑍𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)) → 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘))
136 breq2 4587 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) → (𝑧 < 𝑦𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)))
137136rspcev 3282 . . . . . . . . . 10 ((Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) ∈ ran 𝐺𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦)
138134, 135, 137syl2anc 691 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑗𝑍𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘)) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦)
1391383exp 1256 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑧 ∈ ℝ) → (𝑗𝑍 → (𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦)))
140139rexlimdv 3012 . . . . . . 7 ((𝜑𝑧 ∈ ℝ) → (∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦))
141140adantr 480 . . . . . 6 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → (∃𝑗𝑍 𝑧 < Σ𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)(𝐹𝑘) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦))
142123, 141mpd 15 . . . . 5 (((𝜑𝑧 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 < (Σ^𝐹)) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦)
143142ex 449 . . . 4 ((𝜑𝑧 ∈ ℝ) → (𝑧 < (Σ^𝐹) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦))
144143ralrimiva 2949 . . 3 (𝜑 → ∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 < (Σ^𝐹) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦))
145 supxr2 12016 . . 3 (((ran 𝐺 ⊆ ℝ* ∧ (Σ^𝐹) ∈ ℝ*) ∧ (∀𝑧 ∈ ran 𝐺 𝑧 ≤ (Σ^𝐹) ∧ ∀𝑧 ∈ ℝ (𝑧 < (Σ^𝐹) → ∃𝑦 ∈ ran 𝐺 𝑧 < 𝑦))) → sup(ran 𝐺, ℝ*, < ) = (Σ^𝐹))
14618, 25, 70, 144, 145syl22anc 1319 . 2 (𝜑 → sup(ran 𝐺, ℝ*, < ) = (Σ^𝐹))
147146eqcomd 2616 1 (𝜑 → (Σ^𝐹) = sup(ran 𝐺, ℝ*, < ))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 195   ∧ wa 383   ∧ w3a 1031   = wceq 1475   ∈ wcel 1977  ∀wral 2896  ∃wrex 2897  Vcvv 3173   ∩ cin 3539   ⊆ wss 3540  𝒫 cpw 4108   class class class wbr 4583   ↦ cmpt 4643  ran crn 5039   Fn wfn 5799  ⟶wf 5800  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  Fincfn 7841  supcsup 8229  ℂcc 9813  ℝcr 9814  0cc0 9815   + caddc 9818  +∞cpnf 9950  ℝ*cxr 9952   < clt 9953   ≤ cle 9954  ℤcz 11254  ℤ≥cuz 11563  [,)cico 12048  [,]cicc 12049  ...cfz 12197  seqcseq 12663  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:  voliunsge0lem  39365  ovolval2  39534
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