Metamath Proof Explorer


Theorem abelthlem7

Description: Lemma for abelth . (Contributed by Mario Carneiro, 2-Apr-2015)

Ref Expression
Hypotheses abelth.1 φA:0
abelth.2 φseq0+Adom
abelth.3 φM
abelth.4 φ0M
abelth.5 S=z|1zM1z
abelth.6 F=xSn0Anxn
abelth.7 φseq0+A0
abelthlem6.1 φXS1
abelthlem7.2 φR+
abelthlem7.3 φN0
abelthlem7.4 φkNseq0+Ak<R
abelthlem7.5 φ1X<Rn=0N1seq0+An+1
Assertion abelthlem7 φFX<M+1R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 abelth.1 φA:0
2 abelth.2 φseq0+Adom
3 abelth.3 φM
4 abelth.4 φ0M
5 abelth.5 S=z|1zM1z
6 abelth.6 F=xSn0Anxn
7 abelth.7 φseq0+A0
8 abelthlem6.1 φXS1
9 abelthlem7.2 φR+
10 abelthlem7.3 φN0
11 abelthlem7.4 φkNseq0+Ak<R
12 abelthlem7.5 φ1X<Rn=0N1seq0+An+1
13 1 2 3 4 5 6 abelthlem4 φF:S
14 8 eldifad φXS
15 13 14 ffvelcdmd φFX
16 15 abscld φFX
17 ax-1cn 1
18 1 2 3 4 5 6 7 8 abelthlem7a φX1XM1X
19 18 simpld φX
20 subcl 1X1X
21 17 19 20 sylancr φ1X
22 fzfid φ0N1Fin
23 elfznn0 n0N1n0
24 nn0uz 0=0
25 0zd φ0
26 1 ffvelcdmda φn0An
27 24 25 26 serf φseq0+A:0
28 27 ffvelcdmda φn0seq0+An
29 expcl Xn0Xn
30 19 29 sylan φn0Xn
31 28 30 mulcld φn0seq0+AnXn
32 23 31 sylan2 φn0N1seq0+AnXn
33 22 32 fsumcl φn=0N1seq0+AnXn
34 21 33 mulcld φ1Xn=0N1seq0+AnXn
35 34 abscld φ1Xn=0N1seq0+AnXn
36 eqid N=N
37 10 nn0zd φN
38 eluznn0 N0nNn0
39 10 38 sylan φnNn0
40 fveq2 k=nseq0+Ak=seq0+An
41 oveq2 k=nXk=Xn
42 40 41 oveq12d k=nseq0+AkXk=seq0+AnXn
43 eqid k0seq0+AkXk=k0seq0+AkXk
44 ovex seq0+AnXnV
45 42 43 44 fvmpt n0k0seq0+AkXkn=seq0+AnXn
46 39 45 syl φnNk0seq0+AkXkn=seq0+AnXn
47 39 31 syldan φnNseq0+AnXn
48 1 2 3 4 5 abelthlem2 φ1SS10ballabs1
49 48 simprd φS10ballabs1
50 49 8 sseldd φX0ballabs1
51 1 2 3 4 5 6 7 abelthlem5 φX0ballabs1seq0+k0seq0+AkXkdom
52 50 51 mpdan φseq0+k0seq0+AkXkdom
53 45 adantl φn0k0seq0+AkXkn=seq0+AnXn
54 53 31 eqeltrd φn0k0seq0+AkXkn
55 24 10 54 iserex φseq0+k0seq0+AkXkdomseqN+k0seq0+AkXkdom
56 52 55 mpbid φseqN+k0seq0+AkXkdom
57 36 37 46 47 56 isumcl φnNseq0+AnXn
58 21 57 mulcld φ1XnNseq0+AnXn
59 58 abscld φ1XnNseq0+AnXn
60 35 59 readdcld φ1Xn=0N1seq0+AnXn+1XnNseq0+AnXn
61 peano2re MM+1
62 3 61 syl φM+1
63 9 rpred φR
64 62 63 remulcld φM+1R
65 1 2 3 4 5 6 7 8 abelthlem6 φFX=1Xn0seq0+AnXn
66 24 36 10 53 31 52 isumsplit φn0seq0+AnXn=n=0N1seq0+AnXn+nNseq0+AnXn
67 66 oveq2d φ1Xn0seq0+AnXn=1Xn=0N1seq0+AnXn+nNseq0+AnXn
68 21 33 57 adddid φ1Xn=0N1seq0+AnXn+nNseq0+AnXn=1Xn=0N1seq0+AnXn+1XnNseq0+AnXn
