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Theorem fsumo1

Description: The finite sum of eventually bounded functions (where the index set B does not depend on x ) is eventually bounded. (Contributed by Mario Carneiro, 30-Apr-2016) (Proof shortened by Mario Carneiro, 22-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses fsumo1.1 ⊢ φ → A ⊆ ℝ
fsumo1.2 ⊢ φ → B ∈ Fin
fsumo1.3 ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ k ∈ B → C ∈ V
fsumo1.4 ⊢ φ ∧ k ∈ B → x ∈ A ⟼ C ∈ 𝑂⁡1
Assertion fsumo1 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ B C ∈ 𝑂⁡1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fsumo1.1 ⊢ φ → A ⊆ ℝ
2 fsumo1.2 ⊢ φ → B ∈ Fin
3 fsumo1.3 ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ k ∈ B → C ∈ V
4 fsumo1.4 ⊢ φ ∧ k ∈ B → x ∈ A ⟼ C ∈ 𝑂⁡1
5 ssid ⊢ B ⊆ B
6 sseq1 ⊢ w = ∅ → w ⊆ B ↔ ∅ ⊆ B
7 sumeq1 ⊢ w = ∅ → ∑ k ∈ w C = ∑ k ∈ ∅ C
8 sum0 ⊢ ∑ k ∈ ∅ C = 0
9 7 8 eqtrdi ⊢ w = ∅ → ∑ k ∈ w C = 0
10 9 mpteq2dv ⊢ w = ∅ → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C = x ∈ A ⟼ 0
11 10 eleq1d ⊢ w = ∅ → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C ∈ 𝑂⁡1 ↔ x ∈ A ⟼ 0 ∈ 𝑂⁡1
12 6 11 imbi12d ⊢ w = ∅ → w ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C ∈ 𝑂⁡1 ↔ ∅ ⊆ B → x ∈ A ⟼ 0 ∈ 𝑂⁡1
13 12 imbi2d ⊢ w = ∅ → φ → w ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C ∈ 𝑂⁡1 ↔ φ → ∅ ⊆ B → x ∈ A ⟼ 0 ∈ 𝑂⁡1
14 sseq1 ⊢ w = y → w ⊆ B ↔ y ⊆ B
15 sumeq1 ⊢ w = y → ∑ k ∈ w C = ∑ k ∈ y C
16 15 mpteq2dv ⊢ w = y → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C = x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C
17 16 eleq1d ⊢ w = y → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C ∈ 𝑂⁡1 ↔ x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1
18 14 17 imbi12d ⊢ w = y → w ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C ∈ 𝑂⁡1 ↔ y ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1
19 18 imbi2d ⊢ w = y → φ → w ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C ∈ 𝑂⁡1 ↔ φ → y ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1
20 sseq1 ⊢ w = y ∪ z → w ⊆ B ↔ y ∪ z ⊆ B
21 sumeq1 ⊢ w = y ∪ z → ∑ k ∈ w C = ∑ k ∈ y ∪ z C
22 21 mpteq2dv ⊢ w = y ∪ z → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C = x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C
23 22 eleq1d ⊢ w = y ∪ z → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C ∈ 𝑂⁡1 ↔ x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C ∈ 𝑂⁡1
24 20 23 imbi12d ⊢ w = y ∪ z → w ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C ∈ 𝑂⁡1 ↔ y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C ∈ 𝑂⁡1
25 24 imbi2d ⊢ w = y ∪ z → φ → w ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C ∈ 𝑂⁡1 ↔ φ → y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C ∈ 𝑂⁡1
26 sseq1 ⊢ w = B → w ⊆ B ↔ B ⊆ B
27 sumeq1 ⊢ w = B → ∑ k ∈ w C = ∑ k ∈ B C
28 27 mpteq2dv ⊢ w = B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C = x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ B C
29 28 eleq1d ⊢ w = B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C ∈ 𝑂⁡1 ↔ x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ B C ∈ 𝑂⁡1
30 26 29 imbi12d ⊢ w = B → w ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C ∈ 𝑂⁡1 ↔ B ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ B C ∈ 𝑂⁡1
31 30 imbi2d ⊢ w = B → φ → w ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ w C ∈ 𝑂⁡1 ↔ φ → B ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ B C ∈ 𝑂⁡1
32 0cn ⊢ 0 ∈ ℂ
33 o1const ⊢ A ⊆ ℝ ∧ 0 ∈ ℂ → x ∈ A ⟼ 0 ∈ 𝑂⁡1
34 1 32 33 sylancl ⊢ φ → x ∈ A ⟼ 0 ∈ 𝑂⁡1
35 34 a1d ⊢ φ → ∅ ⊆ B → x ∈ A ⟼ 0 ∈ 𝑂⁡1
36 ssun1 ⊢ y ⊆ y ∪ z
37 sstr ⊢ y ⊆ y ∪ z ∧ y ∪ z ⊆ B → y ⊆ B
38 36 37 mpan ⊢ y ∪ z ⊆ B → y ⊆ B
39 38 imim1i ⊢ y ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 → y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1
40 simprl ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → ¬ z ∈ y
41 disjsn ⊢ y ∩ z = ∅ ↔ ¬ z ∈ y
42 40 41 sylibr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → y ∩ z = ∅
43 42 adantr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A → y ∩ z = ∅
