Metamath Proof Explorer


Theorem dvfsumlem2

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 dvfsumlem2 φ H Y H X H X X / x B H Y Y / x B

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 15 1 eleqtrdi φ X T +∞
25 6 rexrd φ T *
26 elioopnf T * X T +∞ X T < X
27 25 26 syl φ X T +∞ X T < X
28 24 27 mpbid φ X T < X
29 28 simpld φ X
30 reflcl X X
31 29 30 syl φ X
32 23 31 resubcld φ Y X
33 csbeq1 y = Y y / x B = Y / x B
34 33 eleq1d y = Y y / x B Y / x B
35 22 a1i φ S
36 35 7 8 10 dvmptrecl φ x S B
37 36 fmpttd φ x S B : S
38 nfcv _ y B
39 nfcsb1v _ x y / x B
40 csbeq1a x = y B = y / x B
41 38 39 40 cbvmpt x S B = y S y / x B
42 41 fmpt y S y / x B x S B : S
43 37 42 sylibr φ y S y / x B
44 34 43 16 rspcdva φ Y / x B
45 32 44 remulcld φ Y X Y / x B
46 csbeq1 y = Y y / x A = Y / x A
47 46 eleq1d y = Y y / x A Y / x A
48 7 fmpttd φ x S A : S
49 nfcv _ y A
50 nfcsb1v _ x y / x A
51 csbeq1a x = y A = y / x A
52 49 50 51 cbvmpt x S A = y S y / x A
53 52 fmpt y S y / x A x S A : S
54 48 53 sylibr φ y S y / x A
55 47 54 16 rspcdva φ Y / x A
56 45 55 resubcld φ Y X Y / x B Y / x A
57 29 31 resubcld φ X X
58 csbeq1 y = X y / x B = X / x B
59 58 eleq1d y = X y / x B X / x B
60 59 43 15 rspcdva φ X / x B
61 57 60 remulcld φ X X X / x B
62 csbeq1 y = X y / x A = X / x A
63 62 eleq1d y = X y / x A X / x A
64 63 54 15 rspcdva φ X / x A
65 61 64 resubcld φ X X X / x B X / x A
66 fzfid φ M X Fin
67 9 ralrimiva φ x Z B
68 elfzuz k M X k M
69 68 2 eleqtrrdi k M X k Z
70 11 eleq1d x = k B C
71 70 rspccva x Z B k Z C
72 67 69 71 syl2an φ k M X C
73 66 72 fsumrecl φ k = M X C
74 57 44 remulcld φ X X Y / x B
75 74 64 resubcld φ X X Y / x B X / x A
76 23 29 resubcld φ Y X
77 44 76 remulcld φ Y / x B Y X
78 44 recnd φ Y / x B
79 23 recnd φ Y
80 29 recnd φ X
81 78 79 80 subdid φ Y / x B Y X = Y / x B Y Y / x B X
82 eqid TopOpen fld = TopOpen fld
83 82 mulcn × TopOpen fld × t TopOpen fld Cn TopOpen fld
84 pnfxr +∞ *
85 84 a1i φ +∞ *
86 28 simprd φ T < X
87 23 ltpnfd φ Y < +∞
88 iccssioo T * +∞ * T < X Y < +∞ X Y T +∞
89 25 85 86 87 88 syl22anc φ X Y T +∞
90 89 21 sstrdi φ X Y
91 ax-resscn
92 90 91 sstrdi φ X Y
93 91 a1i φ
94 cncfmptc Y / x B X Y y X Y Y / x B : X Y cn
95 44 92 93 94 syl3anc φ y X Y Y / x B : X Y cn
96 cncfmptid X Y y X Y y : X Y cn
97 90 91 96 sylancl φ y X Y y : X Y cn
98 remulcl Y / x B y Y / x B y
99 82 83 95 97 91 98 cncfmpt2ss φ y X Y Y / x B y : X Y cn
100 reelprrecn
101 100 a1i φ
102 ioossicc X Y X Y
103 102 90 sstrid φ X Y
104 103 sselda φ y X Y y
105 104 recnd φ y X Y y
106 1cnd φ y X Y 1
107 simpr φ y y
108 107 recnd φ y y
109 1cnd φ y 1
110 101 dvmptid φ dy y d y = y 1
111 82 tgioo2 topGen ran . = TopOpen fld 𝑡
112 iooretop X Y topGen ran .
