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Theorem amgmwlem

Description: Weighted version of amgmlem . (Contributed by Kunhao Zheng, 19-Jun-2021)

Ref Expression
Hypotheses amgmwlem.0 ⊢ M = mulGrp ℂ fld
amgmwlem.1 ⊢ φ → A ∈ Fin
amgmwlem.2 ⊢ φ → A ≠ ∅
amgmwlem.3 ⊢ φ → F : A ⟶ ℝ +
amgmwlem.4 ⊢ φ → W : A ⟶ ℝ +
amgmwlem.5 ⊢ φ → ∑ ℂ fld W = 1
Assertion amgmwlem ⊢ φ → ∑ M F ↑ c f W ≤ ∑ ℂ fld F × f W

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 amgmwlem.0 ⊢ M = mulGrp ℂ fld
2 amgmwlem.1 ⊢ φ → A ∈ Fin
3 amgmwlem.2 ⊢ φ → A ≠ ∅
4 amgmwlem.3 ⊢ φ → F : A ⟶ ℝ +
5 amgmwlem.4 ⊢ φ → W : A ⟶ ℝ +
6 amgmwlem.5 ⊢ φ → ∑ ℂ fld W = 1
7 4 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ k ∈ A → F ⁡ k ∈ ℝ +
8 5 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ k ∈ A → W ⁡ k ∈ ℝ +
9 8 rpred ⊢ φ ∧ k ∈ A → W ⁡ k ∈ ℝ
10 7 9 rpcxpcld ⊢ φ ∧ k ∈ A → F ⁡ k W ⁡ k ∈ ℝ +
11 10 relogcld ⊢ φ ∧ k ∈ A → log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k ∈ ℝ
12 11 recnd ⊢ φ ∧ k ∈ A → log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k ∈ ℂ
13 2 12 gsumfsum ⊢ φ → ∑ ℂ fld k ∈ A log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k = ∑ k ∈ A log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k
14 12 negnegd ⊢ φ ∧ k ∈ A → − − log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k = log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k
15 14 sumeq2dv ⊢ φ → ∑ k ∈ A − − log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k = ∑ k ∈ A log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k
16 11 renegcld ⊢ φ ∧ k ∈ A → − log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k ∈ ℝ
17 16 recnd ⊢ φ ∧ k ∈ A → − log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k ∈ ℂ
18 2 17 fsumneg ⊢ φ → ∑ k ∈ A − − log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k = − ∑ k ∈ A − log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k
19 7 9 logcxpd ⊢ φ ∧ k ∈ A → log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k = W ⁡ k ⁢ log ⁡ F ⁡ k
20 19 negeqd ⊢ φ ∧ k ∈ A → − log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k = − W ⁡ k ⁢ log ⁡ F ⁡ k
21 20 sumeq2dv ⊢ φ → ∑ k ∈ A − log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k = ∑ k ∈ A − W ⁡ k ⁢ log ⁡ F ⁡ k
22 21 negeqd ⊢ φ → − ∑ k ∈ A − log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k = − ∑ k ∈ A − W ⁡ k ⁢ log ⁡ F ⁡ k
23 8 rpcnd ⊢ φ ∧ k ∈ A → W ⁡ k ∈ ℂ
24 7 relogcld ⊢ φ ∧ k ∈ A → log ⁡ F ⁡ k ∈ ℝ
25 24 recnd ⊢ φ ∧ k ∈ A → log ⁡ F ⁡ k ∈ ℂ
26 23 25 mulneg2d ⊢ φ ∧ k ∈ A → W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k = − W ⁡ k ⁢ log ⁡ F ⁡ k
27 26 eqcomd ⊢ φ ∧ k ∈ A → − W ⁡ k ⁢ log ⁡ F ⁡ k = W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k
28 27 sumeq2dv ⊢ φ → ∑ k ∈ A − W ⁡ k ⁢ log ⁡ F ⁡ k = ∑ k ∈ A W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k
29 28 negeqd ⊢ φ → − ∑ k ∈ A − W ⁡ k ⁢ log ⁡ F ⁡ k = − ∑ k ∈ A W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k
30 18 22 29 3eqtrd ⊢ φ → ∑ k ∈ A − − log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k = − ∑ k ∈ A W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k
