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Theorem dchrisumlem3

Description: Lemma for dchrisum . Lemma 9.4.1 of Shapiro, p. 377. (Contributed by Mario Carneiro, 2-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses rpvmasum.z Z=/N
rpvmasum.l L=ℤRHomZ
rpvmasum.a φN
rpvmasum.g G=DChrN
rpvmasum.d D=BaseG
rpvmasum.1 1˙=0G
dchrisum.b φXD
dchrisum.n1 φX1˙
dchrisum.2 n=xA=B
dchrisum.3 φM
dchrisum.4 φn+A
dchrisum.5 φn+x+MnnxBA
dchrisum.6 φn+A0
dchrisum.7 F=nXLnA
dchrisum.9 φR
dchrisum.10 φu0..^Nn0..^uXLnR
Assertion dchrisumlem3 φtc0+∞seq1+FtxM+∞seq1+FxtcB

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rpvmasum.z Z=/N
2 rpvmasum.l L=ℤRHomZ
3 rpvmasum.a φN
4 rpvmasum.g G=DChrN
5 rpvmasum.d D=BaseG
6 rpvmasum.1 1˙=0G
7 dchrisum.b φXD
8 dchrisum.n1 φX1˙
9 dchrisum.2 n=xA=B
10 dchrisum.3 φM
11 dchrisum.4 φn+A
12 dchrisum.5 φn+x+MnnxBA
13 dchrisum.6 φn+A0
14 dchrisum.7 F=nXLnA
15 dchrisum.9 φR
16 dchrisum.10 φu0..^Nn0..^uXLnR
17 nnuz =1
18 1zzd φ1
19 simpr φii
20 7 adantr φiXD
21 19 nnzd φii
22 4 1 5 2 20 21 dchrzrhcl φiXLi
23 11 ralrimiva φn+A
24 nnrp ii+
25 nfcsb1v _ni/nA
26 25 nfel1 ni/nA
27 csbeq1a n=iA=i/nA
28 27 eleq1d n=iAi/nA
29 26 28 rspc i+n+Ai/nA
30 29 impcom n+Ai+i/nA
31 23 24 30 syl2an φii/nA
32 31 recnd φii/nA
33 22 32 mulcld φiXLii/nA
34 nfcv _ni
35 nfcv _nXLi
36 nfcv _n×
37 35 36 25 nfov _nXLii/nA
38 2fveq3 n=iXLn=XLi
39 38 27 oveq12d n=iXLnA=XLii/nA
40 34 37 39 14 fvmptf iXLii/nAFi=XLii/nA
41 19 33 40 syl2anc φiFi=XLii/nA
42 41 33 eqeltrd φiFi
43 17 18 42 serf φseq1+F:
44 43 ffvelcdmda φkseq1+Fk
45 11 recnd φn+A
46 45 ralrimiva φn+A
47 46 adantr φe+n+A
48 id e+e+
49 2re 2
50 remulcl 2R2R
51 49 15 50 sylancr φ2R
52 lbfzo0 00..^NN
53 3 52 sylibr φ00..^N
54 oveq2 u=00..^u=0..^0
55 fzo0 0..^0=
56 54 55 eqtrdi u=00..^u=
57 56 sumeq1d u=0n0..^uXLn=nXLn
58 sum0 nXLn=0
59 57 58 eqtrdi u=0n0..^uXLn=0
60 59 abs00bd u=0n0..^uXLn=0
61 60 breq1d u=0n0..^uXLnR0R
62 61 rspcv 00..^Nu0..^Nn0..^uXLnR0R
63 53 16 62 sylc φ0R
64 0le2 02
65 mulge0 202R0R02R
66 49 64 65 mpanl12 R0R02R
