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Theorem dvfsumlem1

Description: Lemma for dvfsumrlim . (Contributed by Mario Carneiro, 17-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses dvfsum.s S = T +∞
dvfsum.z Z = M
dvfsum.m φ M
dvfsum.d φ D
dvfsum.md φ M D + 1
dvfsum.t φ T
dvfsum.a φ x S A
dvfsum.b1 φ x S B V
dvfsum.b2 φ x Z B
dvfsum.b3 φ dx S A d x = x S B
dvfsum.c x = k B = C
dvfsum.u φ U *
dvfsum.l φ x S k S D x x k k U C B
dvfsum.h H = x S x x B + k = M x C - A
dvfsumlem1.1 φ X S
dvfsumlem1.2 φ Y S
dvfsumlem1.3 φ D X
dvfsumlem1.4 φ X Y
dvfsumlem1.5 φ Y U
dvfsumlem1.6 φ Y X + 1
Assertion dvfsumlem1 φ H Y = Y X Y / x B - Y / x A + k = M X C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvfsum.s S = T +∞
2 dvfsum.z Z = M
3 dvfsum.m φ M
4 dvfsum.d φ D
5 dvfsum.md φ M D + 1
6 dvfsum.t φ T
7 dvfsum.a φ x S A
8 dvfsum.b1 φ x S B V
9 dvfsum.b2 φ x Z B
10 dvfsum.b3 φ dx S A d x = x S B
11 dvfsum.c x = k B = C
12 dvfsum.u φ U *
13 dvfsum.l φ x S k S D x x k k U C B
14 dvfsum.h H = x S x x B + k = M x C - A
15 dvfsumlem1.1 φ X S
16 dvfsumlem1.2 φ Y S
17 dvfsumlem1.3 φ D X
18 dvfsumlem1.4 φ X Y
19 dvfsumlem1.5 φ Y U
20 dvfsumlem1.6 φ Y X + 1
21 ioossre T +∞
22 1 21 eqsstri S
23 22 16 sseldi φ Y
24 22 15 sseldi φ X
25 24 flcld φ X
26 reflcl X X
27 24 26 syl φ X
28 flle X X X
29 24 28 syl φ X X
30 27 24 23 29 18 letrd φ X Y
31 flbi Y X Y = X X Y Y < X + 1
32 31 baibd Y X X Y Y = X Y < X + 1
33 23 25 30 32 syl21anc φ Y = X Y < X + 1
34 33 biimpar φ Y < X + 1 Y = X
35 34 oveq2d φ Y < X + 1 Y Y = Y X
36 35 oveq1d φ Y < X + 1 Y Y Y / x B = Y X Y / x B
37 34 oveq2d φ Y < X + 1 M Y = M X
38 37 sumeq1d φ Y < X + 1 k = M Y C = k = M X C
39 38 oveq1d φ Y < X + 1 k = M Y C Y / x A = k = M X C Y / x A
40 36 39 oveq12d φ Y < X + 1 Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A = Y X Y / x B + k = M X C - Y / x A
41 simpr φ Y = X + 1 Y = X + 1
42 24 adantr φ Y = X + 1 X
43 42 flcld φ Y = X + 1 X
44 43 peano2zd φ Y = X + 1 X + 1
45 41 44 eqeltrd φ Y = X + 1 Y
46 flid Y Y = Y
47 45 46 syl φ Y = X + 1 Y = Y
48 47 41 eqtrd φ Y = X + 1 Y = X + 1
49 48 oveq2d φ Y = X + 1 Y Y = Y X + 1
50 49 oveq1d φ Y = X + 1 Y Y Y / x B = Y X + 1 Y / x B
51 23 recnd φ Y
52 27 recnd φ X
53 51 52 subcld φ Y X
54 1cnd φ 1
55 22 a1i φ S
56 55 7 8 10 dvmptrecl φ x S B
57 56 recnd φ x S B
58 57 ralrimiva φ x S B
59 nfcsb1v _ x Y / x B
60 59 nfel1 x Y / x B
61 csbeq1a x = Y B = Y / x B
62 61 eleq1d x = Y B Y / x B
63 60 62 rspc Y S x S B Y / x B
64 16 58 63 sylc φ Y / x B
65 53 54 64 subdird φ Y - X - 1 Y / x B = Y X Y / x B 1 Y / x B
66 51 52 54 subsub4d φ Y - X - 1 = Y X + 1
67 66 oveq1d φ Y - X - 1 Y / x B = Y X + 1 Y / x B
68 64 mulid2d φ 1 Y / x B = Y / x B
69 68 oveq2d φ Y X Y / x B 1 Y / x B = Y X Y / x B Y / x B
70 65 67 69 3eqtr3d φ Y X + 1 Y / x B = Y X Y / x B Y / x B
71 70 adantr φ Y = X + 1 Y X + 1 Y / x B = Y X Y / x B Y / x B
72 50 71 eqtrd φ Y = X + 1 Y Y Y / x B = Y X Y / x B Y / x B
73 25 peano2zd φ X + 1
74 3 zred φ M
75 peano2rem M M 1
76 74 75 syl φ M 1
77 1red φ 1
78 74 77 4 lesubaddd φ M 1 D M D + 1
79 5 78 mpbird φ M 1 D
80 76 4 24 79 17 letrd φ M 1 X
81 peano2zm M M 1
82 3 81 syl φ M 1
83 flge X M 1 M 1 X M 1 X
84 24 82 83 syl2anc φ M 1 X M 1 X
85 80 84 mpbid φ M 1 X
86 74 77 27 lesubaddd φ M 1 X M X + 1
87 85 86 mpbid φ M X + 1
88 eluz2 X + 1 M M X + 1 M X + 1
89 3 73 87 88 syl3anbrc φ X + 1 M
90 9 recnd φ x Z B
91 90 ralrimiva φ x Z B
92 elfzuz k M X + 1 k M
93 92 2 eleqtrrdi k M X + 1 k Z
94 11 eleq1d x = k B C
95 94 rspccva x Z B k Z C
96 91 93 95 syl2an φ k M X + 1 C