31 13 15 30 3eqtr2rd ⊢ φ → − ∑ k ∈ A W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k = ∑ ℂ fld k ∈ A log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k
32 negex ⊢ − log ⁡ F ⁡ k ∈ V
33 32 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ A → − log ⁡ F ⁡ k ∈ V
34 5 feqmptd ⊢ φ → W = k ∈ A ⟼ W ⁡ k
35 eqidd ⊢ φ → k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k = k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k
36 2 8 33 34 35 offval2 ⊢ φ → W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k = k ∈ A ⟼ W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k
37 36 oveq2d ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k = ∑ ℂ fld k ∈ A W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k
38 25 negcld ⊢ φ ∧ k ∈ A → − log ⁡ F ⁡ k ∈ ℂ
39 23 38 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ A → W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k ∈ ℂ
40 2 39 gsumfsum ⊢ φ → ∑ ℂ fld k ∈ A W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k = ∑ k ∈ A W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k
41 37 40 eqtrd ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k = ∑ k ∈ A W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k
42 41 negeqd ⊢ φ → − ∑ ℂ fld W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k = − ∑ k ∈ A W ⁡ k ⁢ − log ⁡ F ⁡ k
43 relogf1o ⊢ log ↾ ℝ + : ℝ + ⟶ 1-1 onto ℝ
44 f1of ⊢ log ↾ ℝ + : ℝ + ⟶ 1-1 onto ℝ → log ↾ ℝ + : ℝ + ⟶ ℝ
45 43 44 ax-mp ⊢ log ↾ ℝ + : ℝ + ⟶ ℝ
46 rpre ⊢ y ∈ ℝ + → y ∈ ℝ
47 46 anim2i ⊢ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ
48 47 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ
49 rpcxpcl ⊢ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ → x y ∈ ℝ +
50 48 49 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → x y ∈ ℝ +
51 inidm ⊢ A ∩ A = A
52 50 4 5 2 2 51 off ⊢ φ → F ↑ c f W : A ⟶ ℝ +
53 fcompt ⊢ log ↾ ℝ + : ℝ + ⟶ ℝ ∧ F ↑ c f W : A ⟶ ℝ + → log ↾ ℝ + ∘ F ↑ c f W = k ∈ A ⟼ log ↾ ℝ + ⁡ F ↑ c f W ⁡ k
54 45 52 53 sylancr ⊢ φ → log ↾ ℝ + ∘ F ↑ c f W = k ∈ A ⟼ log ↾ ℝ + ⁡ F ↑ c f W ⁡ k
55 52 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ k ∈ A → F ↑ c f W ⁡ k ∈ ℝ +
56 fvres ⊢ F ↑ c f W ⁡ k ∈ ℝ + → log ↾ ℝ + ⁡ F ↑ c f W ⁡ k = log ⁡ F ↑ c f W ⁡ k
57 55 56 syl ⊢ φ ∧ k ∈ A → log ↾ ℝ + ⁡ F ↑ c f W ⁡ k = log ⁡ F ↑ c f W ⁡ k
58 4 ffnd ⊢ φ → F Fn A
59 5 ffnd ⊢ φ → W Fn A
60 eqidd ⊢ φ ∧ k ∈ A → F ⁡ k = F ⁡ k
61 eqidd ⊢ φ ∧ k ∈ A → W ⁡ k = W ⁡ k
62 58 59 2 2 51 60 61 ofval ⊢ φ ∧ k ∈ A → F ↑ c f W ⁡ k = F ⁡ k W ⁡ k
63 62 fveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ A → log ⁡ F ↑ c f W ⁡ k = log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k
64 57 63 eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ A → log ↾ ℝ + ⁡ F ↑ c f W ⁡ k = log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k
65 64 mpteq2dva ⊢ φ → k ∈ A ⟼ log ↾ ℝ + ⁡ F ↑ c f W ⁡ k = k ∈ A ⟼ log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k
66 54 65 eqtrd ⊢ φ → log ↾ ℝ + ∘ F ↑ c f W = k ∈ A ⟼ log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k