67 15 63 66 syl2anc φ02R
68 51 67 ge0p1rpd φ2R+1+
69 rpdivcl e+2R+1+e2R+1+
70 48 68 69 syl2anr φe+e2R+1+
71 13 adantr φe+n+A0
72 47 70 71 rlimi φe+mn+mnA0<e2R+1
73 simpr φmm
74 10 nnred φM
75 74 adantr φmM
76 73 75 ifcld φmifMmmM
77 0red φm0
78 10 nngt0d φ0<M
79 78 adantr φm0<M
80 max1 MmMifMmmM
81 74 80 sylan φmMifMmmM
82 77 75 76 79 81 ltletrd φm0<ifMmmM
83 76 82 elrpd φmifMmmM+
84 83 adantlr φe+mifMmmM+
85 nfv nmifMmmM
86 nfcv _nabs
87 nfcsb1v _nifMmmM/nA
88 nfcv _n
89 nfcv _n0
90 87 88 89 nfov _nifMmmM/nA0
91 86 90 nffv _nifMmmM/nA0
92 nfcv _n<
93 nfcv _ne2R+1
94 91 92 93 nfbr nifMmmM/nA0<e2R+1
95 85 94 nfim nmifMmmMifMmmM/nA0<e2R+1
96 breq2 n=ifMmmMmnmifMmmM
97 csbeq1a n=ifMmmMA=ifMmmM/nA
98 97 fvoveq1d n=ifMmmMA0=ifMmmM/nA0
99 98 breq1d n=ifMmmMA0<e2R+1ifMmmM/nA0<e2R+1
100 96 99 imbi12d n=ifMmmMmnA0<e2R+1mifMmmMifMmmM/nA0<e2R+1
101 95 100 rspc ifMmmM+n+mnA0<e2R+1mifMmmMifMmmM/nA0<e2R+1
102 84 101 syl φe+mn+mnA0<e2R+1mifMmmMifMmmM/nA0<e2R+1
103 74 ad2antrr φe+mM
104 max2 MmmifMmmM
105 103 104 sylancom φe+mmifMmmM
106 23 ad2antrr φe+mn+A
107 87 nfel1 nifMmmM/nA
108 97 eleq1d n=ifMmmMAifMmmM/nA
109 107 108 rspc ifMmmM+n+AifMmmM/nA
110 84 106 109 sylc φe+mifMmmM/nA
111 110 recnd φe+mifMmmM/nA
112 111 subid1d φe+mifMmmM/nA0=ifMmmM/nA
113 112 fveq2d φe+mifMmmM/nA0=ifMmmM/nA
114 76 adantlr φe+mifMmmM
115 103 80 sylancom φe+mMifMmmM
116 elicopnf MifMmmMM+∞ifMmmMMifMmmM
117 103 116 syl φe+mifMmmMM+∞ifMmmMMifMmmM
118 114 115 117 mpbir2and φe+mifMmmMM+∞
119 3 ad2antrr φe+mN
120 7 ad2antrr φe+mXD
121 8 ad2antrr φe+mX1˙
122 10 ad2antrr φe+mM
123 11 ad4ant14 φe+mn+A
124 simpll φe+mφ
125 124 12 syl3an1 φe+mn+x+MnnxBA
126 13 ad2antrr φe+mn+A0
127 1 2 119 4 5 6 120 121 9 122 123 125 126 14 dchrisumlema φe+mifMmmM+ifMmmM/nAifMmmMM+∞0ifMmmM/nA
128 127 simprd φe+mifMmmMM+∞0ifMmmM/nA
129 118 128 mpd φe+m0ifMmmM/nA
130 110 129 absidd φe+mifMmmM/nA=ifMmmM/nA
131 113 130 eqtrd φe+mifMmmM/nA0=ifMmmM/nA
132 131 breq1d φe+mifMmmM/nA0<e2R+1ifMmmM/nA<e2R+1
133 rpre e+e
134 133 ad2antlr φe+me
135 68 ad2antrr φe+m2R+1+
