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Theorem dvfsumlem4

Description: Lemma for dvfsumrlim . (Contributed by Mario Carneiro, 18-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
dvfsumlem4.g G = x S k = M x C A
dvfsumlem4.0 φ x S D x x U 0 B
dvfsumlem4.1 φ X S
dvfsumlem4.2 φ Y S
dvfsumlem4.3 φ D X
dvfsumlem4.4 φ X Y
dvfsumlem4.5 φ Y U
Assertion dvfsumlem4 φ G Y G X X / 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 dvfsumlem4.g G = x S k = M x C A
15 dvfsumlem4.0 φ x S D x x U 0 B
16 dvfsumlem4.1 φ X S
17 dvfsumlem4.2 φ Y S
18 dvfsumlem4.3 φ D X
19 dvfsumlem4.4 φ X Y
20 dvfsumlem4.5 φ Y U
21 fzfid φ M Y Fin
22 9 ralrimiva φ x Z B
23 elfzuz k M Y k M
24 23 2 eleqtrrdi k M Y k Z
25 11 eleq1d x = k B C
26 25 rspccva x Z B k Z C
27 22 24 26 syl2an φ k M Y C
28 21 27 fsumrecl φ k = M Y C
29 7 ralrimiva φ x S A
30 nfcsb1v _ x Y / x A
31 30 nfel1 x Y / x A
32 csbeq1a x = Y A = Y / x A
33 32 eleq1d x = Y A Y / x A
34 31 33 rspc Y S x S A Y / x A
35 17 29 34 sylc φ Y / x A
36 28 35 resubcld φ k = M Y C Y / x A
37 nfcv _ x Y
38 nfcv _ x k = M Y C
39 nfcv _ x
40 38 39 30 nfov _ x k = M Y C Y / x A
41 fveq2 x = Y x = Y
42 41 oveq2d x = Y M x = M Y
43 42 sumeq1d x = Y k = M x C = k = M Y C
44 43 32 oveq12d x = Y k = M x C A = k = M Y C Y / x A
45 37 40 44 14 fvmptf Y S k = M Y C Y / x A G Y = k = M Y C Y / x A
46 17 36 45 syl2anc φ G Y = k = M Y C Y / x A
47 fzfid φ M X Fin
48 elfzuz k M X k M
49 48 2 eleqtrrdi k M X k Z
50 22 49 26 syl2an φ k M X C
51 47 50 fsumrecl φ k = M X C
52 nfcsb1v _ x X / x A
53 52 nfel1 x X / x A
54 csbeq1a x = X A = X / x A
55 54 eleq1d x = X A X / x A
56 53 55 rspc X S x S A X / x A
57 16 29 56 sylc φ X / x A
58 51 57 resubcld φ k = M X C X / x A
59 nfcv _ x X
60 nfcv _ x k = M X C
61 60 39 52 nfov _ x k = M X C X / x A
62 fveq2 x = X x = X
63 62 oveq2d x = X M x = M X
64 63 sumeq1d x = X k = M x C = k = M X C
65 64 54 oveq12d x = X k = M x C A = k = M X C X / x A
66 59 61 65 14 fvmptf X S k = M X C X / x A G X = k = M X C X / x A
67 16 58 66 syl2anc φ G X = k = M X C X / x A
68 46 67 oveq12d φ G Y G X = k = M Y C - Y / x A - k = M X C X / x A
69 68 fveq2d φ G Y G X = k = M Y C - Y / x A - k = M X C X / x A
70 ioossre T +∞
71 1 70 eqsstri S
72 71 a1i φ S
73 72 7 8 10 dvmptrecl φ x S B
74 73 ralrimiva φ x S B
75 nfv m B
76 nfcsb1v _ x m / x B
77 76 nfel1 x m / x B
78 csbeq1a x = m B = m / x B
79 78 eleq1d x = m B m / x B
80 75 77 79 cbvralw x S B m S m / x B
81 74 80 sylib φ m S m / x B
82 csbeq1 m = X m / x B = X / x B
83 82 eleq1d m = X m / x B X / x B
84 83 rspcv X S m S m / x B X / x B
85 16 81 84 sylc φ X / x B
86 58 85 resubcld φ k = M X C - X / x A - X / x B
87 71 16 sseldi φ X
88 reflcl X X
89 87 88 syl φ X
90 87 89 resubcld φ X X
91 90 85 remulcld φ X X X / x B
92 91 58 readdcld φ X X X / x B + k = M X C - X / x A
93 92 85 resubcld φ X X X / x B + k = M X C X / x A - X / x B
94 fracge0 X 0 X X
95 87 94 syl φ 0 X X
96 87 rexrd φ X *
97 71 17 sseldi φ Y
98 97 rexrd φ Y *
99 96 98 12 19 20 xrletrd φ X U
100 16 18 99 3jca φ X S D X X U
101 simpr1 φ X S D X X U X S
102 nfv x φ X S D X X U
103 nfcv _ x 0
104 nfcv _ x
105 nfcsb1v _ x X / x B
106 103 104 105 nfbr x 0 X / x B