67 66 oveq2d ⊢ φ → ∑ ℂ fld log ↾ ℝ + ∘ F ↑ c f W = ∑ ℂ fld k ∈ A log ⁡ F ⁡ k W ⁡ k
68 31 42 67 3eqtr4d ⊢ φ → − ∑ ℂ fld W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k = ∑ ℂ fld log ↾ ℝ + ∘ F ↑ c f W
69 1 oveq1i ⊢ M ↾ 𝑠 ℂ ∖ 0 = mulGrp ℂ fld ↾ 𝑠 ℂ ∖ 0
70 69 rpmsubg ⊢ ℝ + ∈ SubGrp ⁡ M ↾ 𝑠 ℂ ∖ 0
71 subgsubm ⊢ ℝ + ∈ SubGrp ⁡ M ↾ 𝑠 ℂ ∖ 0 → ℝ + ∈ SubMnd ⁡ M ↾ 𝑠 ℂ ∖ 0
72 70 71 ax-mp ⊢ ℝ + ∈ SubMnd ⁡ M ↾ 𝑠 ℂ ∖ 0
73 cnring ⊢ ℂ fld ∈ Ring
74 cnfldbas ⊢ ℂ = Base ℂ fld
75 cnfld0 ⊢ 0 = 0 ℂ fld
76 cndrng ⊢ ℂ fld ∈ DivRing
77 74 75 76 drngui ⊢ ℂ ∖ 0 = Unit ⁡ ℂ fld
78 77 1 unitsubm ⊢ ℂ fld ∈ Ring → ℂ ∖ 0 ∈ SubMnd ⁡ M
79 eqid ⊢ M ↾ 𝑠 ℂ ∖ 0 = M ↾ 𝑠 ℂ ∖ 0
80 79 subsubm ⊢ ℂ ∖ 0 ∈ SubMnd ⁡ M → ℝ + ∈ SubMnd ⁡ M ↾ 𝑠 ℂ ∖ 0 ↔ ℝ + ∈ SubMnd ⁡ M ∧ ℝ + ⊆ ℂ ∖ 0
81 73 78 80 mp2b ⊢ ℝ + ∈ SubMnd ⁡ M ↾ 𝑠 ℂ ∖ 0 ↔ ℝ + ∈ SubMnd ⁡ M ∧ ℝ + ⊆ ℂ ∖ 0
82 72 81 mpbi ⊢ ℝ + ∈ SubMnd ⁡ M ∧ ℝ + ⊆ ℂ ∖ 0
83 82 simpli ⊢ ℝ + ∈ SubMnd ⁡ M
84 eqid ⊢ M ↾ 𝑠 ℝ + = M ↾ 𝑠 ℝ +
85 84 submbas ⊢ ℝ + ∈ SubMnd ⁡ M → ℝ + = Base M ↾ 𝑠 ℝ +
86 83 85 ax-mp ⊢ ℝ + = Base M ↾ 𝑠 ℝ +
87 cnfld1 ⊢ 1 = 1 ℂ fld
88 1 87 ringidval ⊢ 1 = 0 M
89 eqid ⊢ 0 M = 0 M
90 84 89 subm0 ⊢ ℝ + ∈ SubMnd ⁡ M → 0 M = 0 M ↾ 𝑠 ℝ +
91 83 90 ax-mp ⊢ 0 M = 0 M ↾ 𝑠 ℝ +
92 88 91 eqtri ⊢ 1 = 0 M ↾ 𝑠 ℝ +
93 cncrng ⊢ ℂ fld ∈ CRing
94 1 crngmgp ⊢ ℂ fld ∈ CRing → M ∈ CMnd
95 93 94 mp1i ⊢ φ → M ∈ CMnd
96 84 submmnd ⊢ ℝ + ∈ SubMnd ⁡ M → M ↾ 𝑠 ℝ + ∈ Mnd
97 83 96 mp1i ⊢ φ → M ↾ 𝑠 ℝ + ∈ Mnd
98 84 subcmn ⊢ M ∈ CMnd ∧ M ↾ 𝑠 ℝ + ∈ Mnd → M ↾ 𝑠 ℝ + ∈ CMnd
99 95 97 98 syl2anc ⊢ φ → M ↾ 𝑠 ℝ + ∈ CMnd
100 resubdrg ⊢ ℝ ∈ SubRing ⁡ ℂ fld ∧ ℝ fld ∈ DivRing
101 100 simpli ⊢ ℝ ∈ SubRing ⁡ ℂ fld
102 df-refld ⊢ ℝ fld = ℂ fld ↾ 𝑠 ℝ
103 102 subrgring ⊢ ℝ ∈ SubRing ⁡ ℂ fld → ℝ fld ∈ Ring
104 101 103 ax-mp ⊢ ℝ fld ∈ Ring
105 ringmnd ⊢ ℝ fld ∈ Ring → ℝ fld ∈ Mnd
106 104 105 mp1i ⊢ φ → ℝ fld ∈ Mnd
107 1 oveq1i ⊢ M ↾ 𝑠 ℝ + = mulGrp ℂ fld ↾ 𝑠 ℝ +
108 107 reloggim ⊢ log ↾ ℝ + ∈ M ↾ 𝑠 ℝ + GrpIso ℝ fld
109 gimghm ⊢ log ↾ ℝ + ∈ M ↾ 𝑠 ℝ + GrpIso ℝ fld → log ↾ ℝ + ∈ M ↾ 𝑠 ℝ + GrpHom ℝ fld
110 108 109 ax-mp ⊢ log ↾ ℝ + ∈ M ↾ 𝑠 ℝ + GrpHom ℝ fld
111 ghmmhm ⊢ log ↾ ℝ + ∈ M ↾ 𝑠 ℝ + GrpHom ℝ fld → log ↾ ℝ + ∈ M ↾ 𝑠 ℝ + MndHom ℝ fld
112 110 111 mp1i ⊢ φ → log ↾ ℝ + ∈ M ↾ 𝑠 ℝ + MndHom ℝ fld
113 1red ⊢ φ → 1 ∈ ℝ
114 52 2 113 fdmfifsupp ⊢ φ → finSupp 1 ⁡ F ↑ c f W
115 86 92 99 106 2 112 52 114 gsummhm ⊢ φ → ∑ ℝ fld log ↾ ℝ + ∘ F ↑ c f W = log ↾ ℝ + ⁡ ∑ M ↾ 𝑠 ℝ + F ↑ c f W
116 subrgsubg ⊢ ℝ ∈ SubRing ⁡ ℂ fld → ℝ ∈ SubGrp ⁡ ℂ fld
117 101 116 ax-mp ⊢ ℝ ∈ SubGrp ⁡ ℂ fld
118 subgsubm ⊢ ℝ ∈ SubGrp ⁡ ℂ fld → ℝ ∈ SubMnd ⁡ ℂ fld
119 117 118 ax-mp ⊢ ℝ ∈ SubMnd ⁡ ℂ fld
120 119 a1i ⊢ φ → ℝ ∈ SubMnd ⁡ ℂ fld
121 43 44 mp1i ⊢ φ → log ↾ ℝ + : ℝ + ⟶ ℝ
122 fco ⊢ log ↾ ℝ + : ℝ + ⟶ ℝ ∧ F ↑ c f W : A ⟶ ℝ + → log ↾ ℝ + ∘ F ↑ c f W : A ⟶ ℝ
123 121 52 122 syl2anc ⊢ φ → log ↾ ℝ + ∘ F ↑ c f W : A ⟶ ℝ
124 2 120 123 102 gsumsubm ⊢ φ → ∑ ℂ fld log ↾ ℝ + ∘ F ↑ c f W = ∑ ℝ fld log ↾ ℝ + ∘ F ↑ c f W
125 83 a1i ⊢ φ → ℝ + ∈ SubMnd ⁡ M
126 2 125 52 84 gsumsubm ⊢ φ → ∑ M F ↑ c f W = ∑ M ↾ 𝑠 ℝ + F ↑ c f W
127 126 fveq2d ⊢ φ → log ↾ ℝ + ⁡ ∑ M F ↑ c f W = log ↾ ℝ + ⁡ ∑ M ↾ 𝑠 ℝ + F ↑ c f W