113 112 a1i φ X Y topGen ran .
114 101 108 109 110 103 111 82 113 dvmptres φ dy X Y y d y = y X Y 1
115 101 105 106 114 78 dvmptcmul φ dy X Y Y / x B y d y = y X Y Y / x B 1
116 78 mulid1d φ Y / x B 1 = Y / x B
117 116 mpteq2dv φ y X Y Y / x B 1 = y X Y Y / x B
118 115 117 eqtrd φ dy X Y Y / x B y d y = y X Y Y / x B
119 89 1 sseqtrrdi φ X Y S
120 119 resmptd φ y S y / x A X Y = y X Y y / x A
121 7 recnd φ x S A
122 121 fmpttd φ x S A : S
123 10 dmeqd φ dom dx S A d x = dom x S B
124 8 ralrimiva φ x S B V
125 dmmptg x S B V dom x S B = S
126 124 125 syl φ dom x S B = S
127 123 126 eqtrd φ dom dx S A d x = S
128 dvcn x S A : S S dom dx S A d x = S x S A : S cn
129 93 122 35 127 128 syl31anc φ x S A : S cn
130 cncffvrn x S A : S cn x S A : S cn x S A : S
131 91 129 130 sylancr φ x S A : S cn x S A : S
132 48 131 mpbird φ x S A : S cn
133 52 132 eqeltrrid φ y S y / x A : S cn
134 rescncf X Y S y S y / x A : S cn y S y / x A X Y : X Y cn
135 119 133 134 sylc φ y S y / x A X Y : X Y cn
136 120 135 eqeltrrd φ y X Y y / x A : X Y cn
137 54 r19.21bi φ y S y / x A
138 137 recnd φ y S y / x A
139 43 r19.21bi φ y S y / x B
140 52 oveq2i dx S A d x = dy S y / x A d y
141 10 140 41 3eqtr3g φ dy S y / x A d y = y S y / x B
142 102 119 sstrid φ X Y S
143 101 138 139 141 142 111 82 113 dvmptres φ dy X Y y / x A d y = y X Y y / x B
144 102 sseli y X Y y X Y
145 simpl φ y X Y φ
146 119 sselda φ y X Y y S
147 16 adantr φ y X Y Y S
148 4 adantr φ y X Y D
149 29 adantr φ y X Y X
150 elicc2 X Y y X Y y X y y Y
151 29 23 150 syl2anc φ y X Y y X y y Y
152 151 biimpa φ y X Y y X y y Y
153 152 simp1d φ y X Y y
154 17 adantr φ y X Y D X
155 152 simp2d φ y X Y X y
156 148 149 153 154 155 letrd φ y X Y D y
157 152 simp3d φ y X Y y Y
158 19 adantr φ y X Y Y U
159 simp2r φ y S Y S D y y Y Y U Y S
160 eleq1 k = Y k S Y S
161 160 anbi2d k = Y y S k S y S Y S
162 breq2 k = Y y k y Y
163 breq1 k = Y k U Y U
164 162 163 3anbi23d k = Y D y y k k U D y y Y Y U
165 161 164 3anbi23d k = Y φ y S k S D y y k k U φ y S Y S D y y Y Y U
166 vex k V
167 166 11 csbie k / x B = C
168 csbeq1 k = Y k / x B = Y / x B
169 167 168 syl5eqr k = Y C = Y / x B
170 169 breq1d k = Y C y / x B Y / x B y / x B
171 165 170 imbi12d k = Y φ y S k S D y y k k U C y / x B φ y S Y S D y y Y Y U Y / x B y / x B
172 nfv x φ y S k S D y y k k U
173 nfcv _ x C
174 nfcv _ x
175 173 174 39 nfbr x C y / x B
176 172 175 nfim x φ y S k S D y y k k U C y / x B
177 eleq1 x = y x S y S
178 177 anbi1d x = y x S k S y S k S