97 eqvisset k = X + 1 X + 1 V
98 eqeq2 k = X + 1 x = k x = X + 1
99 98 biimpar k = X + 1 x = X + 1 x = k
100 99 11 syl k = X + 1 x = X + 1 B = C
101 97 100 csbied k = X + 1 X + 1 / x B = C
102 101 eqcomd k = X + 1 C = X + 1 / x B
103 89 96 102 fsumm1 φ k = M X + 1 C = k = M X + 1 - 1 C + X + 1 / x B
104 ax-1cn 1
105 pncan X 1 X + 1 - 1 = X
106 52 104 105 sylancl φ X + 1 - 1 = X
107 106 oveq2d φ M X + 1 - 1 = M X
108 107 sumeq1d φ k = M X + 1 - 1 C = k = M X C
109 108 oveq1d φ k = M X + 1 - 1 C + X + 1 / x B = k = M X C + X + 1 / x B
110 103 109 eqtrd φ k = M X + 1 C = k = M X C + X + 1 / x B
111 110 adantr φ Y = X + 1 k = M X + 1 C = k = M X C + X + 1 / x B
112 48 oveq2d φ Y = X + 1 M Y = M X + 1
113 112 sumeq1d φ Y = X + 1 k = M Y C = k = M X + 1 C
114 41 csbeq1d φ Y = X + 1 Y / x B = X + 1 / x B
115 114 oveq2d φ Y = X + 1 k = M X C + Y / x B = k = M X C + X + 1 / x B
116 111 113 115 3eqtr4d φ Y = X + 1 k = M Y C = k = M X C + Y / x B
117 116 oveq1d φ Y = X + 1 k = M Y C Y / x A = k = M X C + Y / x B - Y / x A
118 fzfid φ M X Fin
119 elfzuz k M X k M
120 119 2 eleqtrrdi k M X k Z
121 91 120 95 syl2an φ k M X C
122 118 121 fsumcl φ k = M X C
123 7 recnd φ x S A
124 123 ralrimiva φ x S A
125 nfcsb1v _ x Y / x A
126 125 nfel1 x Y / x A
127 csbeq1a x = Y A = Y / x A
128 127 eleq1d x = Y A Y / x A
129 126 128 rspc Y S x S A Y / x A
130 16 124 129 sylc φ Y / x A
131 122 64 130 addsubd φ k = M X C + Y / x B - Y / x A = k = M X C - Y / x A + Y / x B
132 131 adantr φ Y = X + 1 k = M X C + Y / x B - Y / x A = k = M X C - Y / x A + Y / x B
133 117 132 eqtrd φ Y = X + 1 k = M Y C Y / x A = k = M X C - Y / x A + Y / x B
134 72 133 oveq12d φ Y = X + 1 Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A = Y X Y / x B Y / x B + k = M X C Y / x A + Y / x B
135 53 64 mulcld φ Y X Y / x B
136 135 adantr φ Y = X + 1 Y X Y / x B
137 64 adantr φ Y = X + 1 Y / x B
138 122 130 subcld φ k = M X C Y / x A
139 138 adantr φ Y = X + 1 k = M X C Y / x A
140 136 137 139 nppcan3d φ Y = X + 1 Y X Y / x B Y / x B + k = M X C Y / x A + Y / x B = Y X Y / x B + k = M X C - Y / x A
141 134 140 eqtrd φ Y = X + 1 Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A = Y X Y / x B + k = M X C - Y / x A
142 peano2re X X + 1
143 27 142 syl φ X + 1
144 23 143 leloed φ Y X + 1 Y < X + 1 Y = X + 1
145 20 144 mpbid φ Y < X + 1 Y = X + 1
146 40 141 145 mpjaodan φ Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A = Y X Y / x B + k = M X C - Y / x A
147 ovex Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A V
148 nfcv _ x Y
149 nfcv _ x Y Y
150 nfcv _ x ×
151 149 150 59 nfov _ x Y Y Y / x B
152 nfcv _ x +
153 nfcv _ x k = M Y C
154 nfcv _ x
155 153 154 125 nfov _ x k = M Y C Y / x A
156 151 152 155 nfov _ x Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A
157 id x = Y x = Y
158 fveq2 x = Y x = Y
159 157 158 oveq12d x = Y x x = Y Y
160 159 61 oveq12d x = Y x x B = Y Y Y / x B
161 158 oveq2d x = Y M x = M Y
162 161 sumeq1d x = Y k = M x C = k = M Y C
163 162 127 oveq12d x = Y k = M x C A = k = M Y C Y / x A
164 160 163 oveq12d x = Y x x B + k = M x C - A = Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A
165 148 156 164 14 fvmptf Y S Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A V H Y = Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A
166 16 147 165 sylancl φ H Y = Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A
167 135 130 122 subadd23d φ Y X Y / x B - Y / x A + k = M X C = Y X Y / x B + k = M X C - Y / x A
168 146 166 167 3eqtr4d φ H Y = Y X Y / x B - Y / x A + k = M X C