128 115 124 127 3eqtr4d ⊢ φ → ∑ ℂ fld log ↾ ℝ + ∘ F ↑ c f W = log ↾ ℝ + ⁡ ∑ M F ↑ c f W
129 88 95 2 125 52 114 gsumsubmcl ⊢ φ → ∑ M F ↑ c f W ∈ ℝ +
130 fvres ⊢ ∑ M F ↑ c f W ∈ ℝ + → log ↾ ℝ + ⁡ ∑ M F ↑ c f W = log ⁡ ∑ M F ↑ c f W
131 129 130 syl ⊢ φ → log ↾ ℝ + ⁡ ∑ M F ↑ c f W = log ⁡ ∑ M F ↑ c f W
132 68 128 131 3eqtrd ⊢ φ → − ∑ ℂ fld W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k = log ⁡ ∑ M F ↑ c f W
133 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → x ∈ ℝ +
134 133 rpcnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → x ∈ ℂ
135 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → y ∈ ℝ +
136 135 rpcnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → y ∈ ℂ
137 134 136 mulcomd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + → x ⁢ y = y ⁢ x
138 2 5 4 137 caofcom ⊢ φ → W × f F = F × f W
139 138 oveq2d ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f F = ∑ ℂ fld F × f W
140 4 feqmptd ⊢ φ → F = k ∈ A ⟼ F ⁡ k
141 2 8 7 34 140 offval2 ⊢ φ → W × f F = k ∈ A ⟼ W ⁡ k ⁢ F ⁡ k
142 141 oveq2d ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f F = ∑ ℂ fld k ∈ A W ⁡ k ⁢ F ⁡ k
143 8 7 rpmulcld ⊢ φ ∧ k ∈ A → W ⁡ k ⁢ F ⁡ k ∈ ℝ +
144 143 rpcnd ⊢ φ ∧ k ∈ A → W ⁡ k ⁢ F ⁡ k ∈ ℂ
145 2 144 gsumfsum ⊢ φ → ∑ ℂ fld k ∈ A W ⁡ k ⁢ F ⁡ k = ∑ k ∈ A W ⁡ k ⁢ F ⁡ k
146 142 145 eqtrd ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f F = ∑ k ∈ A W ⁡ k ⁢ F ⁡ k
147 2 3 143 fsumrpcl ⊢ φ → ∑ k ∈ A W ⁡ k ⁢ F ⁡ k ∈ ℝ +
148 146 147 eqeltrd ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f F ∈ ℝ +
149 139 148 eqeltrrd ⊢ φ → ∑ ℂ fld F × f W ∈ ℝ +
150 149 relogcld ⊢ φ → log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W ∈ ℝ
151 ringcmn ⊢ ℂ fld ∈ Ring → ℂ fld ∈ CMnd
152 73 151 mp1i ⊢ φ → ℂ fld ∈ CMnd
153 remulcl ⊢ x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → x ⁢ y ∈ ℝ
154 153 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → x ⁢ y ∈ ℝ
155 rpssre ⊢ ℝ + ⊆ ℝ
156 fss ⊢ W : A ⟶ ℝ + ∧ ℝ + ⊆ ℝ → W : A ⟶ ℝ
157 5 155 156 sylancl ⊢ φ → W : A ⟶ ℝ
158 24 renegcld ⊢ φ ∧ k ∈ A → − log ⁡ F ⁡ k ∈ ℝ
159 158 fmpttd ⊢ φ → k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k : A ⟶ ℝ
160 154 157 159 2 2 51 off ⊢ φ → W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k : A ⟶ ℝ
161 0red ⊢ φ → 0 ∈ ℝ
162 160 2 161 fdmfifsupp ⊢ φ → finSupp 0 ⁡ W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k
163 75 152 2 120 160 162 gsumsubmcl ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k ∈ ℝ
164 155 a1i ⊢ φ → ℝ + ⊆ ℝ
165 simpr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → w ∈ ℝ +
166 165 relogcld ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → log ⁡ w ∈ ℝ
167 166 renegcld ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → − log ⁡ w ∈ ℝ
168 167 fmpttd ⊢ φ → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w : ℝ + ⟶ ℝ
169 simpl ⊢ a ∈ ℝ + ∧ b ∈ ℝ + → a ∈ ℝ +
170 ioorp ⊢ 0 +∞ = ℝ +
171 169 170 eleqtrrdi ⊢ a ∈ ℝ + ∧ b ∈ ℝ + → a ∈ 0 +∞
172 simpr ⊢ a ∈ ℝ + ∧ b ∈ ℝ + → b ∈ ℝ +
173 172 170 eleqtrrdi ⊢ a ∈ ℝ + ∧ b ∈ ℝ + → b ∈ 0 +∞
174 iccssioo2 ⊢ a ∈ 0 +∞ ∧ b ∈ 0 +∞ → a b ⊆ 0 +∞
175 171 173 174 syl2anc ⊢ a ∈ ℝ + ∧ b ∈ ℝ + → a b ⊆ 0 +∞