179 breq2 x = y D x D y
180 breq1 x = y x k y k
181 179 180 3anbi12d x = y D x x k k U D y y k k U
182 178 181 3anbi23d x = y φ x S k S D x x k k U φ y S k S D y y k k U
183 40 breq2d x = y C B C y / x B
184 182 183 imbi12d x = y φ x S k S D x x k k U C B φ y S k S D y y k k U C y / x B
185 176 184 13 chvarfv φ y S k S D y y k k U C y / x B
186 171 185 vtoclg Y S φ y S Y S D y y Y Y U Y / x B y / x B
187 159 186 mpcom φ y S Y S D y y Y Y U Y / x B y / x B
188 145 146 147 156 157 158 187 syl123anc φ y X Y Y / x B y / x B
189 144 188 sylan2 φ y X Y Y / x B y / x B
190 29 rexrd φ X *
191 23 rexrd φ Y *
192 lbicc2 X * Y * X Y X X Y
193 190 191 18 192 syl3anc φ X X Y
194 ubicc2 X * Y * X Y Y X Y
195 190 191 18 194 syl3anc φ Y X Y
196 oveq2 y = X Y / x B y = Y / x B X
197 oveq2 y = Y Y / x B y = Y / x B Y
198 29 23 99 118 136 143 189 193 195 18 196 62 197 46 dvle φ Y / x B Y Y / x B X Y / x A X / x A
199 81 198 eqbrtrd φ Y / x B Y X Y / x A X / x A
200 77 55 64 199 lesubd φ X / x A Y / x A Y / x B Y X
201 74 recnd φ X X Y / x B
202 45 recnd φ Y X Y / x B
203 55 recnd φ Y / x A
204 201 202 203 subsubd φ X X Y / x B Y X Y / x B Y / x A = X X Y / x B - Y X Y / x B + Y / x A
205 202 201 negsubdi2d φ Y X Y / x B X X Y / x B = X X Y / x B Y X Y / x B
206 31 recnd φ X
207 79 80 206 nnncan2d φ Y - X - X X = Y X
208 207 oveq1d φ Y - X - X X Y / x B = Y X Y / x B
209 32 recnd φ Y X
210 57 recnd φ X X
211 209 210 78 subdird φ Y - X - X X Y / x B = Y X Y / x B X X Y / x B
212 76 recnd φ Y X
213 212 78 mulcomd φ Y X Y / x B = Y / x B Y X
214 208 211 213 3eqtr3d φ Y X Y / x B X X Y / x B = Y / x B Y X
215 214 negeqd φ Y X Y / x B X X Y / x B = Y / x B Y X
216 205 215 eqtr3d φ X X Y / x B Y X Y / x B = Y / x B Y X
217 216 oveq1d φ X X Y / x B - Y X Y / x B + Y / x A = - Y / x B Y X + Y / x A
218 77 recnd φ Y / x B Y X
219 218 203 negsubdid φ Y / x B Y X Y / x A = - Y / x B Y X + Y / x A
220 217 219 eqtr4d φ X X Y / x B - Y X Y / x B + Y / x A = Y / x B Y X Y / x A
221 218 203 negsubdi2d φ Y / x B Y X Y / x A = Y / x A Y / x B Y X
222 204 220 221 3eqtrd φ X X Y / x B Y X Y / x B Y / x A = Y / x A Y / x B Y X
223 200 222 breqtrrd φ X / x A X X Y / x B Y X Y / x B Y / x A
224 64 74 56 223 lesubd φ Y X Y / x B Y / x A X X Y / x B X / x A
225 flle X X X
226 29 225 syl φ X X
227 29 31 subge0d φ 0 X X X X
228 226 227 mpbird φ 0 X X
229 58 breq2d y = X Y / x B y / x B Y / x B X / x B
230 188 ralrimiva φ y X Y Y / x B y / x B