69 65 67 68 3eqtrd φFX=1Xn=0N1seq0+AnXn+1XnNseq0+AnXn
70 69 fveq2d φFX=1Xn=0N1seq0+AnXn+1XnNseq0+AnXn
71 34 58 abstrid φ1Xn=0N1seq0+AnXn+1XnNseq0+AnXn1Xn=0N1seq0+AnXn+1XnNseq0+AnXn
72 70 71 eqbrtrd φFX1Xn=0N1seq0+AnXn+1XnNseq0+AnXn
73 3 63 remulcld φMR
74 21 abscld φ1X
75 28 abscld φn0seq0+An
76 23 75 sylan2 φn0N1seq0+An
77 22 76 fsumrecl φn=0N1seq0+An
78 peano2re n=0N1seq0+Ann=0N1seq0+An+1
79 77 78 syl φn=0N1seq0+An+1
80 74 79 remulcld φ1Xn=0N1seq0+An+1
81 21 33 absmuld φ1Xn=0N1seq0+AnXn=1Xn=0N1seq0+AnXn
82 33 abscld φn=0N1seq0+AnXn
83 21 absge0d φ01X
84 31 abscld φn0seq0+AnXn
85 23 84 sylan2 φn0N1seq0+AnXn
86 22 85 fsumrecl φn=0N1seq0+AnXn
87 22 32 fsumabs φn=0N1seq0+AnXnn=0N1seq0+AnXn
88 19 abscld φX
89 reexpcl Xn0Xn
90 88 89 sylan φn0Xn
91 1red φn01
92 28 absge0d φn00seq0+An
93 88 adantr φn0X
94 19 absge0d φ0X
95 94 adantr φn00X
96 0cn 0
97 eqid abs=abs
98 97 cnmetdval X0Xabs0=X0
99 19 96 98 sylancl φXabs0=X0
100 19 subid1d φX0=X
101 100 fveq2d φX0=X
102 99 101 eqtrd φXabs0=X
103 cnxmet abs∞Met
104 1xr 1*
105 elbl3 abs∞Met1*0XX0ballabs1Xabs0<1
106 103 104 105 mpanl12 0XX0ballabs1Xabs0<1
107 96 19 106 sylancr φX0ballabs1Xabs0<1
108 50 107 mpbid φXabs0<1
109 102 108 eqbrtrrd φX<1
110 1re 1
111 ltle X1X<1X1
112 88 110 111 sylancl φX<1X1
113 109 112 mpd φX1
114 113 adantr φn0X1
115 simpr φn0n0
116 exple1 X0XX1n0Xn1
117 93 95 114 115 116 syl31anc φn0Xn1
118 90 91 75 92 117 lemul2ad φn0seq0+AnXnseq0+An1
119 28 30 absmuld φn0seq0+AnXn=seq0+AnXn
120 absexp Xn0Xn=Xn
121 19 120 sylan φn0Xn=Xn
122 121 oveq2d φn0seq0+AnXn=seq0+AnXn
123 119 122 eqtr2d φn0seq0+AnXn=seq0+AnXn
124 75 recnd φn0seq0+An
125 124 mulridd φn0seq0+An1=seq0+An
126 118 123 125 3brtr3d φn0seq0+AnXnseq0+An
127 23 126 sylan2 φn0N1seq0+AnXnseq0+An
128 22 85 76 127 fsumle φn=0N1seq0+AnXnn=0N1seq0+An
129 82 86 77 87 128 letrd φn=0N1seq0+AnXnn=0N1seq0+An
130 77 ltp1d φn=0N1seq0+An<n=0N1seq0+An+1
131 82 77 79 129 130 lelttrd φn=0N1seq0+AnXn<n=0N1seq0+An+1
132 82 79 131 ltled φn=0N1seq0+AnXnn=0N1seq0+An+1
133 82 79 74 83 132 lemul2ad φ1Xn=0N1seq0+AnXn1Xn=0N1seq0+An+1
134 81 133 eqbrtrd φ1Xn=0N1seq0+AnXn1Xn=0N1seq0+An+1
135 0red φ0
136 23 92 sylan2 φn0N10seq0+An
137 22 76 136 fsumge0 φ0n=0N1seq0+An
138 135 77 79 137 130 lelttrd φ0<n=0N1seq0+An+1
139 ltmuldiv 1XRn=0N1seq0+An+10<n=0N1seq0+An+11Xn=0N1seq0+An+1<R1X<Rn=0N1seq0+An+1