176 175 170 sseqtrdi ⊢ a ∈ ℝ + ∧ b ∈ ℝ + → a b ⊆ ℝ +
177 176 adantl ⊢ φ ∧ a ∈ ℝ + ∧ b ∈ ℝ + → a b ⊆ ℝ +
178 ioossico ⊢ 0 +∞ ⊆ 0 +∞
179 170 178 eqsstrri ⊢ ℝ + ⊆ 0 +∞
180 fss ⊢ W : A ⟶ ℝ + ∧ ℝ + ⊆ 0 +∞ → W : A ⟶ 0 +∞
181 5 179 180 sylancl ⊢ φ → W : A ⟶ 0 +∞
182 0lt1 ⊢ 0 < 1
183 182 6 breqtrrid ⊢ φ → 0 < ∑ ℂ fld W
184 logccv ⊢ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ log ⁡ x + 1 − t ⁢ log ⁡ y < log ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y
185 184 3adant1 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ log ⁡ x + 1 − t ⁢ log ⁡ y < log ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y
186 elioore ⊢ t ∈ 0 1 → t ∈ ℝ
187 186 3ad2ant3 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ∈ ℝ
188 simp21 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → x ∈ ℝ +
189 188 relogcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → log ⁡ x ∈ ℝ
190 187 189 remulcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ log ⁡ x ∈ ℝ
191 1red ⊢ t ∈ 0 1 → 1 ∈ ℝ
192 191 186 resubcld ⊢ t ∈ 0 1 → 1 − t ∈ ℝ
193 192 3ad2ant3 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → 1 − t ∈ ℝ
194 simp22 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → y ∈ ℝ +
195 194 relogcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → log ⁡ y ∈ ℝ
196 193 195 remulcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → 1 − t ⁢ log ⁡ y ∈ ℝ
197 190 196 readdcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ log ⁡ x + 1 − t ⁢ log ⁡ y ∈ ℝ
198 eliooord ⊢ t ∈ 0 1 → 0 < t ∧ t < 1
199 198 simpld ⊢ t ∈ 0 1 → 0 < t
200 186 199 elrpd ⊢ t ∈ 0 1 → t ∈ ℝ +
201 200 3ad2ant3 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ∈ ℝ +
202 201 188 rpmulcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ x ∈ ℝ +
203 0red ⊢ t ∈ 0 1 → 0 ∈ ℝ
204 198 simprd ⊢ t ∈ 0 1 → t < 1
205 1m0e1 ⊢ 1 − 0 = 1
206 204 205 breqtrrdi ⊢ t ∈ 0 1 → t < 1 − 0
207 186 191 203 206 ltsub13d ⊢ t ∈ 0 1 → 0 < 1 − t
208 192 207 elrpd ⊢ t ∈ 0 1 → 1 − t ∈ ℝ +
209 208 3ad2ant3 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → 1 − t ∈ ℝ +
210 209 194 rpmulcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → 1 − t ⁢ y ∈ ℝ +
211 rpaddcl ⊢ t ⁢ x ∈ ℝ + ∧ 1 − t ⁢ y ∈ ℝ + → t ⁢ x + 1 − t ⁢ y ∈ ℝ +
212 202 210 211 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ x + 1 − t ⁢ y ∈ ℝ +
213 212 relogcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → log ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y ∈ ℝ
214 197 213 ltnegd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ log ⁡ x + 1 − t ⁢ log ⁡ y < log ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y ↔ − log ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < − t ⁢ log ⁡ x + 1 − t ⁢ log ⁡ y
215 185 214 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → − log ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < − t ⁢ log ⁡ x + 1 − t ⁢ log ⁡ y
216 eqidd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w = w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w
217 fveq2 ⊢ w = t ⁢ x + 1 − t ⁢ y → log ⁡ w = log ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y
