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Theorem cantnflt

Description: An upper bound on the partial sums of the CNF function. Since each term dominates all previous terms, by induction we can bound the whole sum with any exponent A ^o C where C is larger than any exponent ( Gx ) , x e. K which has been summed so far. (Contributed by Mario Carneiro, 28-May-2015) (Revised by AV, 29-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses cantnfs.s S=domACNFB
cantnfs.a φAOn
cantnfs.b φBOn
cantnfcl.g G=OrdIsoEFsupp
cantnfcl.f φFS
cantnfval.h H=seqωkV,zVA𝑜Gk𝑜FGk+𝑜z
cantnflt.a φA
cantnflt.k φKsucdomG
cantnflt.c φCOn
cantnflt.s φGKC
Assertion cantnflt φHKA𝑜C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cantnfs.s S=domACNFB
2 cantnfs.a φAOn
3 cantnfs.b φBOn
4 cantnfcl.g G=OrdIsoEFsupp
5 cantnfcl.f φFS
6 cantnfval.h H=seqωkV,zVA𝑜Gk𝑜FGk+𝑜z
7 cantnflt.a φA
8 cantnflt.k φKsucdomG
9 cantnflt.c φCOn
10 cantnflt.s φGKC
11 oen0 AOnCOnAA𝑜C
12 2 9 7 11 syl21anc φA𝑜C
13 fveq2 K=HK=H
14 0ex V
15 6 seqom0g VH=
16 14 15 ax-mp H=
17 13 16 eqtrdi K=HK=
18 17 eleq1d K=HKA𝑜CA𝑜C
19 12 18 syl5ibrcom φK=HKA𝑜C
20 9 adantr φxωK=sucxCOn
21 eloni COnOrdC
22 20 21 syl φxωK=sucxOrdC
23 10 adantr φxωK=sucxGKC
24 4 oif G:domGFsupp
25 ffn G:domGFsuppGFndomG
26 24 25 mp1i φxωK=sucxGFndomG
27 4 oicl OrddomG
28 ordsuc OrddomGOrdsucdomG
29 27 28 mpbi OrdsucdomG
30 ordelon OrdsucdomGKsucdomGKOn
31 29 8 30 sylancr φKOn
32 ordsssuc KOnOrddomGKdomGKsucdomG
33 31 27 32 sylancl φKdomGKsucdomG
34 8 33 mpbird φKdomG
35 34 adantr φxωK=sucxKdomG
36 vex xV
37 36 sucid xsucx
38 simprr φxωK=sucxK=sucx
39 37 38 eleqtrrid φxωK=sucxxK
40 fnfvima GFndomGKdomGxKGxGK
41 26 35 39 40 syl3anc φxωK=sucxGxGK
42 23 41 sseldd φxωK=sucxGxC
43 ordsucss OrdCGxCsucGxC
44 22 42 43 sylc φxωK=sucxsucGxC
45 suppssdm FsuppdomF
46 1 2 3 cantnfs φFSF:BAfinSuppF
47 5 46 mpbid φF:BAfinSuppF
48 47 simpld φF:BA
49 45 48 fssdm φFsuppB
50 onss BOnBOn
51 3 50 syl φBOn
52 49 51 sstrd φFsuppOn
53 52 adantr φxωK=sucxFsuppOn
54 8 adantr φxωK=sucxKsucdomG
55 38 54 eqeltrrd φxωK=sucxsucxsucdomG
56 ordsucelsuc OrddomGxdomGsucxsucdomG
57 27 56 ax-mp xdomGsucxsucdomG
58 55 57 sylibr φxωK=sucxxdomG
59 24 ffvelcdmi xdomGGxsuppF
60 58 59 syl φxωK=sucxGxsuppF
61 53 60 sseldd φxωK=sucxGxOn
62 onsuc GxOnsucGxOn
63 61 62 syl φxωK=sucxsucGxOn
64 2 adantr φxωK=sucxAOn
65 7 adantr φxωK=sucxA
66 oewordi sucGxOnCOnAOnAsucGxCA𝑜sucGxA𝑜C
67 63 20 64 65 66 syl31anc φxωK=sucxsucGxCA𝑜sucGxA𝑜C
68 44 67 mpd φxωK=sucxA𝑜sucGxA𝑜C
69 38 fveq2d φxωK=sucxHK=Hsucx
70 simprl φxωK=sucxxω
71 simpl φxωK=sucxφ
72 eleq1 x=xdomGdomG