140 74 63 79 138 139 syl112anc φ1Xn=0N1seq0+An+1<R1X<Rn=0N1seq0+An+1
141 12 140 mpbird φ1Xn=0N1seq0+An+1<R
142 35 80 63 134 141 lelttrd φ1Xn=0N1seq0+AnXn<R
143 21 57 absmuld φ1XnNseq0+AnXn=1XnNseq0+AnXn
144 57 abscld φnNseq0+AnXn
145 42 fveq2d k=nseq0+AkXk=seq0+AnXn
146 eqid k0seq0+AkXk=k0seq0+AkXk
147 fvex seq0+AnXnV
148 145 146 147 fvmpt n0k0seq0+AkXkn=seq0+AnXn
149 39 148 syl φnNk0seq0+AkXkn=seq0+AnXn
150 47 abscld φnNseq0+AnXn
151 uzid NNN
152 37 151 syl φNN
153 oveq2 k=nXk=Xn
154 eqid k0Xk=k0Xk
155 ovex XnV
156 153 154 155 fvmpt n0k0Xkn=Xn
157 39 156 syl φnNk0Xkn=Xn
158 39 90 syldan φnNXn
159 157 158 eqeltrd φnNk0Xkn
160 150 recnd φnNseq0+AnXn
161 149 160 eqeltrd φnNk0seq0+AkXkn
162 88 recnd φX
163 absidm XX=X
164 19 163 syl φX=X
165 164 109 eqbrtrd φX<1
166 162 165 10 157 geolim2 φseqN+k0XkXN1X
167 seqex seqN+k0XkV
168 ovex XN1XV
169 167 168 breldm seqN+k0XkXN1XseqN+k0Xkdom
170 166 169 syl φseqN+k0Xkdom
171 119 122 eqtrd φn0seq0+AnXn=seq0+AnXn
172 39 171 syldan φnNseq0+AnXn=seq0+AnXn
173 39 75 syldan φnNseq0+An
174 63 adantr φnNR
175 88 adantr φnNX
176 94 adantr φnN0X
177 175 39 176 expge0d φnN0Xn
178 40 fveq2d k=nseq0+Ak=seq0+An
179 178 breq1d k=nseq0+Ak<Rseq0+An<R
180 179 rspccva kNseq0+Ak<RnNseq0+An<R
181 11 180 sylan φnNseq0+An<R
182 173 174 181 ltled φnNseq0+AnR
183 173 174 158 177 182 lemul1ad φnNseq0+AnXnRXn
184 172 183 eqbrtrd φnNseq0+AnXnRXn
185 149 fveq2d φnNk0seq0+AkXkn=seq0+AnXn
186 absidm seq0+AnXnseq0+AnXn=seq0+AnXn
187 47 186 syl φnNseq0+AnXn=seq0+AnXn
188 185 187 eqtrd φnNk0seq0+AkXkn=seq0+AnXn
189 157 oveq2d φnNRk0Xkn=RXn
190 184 188 189 3brtr4d φnNk0seq0+AkXknRk0Xkn
191 36 152 159 161 170 63 190 cvgcmpce φseqN+k0seq0+AkXkdom
192 36 37 149 150 191 isumrecl φnNseq0+AnXn
193 eldifsni XS1X1
194 8 193 syl φX1
195 194 necomd φ1X
196 subeq0 1X1X=01=X
197 196 necon3bid 1X1X01X
198 17 19 197 sylancr φ1X01X
199 195 198 mpbird φ1X0
200 21 199 absrpcld φ1X+
201 73 200 rerpdivcld φMR1X
202 36 37 46 47 56 isumclim2 φseqN+k0seq0+AkXknNseq0+AnXn
203 36 37 149 160 191 isumclim2 φseqN+k0seq0+AkXknNseq0+AnXn
204 39 54 syldan φnNk0seq0+AkXkn
205 46 fveq2d φnNk0seq0+AkXkn=seq0+AnXn
206 149 205 eqtr4d φnNk0seq0+AkXkn=k0seq0+AkXkn
207 36 202 203 37 204 206 iserabs φnNseq0+AnXnnNseq0+AnXn
208 88 10 reexpcld φXN
209 difrp X1X<11X+
210 88 110 209 sylancl φX<11X+
211 109 210 mpbid φ1X+