218 217 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 ∧ w = t ⁢ x + 1 − t ⁢ y → log ⁡ w = log ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y
219 218 negeqd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 ∧ w = t ⁢ x + 1 − t ⁢ y → − log ⁡ w = − log ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y
220 negex ⊢ − log ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y ∈ V
221 220 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → − log ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y ∈ V
222 216 219 212 221 fvmptd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y = − log ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y
223 fveq2 ⊢ w = x → log ⁡ w = log ⁡ x
224 223 negeqd ⊢ w = x → − log ⁡ w = − log ⁡ x
225 eqid ⊢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w = w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w
226 negex ⊢ − log ⁡ w ∈ V
227 224 225 226 fvmpt3i ⊢ x ∈ ℝ + → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ x = − log ⁡ x
228 188 227 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ x = − log ⁡ x
229 228 oveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ x = t ⁢ − log ⁡ x
230 187 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ∈ ℂ
231 189 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → log ⁡ x ∈ ℂ
232 230 231 mulneg2d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ − log ⁡ x = − t ⁢ log ⁡ x
233 229 232 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ x = − t ⁢ log ⁡ x
234 fveq2 ⊢ w = y → log ⁡ w = log ⁡ y
235 234 negeqd ⊢ w = y → − log ⁡ w = − log ⁡ y
236 235 225 226 fvmpt3i ⊢ y ∈ ℝ + → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ y = − log ⁡ y
237 194 236 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ y = − log ⁡ y
238 237 oveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → 1 − t ⁢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ y = 1 − t ⁢ − log ⁡ y
239 209 rpcnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → 1 − t ∈ ℂ
240 195 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → log ⁡ y ∈ ℂ
241 239 240 mulneg2d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → 1 − t ⁢ − log ⁡ y = − 1 − t ⁢ log ⁡ y
242 238 241 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → 1 − t ⁢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ y = − 1 − t ⁢ log ⁡ y
243 233 242 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ x + 1 − t ⁢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ y = - t ⁢ log ⁡ x + − 1 − t ⁢ log ⁡ y
244 190 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ log ⁡ x ∈ ℂ
245 196 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → 1 − t ⁢ log ⁡ y ∈ ℂ
246 244 245 negdid ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → − t ⁢ log ⁡ x + 1 − t ⁢ log ⁡ y = - t ⁢ log ⁡ x + − 1 − t ⁢ log ⁡ y
247 243 246 eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → t ⁢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ x + 1 − t ⁢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ y = − t ⁢ log ⁡ x + 1 − t ⁢ log ⁡ y