231 229 230 193 rspcdva φ Y / x B X / x B
232 44 60 57 228 231 lemul2ad φ X X Y / x B X X X / x B
233 74 61 64 232 lesub1dd φ X X Y / x B X / x A X X X / x B X / x A
234 56 75 65 224 233 letrd φ Y X Y / x B Y / x A X X X / x B X / x A
235 56 65 73 234 leadd1dd φ Y X Y / x B - Y / x A + k = M X C X X X / x B - X / x A + k = M X C
236 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 dvfsumlem1 φ H Y = Y X Y / x B - Y / x A + k = M X C
237 29 leidd φ X X
238 190 191 12 18 19 xrletrd φ X U
239 fllep1 X X X + 1
240 29 239 syl φ X X + 1
241 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15 17 237 238 240 dvfsumlem1 φ H X = X X X / x B - X / x A + k = M X C
242 235 236 241 3brtr4d φ H Y H X
243 65 60 resubcld φ X X X / x B - X / x A - X / x B
244 56 44 resubcld φ Y X Y / x B - Y / x A - Y / x B
245 peano2rem X X X - X - 1
246 57 245 syl φ X - X - 1
247 246 60 remulcld φ X - X - 1 X / x B
248 247 64 resubcld φ X - X - 1 X / x B X / x A
249 peano2rem Y X Y - X - 1
250 32 249 syl φ Y - X - 1
251 250 60 remulcld φ Y - X - 1 X / x B
252 251 55 resubcld φ Y - X - 1 X / x B Y / x A
253 250 44 remulcld φ Y - X - 1 Y / x B
254 253 55 resubcld φ Y - X - 1 Y / x B Y / x A
255 247 recnd φ X - X - 1 X / x B
256 251 recnd φ Y - X - 1 X / x B
257 255 256 subcld φ X - X - 1 X / x B Y - X - 1 X / x B
258 257 203 addcomd φ X - X - 1 X / x B - Y - X - 1 X / x B + Y / x A = Y / x A + X - X - 1 X / x B - Y - X - 1 X / x B
259 255 256 203 subsubd φ X - X - 1 X / x B Y - X - 1 X / x B Y / x A = X - X - 1 X / x B - Y - X - 1 X / x B + Y / x A
260 203 256 255 subsub2d φ Y / x A Y - X - 1 X / x B X - X - 1 X / x B = Y / x A + X - X - 1 X / x B - Y - X - 1 X / x B
261 258 259 260 3eqtr4d φ X - X - 1 X / x B Y - X - 1 X / x B Y / x A = Y / x A Y - X - 1 X / x B X - X - 1 X / x B
262 1cnd φ 1
263 209 210 262 nnncan2d φ Y X - 1 - X - X - 1 = Y - X - X X
264 263 207 eqtrd φ Y X - 1 - X - X - 1 = Y X
265 264 oveq1d φ Y X - 1 - X - X - 1 X / x B = Y X X / x B
266 250 recnd φ Y - X - 1
267 246 recnd φ X - X - 1
268 60 recnd φ X / x B
269 266 267 268 subdird φ Y X - 1 - X - X - 1 X / x B = Y - X - 1 X / x B X - X - 1 X / x B
270 212 268 mulcomd φ Y X X / x B = X / x B Y X
271 265 269 270 3eqtr3d φ Y - X - 1 X / x B X - X - 1 X / x B = X / x B Y X
272 271 oveq2d φ Y / x A Y - X - 1 X / x B X - X - 1 X / x B = Y / x A X / x B Y X
273 261 272 eqtrd φ X - X - 1 X / x B Y - X - 1 X / x B Y / x A = Y / x A X / x B Y X
274 60 76 remulcld φ X / x B Y X
275 cncfmptc X / x B X Y y X Y X / x B : X Y cn