73 suceq x=sucx=suc
74 73 fveq2d x=Hsucx=Hsuc
75 fveq2 x=Gx=G
76 suceq Gx=GsucGx=sucG
77 75 76 syl x=sucGx=sucG
78 77 oveq2d x=A𝑜sucGx=A𝑜sucG
79 74 78 eleq12d x=HsucxA𝑜sucGxHsucA𝑜sucG
80 72 79 imbi12d x=xdomGHsucxA𝑜sucGxdomGHsucA𝑜sucG
81 eleq1 x=yxdomGydomG
82 suceq x=ysucx=sucy
83 82 fveq2d x=yHsucx=Hsucy
84 fveq2 x=yGx=Gy
85 suceq Gx=GysucGx=sucGy
86 84 85 syl x=ysucGx=sucGy
87 86 oveq2d x=yA𝑜sucGx=A𝑜sucGy
88 83 87 eleq12d x=yHsucxA𝑜sucGxHsucyA𝑜sucGy
89 81 88 imbi12d x=yxdomGHsucxA𝑜sucGxydomGHsucyA𝑜sucGy
90 eleq1 x=sucyxdomGsucydomG
91 suceq x=sucysucx=sucsucy
92 91 fveq2d x=sucyHsucx=Hsucsucy
93 fveq2 x=sucyGx=Gsucy
94 suceq Gx=GsucysucGx=sucGsucy
95 93 94 syl x=sucysucGx=sucGsucy
96 95 oveq2d x=sucyA𝑜sucGx=A𝑜sucGsucy
97 92 96 eleq12d x=sucyHsucxA𝑜sucGxHsucsucyA𝑜sucGsucy
98 90 97 imbi12d x=sucyxdomGHsucxA𝑜sucGxsucydomGHsucsucyA𝑜sucGsucy
99 48 adantr φdomGF:BA
100 24 ffvelcdmi domGGsuppF
101 49 sselda φGsuppFGB
102 100 101 sylan2 φdomGGB
103 99 102 ffvelcdmd φdomGFGA
104 2 adantr φdomGAOn
105 onelon AOnFGAFGOn
106 104 103 105 syl2anc φdomGFGOn
107 52 sselda φGsuppFGOn
108 100 107 sylan2 φdomGGOn
109 oecl AOnGOnA𝑜GOn
110 104 108 109 syl2anc φdomGA𝑜GOn
111 7 adantr φdomGA
112 oen0 AOnGOnAA𝑜G
113 104 108 111 112 syl21anc φdomGA𝑜G
114 omord2 FGOnAOnA𝑜GOnA𝑜GFGAA𝑜G𝑜FGA𝑜G𝑜A
115 106 104 110 113 114 syl31anc φdomGFGAA𝑜G𝑜FGA𝑜G𝑜A
116 103 115 mpbid φdomGA𝑜G𝑜FGA𝑜G𝑜A
117 peano1 ω
118 117 a1i domGω
119 1 2 3 4 5 6 cantnfsuc φωHsuc=A𝑜G𝑜FG+𝑜H
120 118 119 sylan2 φdomGHsuc=A𝑜G𝑜FG+𝑜H
121 16 oveq2i A𝑜G𝑜FG+𝑜H=A𝑜G𝑜FG+𝑜
122 omcl A𝑜GOnFGOnA𝑜G𝑜FGOn
123 110 106 122 syl2anc φdomGA𝑜G𝑜FGOn
124 oa0 A𝑜G𝑜FGOnA𝑜G𝑜FG+𝑜=A𝑜G𝑜FG
125 123 124 syl φdomGA𝑜G𝑜FG+𝑜=A𝑜G𝑜FG
126 121 125 eqtrid φdomGA𝑜G𝑜FG+𝑜H=A𝑜G𝑜FG
127 120 126 eqtrd φdomGHsuc=A𝑜G𝑜FG
128 oesuc AOnGOnA𝑜sucG=A𝑜G𝑜A
129 104 108 128 syl2anc φdomGA𝑜sucG=A𝑜G𝑜A
130 116 127 129 3eltr4d φdomGHsucA𝑜sucG
131 130 ex φdomGHsucA𝑜sucG
132 ordtr OrddomGTrdomG
133 27 132 ax-mp TrdomG
134 trsuc TrdomGsucydomGydomG
135 133 134 mpan sucydomGydomG
136 135 imim1i ydomGHsucyA𝑜sucGysucydomGHsucyA𝑜sucGy
137 2 ad2antrr φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyAOn
138 eloni AOnOrdA
139 137 138 syl φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyOrdA
140 48 ad2antrr φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyF:BA
141 49 ad2antrr φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyFsuppB
142 24 ffvelcdmi sucydomGGsucysuppF
143 142 ad2antrl φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyGsucysuppF
144 141 143 sseldd φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyGsucyB
145 140 144 ffvelcdmd φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyFGsucyA
146 ordsucss OrdAFGsucyAsucFGsucyA
147 139 145 146 sylc φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGysucFGsucyA
148 onelon AOnFGsucyAFGsucyOn
149 137 145 148 syl2anc φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyFGsucyOn
150 onsuc FGsucyOnsucFGsucyOn
151 149 150 syl φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGysucFGsucyOn
152 52 ad2antrr φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyFsuppOn
153 152 143 sseldd φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyGsucyOn
154 oecl AOnGsucyOnA𝑜GsucyOn
155 137 153 154 syl2anc φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyA𝑜GsucyOn
156 omwordi sucFGsucyOnAOnA𝑜GsucyOnsucFGsucyAA𝑜Gsucy𝑜sucFGsucyA𝑜Gsucy𝑜A
157 151 137 155 156 syl3anc φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGysucFGsucyAA𝑜Gsucy𝑜sucFGsucyA𝑜Gsucy𝑜A
158 147 157 mpd φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyA𝑜Gsucy𝑜sucFGsucyA𝑜Gsucy𝑜A
159 oesuc AOnGsucyOnA𝑜sucGsucy=A𝑜Gsucy𝑜A
160 137 153 159 syl2anc φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyA𝑜sucGsucy=A𝑜Gsucy𝑜A
161 158 160 sseqtrrd φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyA𝑜Gsucy𝑜sucFGsucyA𝑜sucGsucy
162 eloni GsucyOnOrdGsucy
163 153 162 syl φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyOrdGsucy
164 vex yV
165 164 sucid ysucy
166 164 sucex sucyV
167 166 epeli yEsucyysucy
168 165 167 mpbir yEsucy
169 ovexd φFsuppV
170 1 2 3 4 5 cantnfcl φEWesuppFdomGω
171 170 simpld φEWesuppF
172 4 oiiso FsuppVEWesuppFGIsomE,EdomGFsupp
173 169 171 172 syl2anc φGIsomE,EdomGFsupp
174 173 ad2antrr φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyGIsomE,EdomGFsupp
175 135 ad2antrl φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyydomG
176 simprl φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGysucydomG
177 isorel GIsomE,EdomGFsuppydomGsucydomGyEsucyGyEGsucy
178 174 175 176 177 syl12anc φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyyEsucyGyEGsucy
179 168 178 mpbii φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyGyEGsucy
180 fvex GsucyV
181 180 epeli GyEGsucyGyGsucy
182 179 181 sylib φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyGyGsucy
183 ordsucss OrdGsucyGyGsucysucGyGsucy
184 163 182 183 sylc φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGysucGyGsucy
185 24 ffvelcdmi ydomGGysuppF
186 175 185 syl φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyGysuppF
187 152 186 sseldd φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyGyOn
188 onsuc GyOnsucGyOn