248 215 222 247 3brtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ + ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ x + 1 − t ⁢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ y
249 164 168 177 248 scvxcvx ⊢ φ ∧ u ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ 0 1 → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ s ⁢ u + 1 − s ⁢ v ≤ s ⁢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ u + 1 − s ⁢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ v
250 164 168 177 2 181 4 183 249 jensen ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f F ∑ ℂ fld W ∈ ℝ + ∧ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ ∑ ℂ fld W × f F ∑ ℂ fld W ≤ ∑ ℂ fld W × f w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F ∑ ℂ fld W
251 250 simprd ⊢ φ → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ ∑ ℂ fld W × f F ∑ ℂ fld W ≤ ∑ ℂ fld W × f w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F ∑ ℂ fld W
252 6 oveq2d ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f F ∑ ℂ fld W = ∑ ℂ fld W × f F 1
253 252 fveq2d ⊢ φ → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ ∑ ℂ fld W × f F ∑ ℂ fld W = w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ ∑ ℂ fld W × f F 1
254 148 rpcnd ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f F ∈ ℂ
255 254 div1d ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f F 1 = ∑ ℂ fld W × f F
256 255 fveq2d ⊢ φ → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ ∑ ℂ fld W × f F 1 = w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ ∑ ℂ fld W × f F
257 fveq2 ⊢ w = ∑ ℂ fld W × f F → log ⁡ w = log ⁡ ∑ ℂ fld W × f F
258 257 negeqd ⊢ w = ∑ ℂ fld W × f F → − log ⁡ w = − log ⁡ ∑ ℂ fld W × f F
259 258 225 226 fvmpt3i ⊢ ∑ ℂ fld W × f F ∈ ℝ + → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ ∑ ℂ fld W × f F = − log ⁡ ∑ ℂ fld W × f F
260 148 259 syl ⊢ φ → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ ∑ ℂ fld W × f F = − log ⁡ ∑ ℂ fld W × f F
261 139 fveq2d ⊢ φ → log ⁡ ∑ ℂ fld W × f F = log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W
262 261 negeqd ⊢ φ → − log ⁡ ∑ ℂ fld W × f F = − log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W
263 260 262 eqtrd ⊢ φ → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ ∑ ℂ fld W × f F = − log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W
264 253 256 263 3eqtrd ⊢ φ → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ⁡ ∑ ℂ fld W × f F ∑ ℂ fld W = − log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W
265 6 oveq2d ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F ∑ ℂ fld W = ∑ ℂ fld W × f w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F 1
266 ringmnd ⊢ ℂ fld ∈ Ring → ℂ fld ∈ Mnd
267 73 266 ax-mp ⊢ ℂ fld ∈ Mnd
268 74 submid ⊢ ℂ fld ∈ Mnd → ℂ ∈ SubMnd ⁡ ℂ fld
269 267 268 mp1i ⊢ φ → ℂ ∈ SubMnd ⁡ ℂ fld
270 mulcl ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ → x ⁢ y ∈ ℂ
271 270 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ → x ⁢ y ∈ ℂ
272 rpcn ⊢ x ∈ ℝ + → x ∈ ℂ
273 272 ssriv ⊢ ℝ + ⊆ ℂ
274 273 a1i ⊢ φ → ℝ + ⊆ ℂ
275 5 274 fssd ⊢ φ → W : A ⟶ ℂ