136 110 134 135 ltmuldiv2d φe+m2R+1ifMmmM/nA<eifMmmM/nA<e2R+1
137 132 136 bitr4d φe+mifMmmM/nA0<e2R+12R+1ifMmmM/nA<e
138 51 ad2antrr φe+m2R
139 135 rpred φe+m2R+1
140 138 lep1d φe+m2R2R+1
141 138 139 110 129 140 lemul1ad φe+m2RifMmmM/nA2R+1ifMmmM/nA
142 138 110 remulcld φe+m2RifMmmM/nA
143 139 110 remulcld φe+m2R+1ifMmmM/nA
144 lelttr 2RifMmmM/nA2R+1ifMmmM/nAe2RifMmmM/nA2R+1ifMmmM/nA2R+1ifMmmM/nA<e2RifMmmM/nA<e
145 142 143 134 144 syl3anc φe+m2RifMmmM/nA2R+1ifMmmM/nA2R+1ifMmmM/nA<e2RifMmmM/nA<e
146 141 145 mpand φe+m2R+1ifMmmM/nA<e2RifMmmM/nA<e
147 137 146 sylbid φe+mifMmmM/nA0<e2R+12RifMmmM/nA<e
148 1red φm1
149 10 adantr φmM
150 149 nnge1d φm1M
151 148 75 76 150 81 letrd φm1ifMmmM
152 flge1nn ifMmmM1ifMmmMifMmmM
153 76 151 152 syl2anc φmifMmmM
154 153 adantlr φe+mifMmmM
155 3 ad2antrr φmkifMmmMN
156 7 ad2antrr φmkifMmmMXD
157 8 ad2antrr φmkifMmmMX1˙
158 10 ad2antrr φmkifMmmMM
159 11 ad4ant14 φmkifMmmMn+A
160 12 3adant1r φmn+x+MnnxBA
161 160 3adant1r φmkifMmmMn+x+MnnxBA
162 13 ad2antrr φmkifMmmMn+A0
163 15 ad2antrr φmkifMmmMR
164 16 ad2antrr φmkifMmmMu0..^Nn0..^uXLnR
165 83 adantr φmkifMmmMifMmmM+
166 81 adantr φmkifMmmMMifMmmM
167 76 adantr φmkifMmmMifMmmM
168 fllep1 ifMmmMifMmmMifMmmM+1
169 167 168 syl φmkifMmmMifMmmMifMmmM+1
170 153 adantr φmkifMmmMifMmmM
171 simpr φmkifMmmMkifMmmM
172 1 2 155 4 5 6 156 157 9 158 159 161 162 14 163 164 165 166 169 170 171 dchrisumlem2 φmkifMmmMseq1+Fkseq1+FifMmmM2RifMmmM/nA
173 172 adantllr φe+mkifMmmMseq1+Fkseq1+FifMmmM2RifMmmM/nA
174 43 ad3antrrr φe+mkifMmmMseq1+F:
175 eluznn ifMmmMkifMmmMk
176 154 175 sylan φe+mkifMmmMk
177 174 176 ffvelcdmd φe+mkifMmmMseq1+Fk
178 154 adantr φe+mkifMmmMifMmmM
179 174 178 ffvelcdmd φe+mkifMmmMseq1+FifMmmM
180 177 179 subcld φe+mkifMmmMseq1+Fkseq1+FifMmmM
181 180 abscld φe+mkifMmmMseq1+Fkseq1+FifMmmM
182 142 adantr φe+mkifMmmM2RifMmmM/nA
183 134 adantr φe+mkifMmmMe
184 lelttr seq1+Fkseq1+FifMmmM2RifMmmM/nAeseq1+Fkseq1+FifMmmM2RifMmmM/nA2RifMmmM/nA<eseq1+Fkseq1+FifMmmM<e