276 60 92 93 275 syl3anc φ y X Y X / x B : X Y cn
277 remulcl X / x B y X / x B y
278 82 83 276 97 91 277 cncfmpt2ss φ y X Y X / x B y : X Y cn
279 101 105 106 114 268 dvmptcmul φ dy X Y X / x B y d y = y X Y X / x B 1
280 268 mulid1d φ X / x B 1 = X / x B
281 280 mpteq2dv φ y X Y X / x B 1 = y X Y X / x B
282 279 281 eqtrd φ dy X Y X / x B y d y = y X Y X / x B
283 15 adantr φ y X Y X S
284 153 rexrd φ y X Y y *
285 191 adantr φ y X Y Y *
286 12 adantr φ y X Y U *
287 284 285 286 157 158 xrletrd φ y X Y y U
288 vex y V
289 eleq1 k = y k S y S
290 289 anbi2d k = y X S k S X S y S
291 breq2 k = y X k X y
292 breq1 k = y k U y U
293 291 292 3anbi23d k = y D X X k k U D X X y y U
294 290 293 3anbi23d k = y φ X S k S D X X k k U φ X S y S D X X y y U
295 csbeq1 k = y k / x B = y / x B
296 167 295 syl5eqr k = y C = y / x B
297 296 breq1d k = y C X / x B y / x B X / x B
298 294 297 imbi12d k = y φ X S k S D X X k k U C X / x B φ X S y S D X X y y U y / x B X / x B
299 simp2l φ X S k S D X X k k U X S
300 nfv x φ X S k S D X X k k U
301 nfcsb1v _ x X / x B
302 173 174 301 nfbr x C X / x B
303 300 302 nfim x φ X S k S D X X k k U C X / x B
304 eleq1 x = X x S X S
305 304 anbi1d x = X x S k S X S k S
306 breq2 x = X D x D X
307 breq1 x = X x k X k
308 306 307 3anbi12d x = X D x x k k U D X X k k U
309 305 308 3anbi23d x = X φ x S k S D x x k k U φ X S k S D X X k k U
310 csbeq1a x = X B = X / x B
311 310 breq2d x = X C B C X / x B
312 309 311 imbi12d x = X φ x S k S D x x k k U C B φ X S k S D X X k k U C X / x B
313 303 312 13 vtoclg1f X S φ X S k S D X X k k U C X / x B
314 299 313 mpcom φ X S k S D X X k k U C X / x B
315 288 298 314 vtocl φ X S y S D X X y y U y / x B X / x B
316 145 283 146 154 155 287 315 syl123anc φ y X Y y / x B X / x B
317 144 316 sylan2 φ y X Y y / x B X / x B
318 oveq2 y = X X / x B y = X / x B X
319 oveq2 y = Y X / x B y = X / x B Y
320 29 23 136 143 278 282 317 193 195 18 62 318 46 319 dvle φ Y / x A X / x A X / x B Y X / x B X
321 268 79 80 subdid φ X / x B Y X = X / x B Y X / x B X
322 320 321 breqtrrd φ Y / x A X / x A X / x B Y X
323 55 64 274 322 subled φ Y / x A X / x B Y X X / x A
324 273 323 eqbrtrd φ X - X - 1 X / x B Y - X - 1 X / x B Y / x A X / x A
325 247 252 64 324 subled φ X - X - 1 X / x B X / x A Y - X - 1 X / x B Y / x A
326 250 renegcld φ Y - X - 1
327 1red φ 1
328 23 31 327 lesubadd2d φ Y X 1 Y X + 1
329 20 328 mpbird φ Y X 1
330 32 327 suble0d φ Y - X - 1 0 Y X 1