107 102 106 nfim x φ X S D X X U 0 X / x B
108 eleq1 x = X x S X S
109 breq2 x = X D x D X
110 breq1 x = X x U X U
111 108 109 110 3anbi123d x = X x S D x x U X S D X X U
112 111 anbi2d x = X φ x S D x x U φ X S D X X U
113 csbeq1a x = X B = X / x B
114 113 breq2d x = X 0 B 0 X / x B
115 112 114 imbi12d x = X φ x S D x x U 0 B φ X S D X X U 0 X / x B
116 107 115 15 vtoclg1f X S φ X S D X X U 0 X / x B
117 101 116 mpcom φ X S D X X U 0 X / x B
118 100 117 mpdan φ 0 X / x B
119 90 85 95 118 mulge0d φ 0 X X X / x B
120 58 91 addge02d φ 0 X X X / x B k = M X C X / x A X X X / x B + k = M X C - X / x A
121 119 120 mpbid φ k = M X C X / x A X X X / x B + k = M X C - X / x A
122 58 92 85 121 lesub1dd φ k = M X C - X / x A - X / x B X X X / x B + k = M X C X / x A - X / x B
123 reflcl Y Y
124 97 123 syl φ Y
125 97 124 resubcld φ Y Y
126 csbeq1 m = Y m / x B = Y / x B
127 126 eleq1d m = Y m / x B Y / x B
128 127 rspcv Y S m S m / x B Y / x B
129 17 81 128 sylc φ Y / x B
130 125 129 remulcld φ Y Y Y / x B
131 130 36 readdcld φ Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A
132 131 129 resubcld φ Y Y Y / x B + k = M Y C Y / x A - Y / x B
133 eqid x S x x B + k = M x C - A = x S x x B + k = M x C - A
134 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 133 16 17 18 19 20 dvfsumlem3 φ x S x x B + k = M x C - A Y x S x x B + k = M x C - A X x S x x B + k = M x C - A X X / x B x S x x B + k = M x C - A Y Y / x B
135 134 simprd φ x S x x B + k = M x C - A X X / x B x S x x B + k = M x C - A Y Y / x B
136 nfcv _ x X X
137 nfcv _ x ×
138 136 137 105 nfov _ x X X X / x B
139 nfcv _ x +
140 138 139 61 nfov _ x X X X / x B + k = M X C - X / x A
141 id x = X x = X
142 141 62 oveq12d x = X x x = X X
143 142 113 oveq12d x = X x x B = X X X / x B
144 143 65 oveq12d x = X x x B + k = M x C - A = X X X / x B + k = M X C - X / x A
145 59 140 144 133 fvmptf X S X X X / x B + k = M X C - X / x A x S x x B + k = M x C - A X = X X X / x B + k = M X C - X / x A
146 16 92 145 syl2anc φ x S x x B + k = M x C - A X = X X X / x B + k = M X C - X / x A
147 146 oveq1d φ x S x x B + k = M x C - A X X / x B = X X X / x B + k = M X C X / x A - X / x B
148 nfcv _ x Y Y
149 nfcsb1v _ x Y / x B
150 148 137 149 nfov _ x Y Y Y / x B
151 150 139 40 nfov _ x Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A
152 id x = Y x = Y
153 152 41 oveq12d x = Y x x = Y Y
154 csbeq1a x = Y B = Y / x B
155 153 154 oveq12d x = Y x x B = Y Y Y / x B
156 155 44 oveq12d x = Y x x B + k = M x C - A = Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A
157 37 151 156 133 fvmptf Y S Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A x S x x B + k = M x C - A Y = Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A
158 17 131 157 syl2anc φ x S x x B + k = M x C - A Y = Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A
159 158 oveq1d φ x S x x B + k = M x C - A Y Y / x B = Y Y Y / x B + k = M Y C Y / x A - Y / x B
160 135 147 159 3brtr3d φ X X X / x B + k = M X C X / x A - X / x B Y Y Y / x B + k = M Y C Y / x A - Y / x B
161 36 recnd φ k = M Y C Y / x A
162 129 recnd φ Y / x B
163 130 recnd φ Y Y Y / x B
164 161 162 163 subsub3d φ k = M Y C - Y / x A - Y / x B Y Y Y / x B = k = M Y C Y / x A + Y Y Y / x B - Y / x B