185 181 182 183 184 syl3anc φe+mkifMmmMseq1+Fkseq1+FifMmmM2RifMmmM/nA2RifMmmM/nA<eseq1+Fkseq1+FifMmmM<e
186 173 185 mpand φe+mkifMmmM2RifMmmM/nA<eseq1+Fkseq1+FifMmmM<e
187 186 ralrimdva φe+m2RifMmmM/nA<ekifMmmMseq1+Fkseq1+FifMmmM<e
188 fveq2 j=ifMmmMj=ifMmmM
189 fveq2 j=ifMmmMseq1+Fj=seq1+FifMmmM
190 189 oveq2d j=ifMmmMseq1+Fkseq1+Fj=seq1+Fkseq1+FifMmmM
191 190 fveq2d j=ifMmmMseq1+Fkseq1+Fj=seq1+Fkseq1+FifMmmM
192 191 breq1d j=ifMmmMseq1+Fkseq1+Fj<eseq1+Fkseq1+FifMmmM<e
193 188 192 raleqbidv j=ifMmmMkjseq1+Fkseq1+Fj<ekifMmmMseq1+Fkseq1+FifMmmM<e
194 193 rspcev ifMmmMkifMmmMseq1+Fkseq1+FifMmmM<ejkjseq1+Fkseq1+Fj<e
195 154 187 194 syl6an φe+m2RifMmmM/nA<ejkjseq1+Fkseq1+Fj<e
196 147 195 syld φe+mifMmmM/nA0<e2R+1jkjseq1+Fkseq1+Fj<e
197 105 196 embantd φe+mmifMmmMifMmmM/nA0<e2R+1jkjseq1+Fkseq1+Fj<e
198 102 197 syld φe+mn+mnA0<e2R+1jkjseq1+Fkseq1+Fj<e
199 198 rexlimdva φe+mn+mnA0<e2R+1jkjseq1+Fkseq1+Fj<e
200 72 199 mpd φe+jkjseq1+Fkseq1+Fj<e
201 200 ralrimiva φe+jkjseq1+Fkseq1+Fj<e
202 seqex seq1+FV
203 202 a1i φseq1+FV
204 17 44 201 203 caucvg φseq1+Fdom
205 202 eldm seq1+Fdomtseq1+Ft
206 204 205 sylib φtseq1+Ft
207 simpr φseq1+Ftseq1+Ft
208 elrege0 2R0+∞2R02R
209 51 67 208 sylanbrc φ2R0+∞
210 209 adantr φseq1+Ft2R0+∞
211 eqid m=m
212 pnfxr +∞*
213 icossre M+∞*M+∞
214 74 212 213 sylancl φM+∞
215 214 sselda φmM+∞m
216 215 adantlr φseq1+FtmM+∞m
217 216 flcld φseq1+FtmM+∞m
218 simplr φseq1+FtmM+∞seq1+Ft
219 43 ad2antrr φseq1+FtmM+∞seq1+F:
220 1red φseq1+FtmM+∞1
221 74 ad2antrr φseq1+FtmM+∞M
222 10 ad2antrr φseq1+FtmM+∞M
223 222 nnge1d φseq1+FtmM+∞1M
224 elicopnf MmM+∞mMm
225 74 224 syl φmM+∞mMm
226 225 simplbda φmM+∞Mm
227 226 adantlr φseq1+FtmM+∞Mm
228 220 221 216 223 227 letrd φseq1+FtmM+∞1m
229 flge1nn m1mm
230 216 228 229 syl2anc φseq1+FtmM+∞m
231 219 230 ffvelcdmd φseq1+FtmM+∞seq1+Fm
232 nnex V
233 232 mptex kseq1+Fmseq1+FkV
234 233 a1i φseq1+FtmM+∞kseq1+Fmseq1+FkV
235 219 adantr φseq1+FtmM+∞imseq1+F:
236 eluznn mimi
237 230 236 sylan φseq1+FtmM+∞imi
238 235 237 ffvelcdmd φseq1+FtmM+∞imseq1+Fi
239 fveq2 k=iseq1+Fk=seq1+Fi
240 239 oveq2d k=iseq1+Fmseq1+Fk=seq1+Fmseq1+Fi