212 208 211 rerpdivcld φXN1X
213 63 212 remulcld φRXN1X
214 153 oveq2d k=nRXk=RXn
215 eqid k0RXk=k0RXk
216 ovex RXnV
217 214 215 216 fvmpt n0k0RXkn=RXn
218 39 217 syl φnNk0RXkn=RXn
219 174 158 remulcld φnNRXn
220 9 rpcnd φR
221 159 recnd φnNk0Xkn
222 218 189 eqtr4d φnNk0RXkn=Rk0Xkn
223 36 37 220 166 221 222 isermulc2 φseqN+k0RXkRXN1X
224 seqex seqN+k0RXkV
225 ovex RXN1XV
226 224 225 breldm seqN+k0RXkRXN1XseqN+k0RXkdom
227 223 226 syl φseqN+k0RXkdom
228 36 37 149 150 218 219 184 191 227 isumle φnNseq0+AnXnnNRXn
229 219 recnd φnNRXn
230 36 37 218 229 223 isumclim φnNRXn=RXN1X
231 228 230 breqtrd φnNseq0+AnXnRXN1X
232 9 211 rpdivcld φR1X+
233 232 rpred φR1X
234 208 recnd φXN
235 211 rpcnd φ1X
236 211 rpne0d φ1X0
237 220 234 235 236 div12d φRXN1X=XNR1X
238 1red φ1
239 232 rpge0d φ0R1X
240 exple1 X0XX1N0XN1
241 88 94 113 10 240 syl31anc φXN1
242 208 238 233 239 241 lemul1ad φXNR1X1R1X
243 232 rpcnd φR1X
244 243 mullidd φ1R1X=R1X
245 242 244 breqtrd φXNR1XR1X
246 237 245 eqbrtrd φRXN1XR1X
247 18 simprd φ1XM1X
248 resubcl 1X1X
249 110 88 248 sylancr φ1X
250 3 249 remulcld φM1X
251 74 250 9 lemul2d φ1XM1XR1XRM1X
252 247 251 mpbid φR1XRM1X
253 3 recnd φM
254 220 253 235 mul12d φRM1X=MR1X
255 220 235 mulcomd φR1X=1XR
256 255 oveq2d φMR1X=M1XR
257 253 235 220 mul12d φM1XR=1XMR
258 254 256 257 3eqtrd φRM1X=1XMR
259 252 258 breqtrd φR1X1XMR
260 249 73 remulcld φ1XMR
261 63 260 200 lemuldivd φR1X1XMRR1XMR1X
262 259 261 mpbid φR1XMR1X
263 73 recnd φMR
264 74 recnd φ1X
265 200 rpne0d φ1X0
266 235 263 264 265 divassd φ1XMR1X=1XMR1X
267 262 266 breqtrd φR1XMR1X
268 posdif X1X<10<1X
269 88 110 268 sylancl φX<10<1X
270 109 269 mpbid φ0<1X
271 ledivmul RMR1X1X0<1XR1XMR1XR1XMR1X
272 63 201 249 270 271 syl112anc φR1XMR1XR1XMR1X
273 267 272 mpbird φR1XMR1X
274 213 233 201 246 273 letrd φRXN1XMR1X
275 192 213 201 231 274 letrd φnNseq0+AnXnMR1X
276 144 192 201 207 275 letrd φnNseq0+AnXnMR1X
277 144 73 200 lemuldiv2d φ1XnNseq0+AnXnMRnNseq0+AnXnMR1X
278 276 277 mpbird φ1XnNseq0+AnXnMR
279 143 278 eqbrtrd φ1XnNseq0+AnXnMR
280 35 59 63 73 142 279 ltleaddd φ1Xn=0N1seq0+AnXn+1XnNseq0+AnXn<R+MR
281 1cnd φ1
282 253 281 220 adddird φM+1R=MR+1R
283 220 mullidd φ1R=R
284 283 oveq2d φMR+1R=MR+R
285 263 220 addcomd φMR+R=R+MR
286 282 284 285 3eqtrd φM+1R=R+MR
287 280 286 breqtrrd φ1Xn=0N1seq0+AnXn+1XnNseq0+AnXn<M+1R
288 16 60 64 72 287 lelttrd φFX<M+1R