276 166 recnd ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → log ⁡ w ∈ ℂ
277 276 negcld ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → − log ⁡ w ∈ ℂ
278 277 fmpttd ⊢ φ → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w : ℝ + ⟶ ℂ
279 fco ⊢ w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w : ℝ + ⟶ ℂ ∧ F : A ⟶ ℝ + → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F : A ⟶ ℂ
280 278 4 279 syl2anc ⊢ φ → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F : A ⟶ ℂ
281 271 275 280 2 2 51 off ⊢ φ → W × f w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F : A ⟶ ℂ
282 281 2 161 fdmfifsupp ⊢ φ → finSupp 0 ⁡ W × f w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F
283 75 152 2 269 281 282 gsumsubmcl ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F ∈ ℂ
284 283 div1d ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F 1 = ∑ ℂ fld W × f w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F
285 eqidd ⊢ φ → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w = w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w
286 fveq2 ⊢ w = F ⁡ k → log ⁡ w = log ⁡ F ⁡ k
287 286 negeqd ⊢ w = F ⁡ k → − log ⁡ w = − log ⁡ F ⁡ k
288 7 140 285 287 fmptco ⊢ φ → w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F = k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k
289 288 oveq2d ⊢ φ → W × f w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F = W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k
290 289 oveq2d ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F = ∑ ℂ fld W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k
291 265 284 290 3eqtrd ⊢ φ → ∑ ℂ fld W × f w ∈ ℝ + ⟼ − log ⁡ w ∘ F ∑ ℂ fld W = ∑ ℂ fld W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k
292 251 264 291 3brtr3d ⊢ φ → − log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W ≤ ∑ ℂ fld W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k
293 150 163 292 lenegcon1d ⊢ φ → − ∑ ℂ fld W × f k ∈ A ⟼ − log ⁡ F ⁡ k ≤ log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W
294 132 293 eqbrtrrd ⊢ φ → log ⁡ ∑ M F ↑ c f W ≤ log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W
295 129 relogcld ⊢ φ → log ⁡ ∑ M F ↑ c f W ∈ ℝ
296 efle ⊢ log ⁡ ∑ M F ↑ c f W ∈ ℝ ∧ log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W ∈ ℝ → log ⁡ ∑ M F ↑ c f W ≤ log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W ↔ e log ⁡ ∑ M F ↑ c f W ≤ e log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W
297 295 150 296 syl2anc ⊢ φ → log ⁡ ∑ M F ↑ c f W ≤ log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W ↔ e log ⁡ ∑ M F ↑ c f W ≤ e log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W
298 294 297 mpbid ⊢ φ → e log ⁡ ∑ M F ↑ c f W ≤ e log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W
299 129 reeflogd ⊢ φ → e log ⁡ ∑ M F ↑ c f W = ∑ M F ↑ c f W
300 299 eqcomd ⊢ φ → ∑ M F ↑ c f W = e log ⁡ ∑ M F ↑ c f W
301 149 reeflogd ⊢ φ → e log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W = ∑ ℂ fld F × f W
302 301 eqcomd ⊢ φ → ∑ ℂ fld F × f W = e log ⁡ ∑ ℂ fld F × f W
303 298 300 302 3brtr4d ⊢ φ → ∑ M F ↑ c f W ≤ ∑ ℂ fld F × f W