241 eqid kseq1+Fmseq1+Fk=kseq1+Fmseq1+Fk
242 ovex seq1+Fmseq1+FkV
243 240 241 242 fvmpt3i ikseq1+Fmseq1+Fki=seq1+Fmseq1+Fi
244 237 243 syl φseq1+FtmM+∞imkseq1+Fmseq1+Fki=seq1+Fmseq1+Fi
245 211 217 218 231 234 238 244 climsubc2 φseq1+FtmM+∞kseq1+Fmseq1+Fkseq1+Fmt
246 232 mptex kseq1+Fmseq1+FkV
247 246 a1i φseq1+FtmM+∞kseq1+Fmseq1+FkV
248 fvex seq1+FmV
249 248 fvconst2 i×seq1+Fmi=seq1+Fm
250 237 249 syl φseq1+FtmM+∞im×seq1+Fmi=seq1+Fm
251 250 oveq1d φseq1+FtmM+∞im×seq1+Fmiseq1+Fi=seq1+Fmseq1+Fi
252 244 251 eqtr4d φseq1+FtmM+∞imkseq1+Fmseq1+Fki=×seq1+Fmiseq1+Fi
253 231 adantr φseq1+FtmM+∞imseq1+Fm
254 250 253 eqeltrd φseq1+FtmM+∞im×seq1+Fmi
255 254 238 subcld φseq1+FtmM+∞im×seq1+Fmiseq1+Fi
256 252 255 eqeltrd φseq1+FtmM+∞imkseq1+Fmseq1+Fki
257 240 fveq2d k=iseq1+Fmseq1+Fk=seq1+Fmseq1+Fi
258 eqid kseq1+Fmseq1+Fk=kseq1+Fmseq1+Fk
259 fvex seq1+Fmseq1+FkV
260 257 258 259 fvmpt3i ikseq1+Fmseq1+Fki=seq1+Fmseq1+Fi
261 237 260 syl φseq1+FtmM+∞imkseq1+Fmseq1+Fki=seq1+Fmseq1+Fi
262 244 fveq2d φseq1+FtmM+∞imkseq1+Fmseq1+Fki=seq1+Fmseq1+Fi
263 261 262 eqtr4d φseq1+FtmM+∞imkseq1+Fmseq1+Fki=kseq1+Fmseq1+Fki
264 211 245 247 217 256 263 climabs φseq1+FtmM+∞kseq1+Fmseq1+Fkseq1+Fmt
265 51 ad2antrr φseq1+FtmM+∞2R
266 0red φmM+∞0
267 74 adantr φmM+∞M
268 78 adantr φmM+∞0<M
269 266 267 215 268 226 ltletrd φmM+∞0<m
270 215 269 elrpd φmM+∞m+
271 nfcsb1v _nm/nA
272 271 nfel1 nm/nA
273 csbeq1a n=mA=m/nA
274 273 eleq1d n=mAm/nA
275 272 274 rspc m+n+Am/nA
276 23 275 mpan9 φm+m/nA
277 270 276 syldan φmM+∞m/nA
278 277 adantlr φseq1+FtmM+∞m/nA
279 265 278 remulcld φseq1+FtmM+∞2Rm/nA
280 279 recnd φseq1+FtmM+∞2Rm/nA
281 1z 1
282 17 eqimss2i 1
283 282 232 climconst2 2Rm/nA1×2Rm/nA2Rm/nA
284 280 281 283 sylancl φseq1+FtmM+∞×2Rm/nA2Rm/nA
285 253 238 subcld φseq1+FtmM+∞imseq1+Fmseq1+Fi
286 285 abscld φseq1+FtmM+∞imseq1+Fmseq1+Fi
287 261 286 eqeltrd φseq1+FtmM+∞imkseq1+Fmseq1+Fki
288 ovex 2Rm/nAV
289 288 fvconst2 i×2Rm/nAi=2Rm/nA
290 237 289 syl φseq1+FtmM+∞im×2Rm/nAi=2Rm/nA
291 279 adantr φseq1+FtmM+∞im2Rm/nA