331 329 330 mpbird φ Y - X - 1 0
332 250 le0neg1d φ Y - X - 1 0 0 Y - X - 1
333 331 332 mpbid φ 0 Y - X - 1
334 44 60 326 333 231 lemul2ad φ Y - X - 1 Y / x B Y - X - 1 X / x B
335 266 78 mulneg1d φ Y - X - 1 Y / x B = Y - X - 1 Y / x B
336 266 268 mulneg1d φ Y - X - 1 X / x B = Y - X - 1 X / x B
337 334 335 336 3brtr3d φ Y - X - 1 Y / x B Y - X - 1 X / x B
338 251 253 lenegd φ Y - X - 1 X / x B Y - X - 1 Y / x B Y - X - 1 Y / x B Y - X - 1 X / x B
339 337 338 mpbird φ Y - X - 1 X / x B Y - X - 1 Y / x B
340 251 253 55 339 lesub1dd φ Y - X - 1 X / x B Y / x A Y - X - 1 Y / x B Y / x A
341 248 252 254 325 340 letrd φ X - X - 1 X / x B X / x A Y - X - 1 Y / x B Y / x A
342 210 262 268 subdird φ X - X - 1 X / x B = X X X / x B 1 X / x B
343 268 mulid2d φ 1 X / x B = X / x B
344 343 oveq2d φ X X X / x B 1 X / x B = X X X / x B X / x B
345 342 344 eqtrd φ X - X - 1 X / x B = X X X / x B X / x B
346 345 oveq1d φ X - X - 1 X / x B X / x A = X X X / x B - X / x B - X / x A
347 209 262 78 subdird φ Y - X - 1 Y / x B = Y X Y / x B 1 Y / x B
348 78 mulid2d φ 1 Y / x B = Y / x B
349 348 oveq2d φ Y X Y / x B 1 Y / x B = Y X Y / x B Y / x B
350 347 349 eqtrd φ Y - X - 1 Y / x B = Y X Y / x B Y / x B
351 350 oveq1d φ Y - X - 1 Y / x B Y / x A = Y X Y / x B - Y / x B - Y / x A
352 341 346 351 3brtr3d φ X X X / x B - X / x B - X / x A Y X Y / x B - Y / x B - Y / x A
353 61 recnd φ X X X / x B
354 64 recnd φ X / x A
355 353 354 268 sub32d φ X X X / x B - X / x A - X / x B = X X X / x B - X / x B - X / x A
356 202 203 78 sub32d φ Y X Y / x B - Y / x A - Y / x B = Y X Y / x B - Y / x B - Y / x A
357 352 355 356 3brtr4d φ X X X / x B - X / x A - X / x B Y X Y / x B - Y / x A - Y / x B
358 243 244 73 357 leadd1dd φ X X X / x B X / x A - X / x B + k = M X C Y X Y / x B Y / x A - Y / x B + k = M X C
359 65 recnd φ X X X / x B X / x A
360 73 recnd φ k = M X C
361 359 360 268 addsubd φ X X X / x B X / x A + k = M X C - X / x B = X X X / x B X / x A - X / x B + k = M X C
362 56 recnd φ Y X Y / x B Y / x A
363 362 360 78 addsubd φ Y X Y / x B Y / x A + k = M X C - Y / x B = Y X Y / x B Y / x A - Y / x B + k = M X C
364 358 361 363 3brtr4d φ X X X / x B X / x A + k = M X C - X / x B Y X Y / x B Y / x A + k = M X C - Y / x B
365 241 oveq1d φ H X X / x B = X X X / x B X / x A + k = M X C - X / x B
366 236 oveq1d φ H Y Y / x B = Y X Y / x B Y / x A + k = M X C - Y / x B
367 364 365 366 3brtr4d φ H X X / x B H Y Y / x B
368 242 367 jca φ H Y H X H X X / x B H Y Y / x B