165 161 163 addcomd φ k = M Y C - Y / x A + Y Y Y / x B = Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A
166 165 oveq1d φ k = M Y C Y / x A + Y Y Y / x B - Y / x B = Y Y Y / x B + k = M Y C Y / x A - Y / x B
167 164 166 eqtrd φ k = M Y C - Y / x A - Y / x B Y Y Y / x B = Y Y Y / x B + k = M Y C Y / x A - Y / x B
168 1red φ 1
169 4 87 97 18 19 letrd φ D Y
170 17 169 20 3jca φ Y S D Y Y U
171 simpr1 φ Y S D Y Y U Y S
172 nfv x φ Y S D Y Y U
173 103 104 149 nfbr x 0 Y / x B
174 172 173 nfim x φ Y S D Y Y U 0 Y / x B
175 eleq1 x = Y x S Y S
176 breq2 x = Y D x D Y
177 breq1 x = Y x U Y U
178 175 176 177 3anbi123d x = Y x S D x x U Y S D Y Y U
179 178 anbi2d x = Y φ x S D x x U φ Y S D Y Y U
180 154 breq2d x = Y 0 B 0 Y / x B
181 179 180 imbi12d x = Y φ x S D x x U 0 B φ Y S D Y Y U 0 Y / x B
182 174 181 15 vtoclg1f Y S φ Y S D Y Y U 0 Y / x B
183 171 182 mpcom φ Y S D Y Y U 0 Y / x B
184 170 183 mpdan φ 0 Y / x B
185 fracle1 Y Y Y 1
186 97 185 syl φ Y Y 1
187 125 168 129 184 186 lemul1ad φ Y Y Y / x B 1 Y / x B
188 162 mulid2d φ 1 Y / x B = Y / x B
189 187 188 breqtrd φ Y Y Y / x B Y / x B
190 129 130 subge0d φ 0 Y / x B Y Y Y / x B Y Y Y / x B Y / x B
191 189 190 mpbird φ 0 Y / x B Y Y Y / x B
192 129 130 resubcld φ Y / x B Y Y Y / x B
193 36 192 subge02d φ 0 Y / x B Y Y Y / x B k = M Y C - Y / x A - Y / x B Y Y Y / x B k = M Y C Y / x A
194 191 193 mpbid φ k = M Y C - Y / x A - Y / x B Y Y Y / x B k = M Y C Y / x A
195 167 194 eqbrtrrd φ Y Y Y / x B + k = M Y C Y / x A - Y / x B k = M Y C Y / x A
196 93 132 36 160 195 letrd φ X X X / x B + k = M X C X / x A - X / x B k = M Y C Y / x A
197 86 93 36 122 196 letrd φ k = M X C - X / x A - X / x B k = M Y C Y / x A
198 85 58 readdcld φ X / x B + k = M X C - X / x A
199 fracge0 Y 0 Y Y
200 97 199 syl φ 0 Y Y
201 125 129 200 184 mulge0d φ 0 Y Y Y / x B
202 36 130 addge02d φ 0 Y Y Y / x B k = M Y C Y / x A Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A
203 201 202 mpbid φ k = M Y C Y / x A Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A
204 134 simpld φ x S x x B + k = M x C - A Y x S x x B + k = M x C - A X
205 204 158 146 3brtr3d φ Y Y Y / x B + k = M Y C - Y / x A X X X / x B + k = M X C - X / x A
206 36 131 92 203 205 letrd φ k = M Y C Y / x A X X X / x B + k = M X C - X / x A
207 fracle1 X X X 1
208 87 207 syl φ X X 1
209 90 168 85 118 208 lemul1ad φ X X X / x B 1 X / x B
210 85 recnd φ X / x B
211 210 mulid2d φ 1 X / x B = X / x B
212 209 211 breqtrd φ X X X / x B X / x B
213 91 85 58 212 leadd1dd φ X X X / x B + k = M X C - X / x A X / x B + k = M X C - X / x A
214 36 92 198 206 213 letrd φ k = M Y C Y / x A X / x B + k = M X C - X / x A
215 58 recnd φ k = M X C X / x A
216 210 215 addcomd φ X / x B + k = M X C - X / x A = k = M X C - X / x A + X / x B
217 214 216 breqtrd φ k = M Y C Y / x A k = M X C - X / x A + X / x B
218 36 58 85 absdifled φ k = M Y C - Y / x A - k = M X C X / x A X / x B k = M X C - X / x A - X / x B k = M Y C Y / x A k = M Y C Y / x A k = M X C - X / x A + X / x B
219 197 217 218 mpbir2and φ k = M Y C - Y / x A - k = M X C X / x A X / x B
220 69 219 eqbrtrd φ G Y G X X / x B