189 187 188 syl φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGysucGyOn
190 7 ad2antrr φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyA
191 oewordi sucGyOnGsucyOnAOnAsucGyGsucyA𝑜sucGyA𝑜Gsucy
192 189 153 137 190 191 syl31anc φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGysucGyGsucyA𝑜sucGyA𝑜Gsucy
193 184 192 mpd φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyA𝑜sucGyA𝑜Gsucy
194 simprr φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyHsucyA𝑜sucGy
195 193 194 sseldd φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyHsucyA𝑜Gsucy
196 peano2 yωsucyω
197 196 ad2antlr φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGysucyω
198 6 cantnfvalf H:ωOn
199 198 ffvelcdmi sucyωHsucyOn
200 197 199 syl φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyHsucyOn
201 omcl A𝑜GsucyOnFGsucyOnA𝑜Gsucy𝑜FGsucyOn
202 155 149 201 syl2anc φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyA𝑜Gsucy𝑜FGsucyOn
203 oaord HsucyOnA𝑜GsucyOnA𝑜Gsucy𝑜FGsucyOnHsucyA𝑜GsucyA𝑜Gsucy𝑜FGsucy+𝑜HsucyA𝑜Gsucy𝑜FGsucy+𝑜A𝑜Gsucy
204 200 155 202 203 syl3anc φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyHsucyA𝑜GsucyA𝑜Gsucy𝑜FGsucy+𝑜HsucyA𝑜Gsucy𝑜FGsucy+𝑜A𝑜Gsucy
205 195 204 mpbid φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyA𝑜Gsucy𝑜FGsucy+𝑜HsucyA𝑜Gsucy𝑜FGsucy+𝑜A𝑜Gsucy
206 1 2 3 4 5 6 cantnfsuc φsucyωHsucsucy=A𝑜Gsucy𝑜FGsucy+𝑜Hsucy
207 196 206 sylan2 φyωHsucsucy=A𝑜Gsucy𝑜FGsucy+𝑜Hsucy
208 207 adantr φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyHsucsucy=A𝑜Gsucy𝑜FGsucy+𝑜Hsucy
209 omsuc A𝑜GsucyOnFGsucyOnA𝑜Gsucy𝑜sucFGsucy=A𝑜Gsucy𝑜FGsucy+𝑜A𝑜Gsucy
210 155 149 209 syl2anc φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyA𝑜Gsucy𝑜sucFGsucy=A𝑜Gsucy𝑜FGsucy+𝑜A𝑜Gsucy
211 205 208 210 3eltr4d φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyHsucsucyA𝑜Gsucy𝑜sucFGsucy
212 161 211 sseldd φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyHsucsucyA𝑜sucGsucy
213 212 exp32 φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGyHsucsucyA𝑜sucGsucy
214 213 a2d φyωsucydomGHsucyA𝑜sucGysucydomGHsucsucyA𝑜sucGsucy
215 136 214 syl5 φyωydomGHsucyA𝑜sucGysucydomGHsucsucyA𝑜sucGsucy
216 215 expcom yωφydomGHsucyA𝑜sucGysucydomGHsucsucyA𝑜sucGsucy
217 80 89 98 131 216 finds2 xωφxdomGHsucxA𝑜sucGx
218 70 71 58 217 syl3c φxωK=sucxHsucxA𝑜sucGx
219 69 218 eqeltrd φxωK=sucxHKA𝑜sucGx
220 68 219 sseldd φxωK=sucxHKA𝑜C
221 220 rexlimdvaa φxωK=sucxHKA𝑜C
222 peano2 domGωsucdomGω
223 170 222 simpl2im φsucdomGω
224 elnn KsucdomGsucdomGωKω
225 8 223 224 syl2anc φKω
226 nn0suc KωK=xωK=sucx
227 225 226 syl φK=xωK=sucx
228 19 221 227 mpjaod φHKA𝑜C