292 290 291 eqeltrd φseq1+FtmM+∞im×2Rm/nAi
293 simplll φseq1+FtmM+∞imφ
294 293 3 syl φseq1+FtmM+∞imN
295 293 7 syl φseq1+FtmM+∞imXD
296 293 8 syl φseq1+FtmM+∞imX1˙
297 222 adantr φseq1+FtmM+∞imM
298 293 11 sylan φseq1+FtmM+∞imn+A
299 293 12 syl3an1 φseq1+FtmM+∞imn+x+MnnxBA
300 293 13 syl φseq1+FtmM+∞imn+A0
301 293 15 syl φseq1+FtmM+∞imR
302 293 16 syl φseq1+FtmM+∞imu0..^Nn0..^uXLnR
303 270 adantlr φseq1+FtmM+∞m+
304 303 adantr φseq1+FtmM+∞imm+
305 227 adantr φseq1+FtmM+∞imMm
306 216 adantr φseq1+FtmM+∞imm
307 reflcl mm
308 peano2re mm+1
309 306 307 308 3syl φseq1+FtmM+∞imm+1
310 flltp1 mm<m+1
311 306 310 syl φseq1+FtmM+∞imm<m+1
312 306 309 311 ltled φseq1+FtmM+∞immm+1
313 230 adantr φseq1+FtmM+∞imm
314 simpr φseq1+FtmM+∞imim
315 1 2 294 4 5 6 295 296 9 297 298 299 300 14 301 302 304 305 312 313 314 dchrisumlem2 φseq1+FtmM+∞imseq1+Fiseq1+Fm2Rm/nA
316 253 238 abssubd φseq1+FtmM+∞imseq1+Fmseq1+Fi=seq1+Fiseq1+Fm
317 261 316 eqtrd φseq1+FtmM+∞imkseq1+Fmseq1+Fki=seq1+Fiseq1+Fm
318 315 317 290 3brtr4d φseq1+FtmM+∞imkseq1+Fmseq1+Fki×2Rm/nAi
319 211 217 264 284 287 292 318 climle φseq1+FtmM+∞seq1+Fmt2Rm/nA
320 319 ralrimiva φseq1+FtmM+∞seq1+Fmt2Rm/nA
321 oveq1 c=2RcB=2RB
322 321 breq2d c=2Rseq1+FxtcBseq1+Fxt2RB
323 322 ralbidv c=2RxM+∞seq1+FxtcBxM+∞seq1+Fxt2RB
324 2fveq3 m=xseq1+Fm=seq1+Fx
325 324 fvoveq1d m=xseq1+Fmt=seq1+Fxt
326 vex mV
327 326 a1i m=xmV
328 equequ2 m=xn=mn=x
329 328 biimpa m=xn=mn=x
330 329 9 syl m=xn=mA=B
331 327 330 csbied m=xm/nA=B
332 331 oveq2d m=x2Rm/nA=2RB
333 325 332 breq12d m=xseq1+Fmt2Rm/nAseq1+Fxt2RB
334 333 cbvralvw mM+∞seq1+Fmt2Rm/nAxM+∞seq1+Fxt2RB
335 323 334 bitr4di c=2RxM+∞seq1+FxtcBmM+∞seq1+Fmt2Rm/nA
336 335 rspcev 2R0+∞mM+∞seq1+Fmt2Rm/nAc0+∞xM+∞seq1+FxtcB
337 210 320 336 syl2anc φseq1+Ftc0+∞xM+∞seq1+FxtcB
338 r19.42v c0+∞seq1+FtxM+∞seq1+FxtcBseq1+Ftc0+∞xM+∞seq1+FxtcB
339 207 337 338 sylanbrc φseq1+Ftc0+∞seq1+FtxM+∞seq1+FxtcB
340 339 ex φseq1+Ftc0+∞seq1+FtxM+∞seq1+FxtcB
341 340 eximdv φtseq1+Fttc0+∞seq1+FtxM+∞seq1+FxtcB
342 206 341 mpd φtc0+∞seq1+FtxM+∞seq1+FxtcB