44 eqidd ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A → y ∪ z = y ∪ z
45 2 adantr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → B ∈ Fin
46 simprr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → y ∪ z ⊆ B
47 45 46 ssfid ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → y ∪ z ∈ Fin
48 47 adantr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A → y ∪ z ∈ Fin
49 46 sselda ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ k ∈ y ∪ z → k ∈ B
50 49 adantlr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A ∧ k ∈ y ∪ z → k ∈ B
51 3 anass1rs ⊢ φ ∧ k ∈ B ∧ x ∈ A → C ∈ V
52 51 4 o1mptrcl ⊢ φ ∧ k ∈ B ∧ x ∈ A → C ∈ ℂ
53 52 an32s ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ k ∈ B → C ∈ ℂ
54 53 adantllr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A ∧ k ∈ B → C ∈ ℂ
55 50 54 syldan ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A ∧ k ∈ y ∪ z → C ∈ ℂ
56 43 44 48 55 fsumsplit ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A → ∑ k ∈ y ∪ z C = ∑ k ∈ y C + ∑ k ∈ z C
57 csbeq1a ⊢ k = w → C = ⦋ w / k⦌ C
58 nfcv ⊢ Ⅎ _ w C
59 nfcsb1v ⊢ Ⅎ _ k ⦋ w / k⦌ C
60 57 58 59 cbvsum ⊢ ∑ k ∈ z C = ∑ w ∈ z ⦋ w / k⦌ C
61 46 unssbd ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → z ⊆ B
62 vex ⊢ z ∈ V
63 62 snss ⊢ z ∈ B ↔ z ⊆ B
64 61 63 sylibr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → z ∈ B
65 64 adantr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A → z ∈ B
66 54 ralrimiva ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A → ∀ k ∈ B C ∈ ℂ
67 nfcsb1v ⊢ Ⅎ _ k ⦋ z / k⦌ C
68 67 nfel1 ⊢ Ⅎ k ⦋ z / k⦌ C ∈ ℂ
69 csbeq1a ⊢ k = z → C = ⦋ z / k⦌ C
70 69 eleq1d ⊢ k = z → C ∈ ℂ ↔ ⦋ z / k⦌ C ∈ ℂ
71 68 70 rspc ⊢ z ∈ B → ∀ k ∈ B C ∈ ℂ → ⦋ z / k⦌ C ∈ ℂ
72 65 66 71 sylc ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A → ⦋ z / k⦌ C ∈ ℂ
73 csbeq1 ⊢ w = z → ⦋ w / k⦌ C = ⦋ z / k⦌ C
74 73 sumsn ⊢ z ∈ B ∧ ⦋ z / k⦌ C ∈ ℂ → ∑ w ∈ z ⦋ w / k⦌ C = ⦋ z / k⦌ C
75 65 72 74 syl2anc ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A → ∑ w ∈ z ⦋ w / k⦌ C = ⦋ z / k⦌ C
76 60 75 eqtrid ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A → ∑ k ∈ z C = ⦋ z / k⦌ C
77 76 oveq2d ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A → ∑ k ∈ y C + ∑ k ∈ z C = ∑ k ∈ y C + ⦋ z / k⦌ C
78 56 77 eqtrd ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A → ∑ k ∈ y ∪ z C = ∑ k ∈ y C + ⦋ z / k⦌ C
79 78 mpteq2dva ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C = x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C + ⦋ z / k⦌ C
80 1 adantr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → A ⊆ ℝ
81 reex ⊢ ℝ ∈ V
82 81 ssex ⊢ A ⊆ ℝ → A ∈ V
83 80 82 syl ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → A ∈ V
84 sumex ⊢ ∑ k ∈ y C ∈ V
85 84 a1i ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A → ∑ k ∈ y C ∈ V
86 eqidd ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C = x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C
87 eqidd ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C = x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C
88 83 85 72 86 87 offval2 ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C + f x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C = x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C + ⦋ z / k⦌ C
89 79 88 eqtr4d ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C = x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C + f x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C
90 89 adantr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C = x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C + f x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C
91 id ⊢ x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1
92 4 ralrimiva ⊢ φ → ∀ k ∈ B x ∈ A ⟼ C ∈ 𝑂⁡1
93 92 adantr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → ∀ k ∈ B x ∈ A ⟼ C ∈ 𝑂⁡1
94 nfcv ⊢ Ⅎ _ k A
95 94 67 nfmpt ⊢ Ⅎ _ k x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C
96 95 nfel1 ⊢ Ⅎ k x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C ∈ 𝑂⁡1
97 69 mpteq2dv ⊢ k = z → x ∈ A ⟼ C = x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C
98 97 eleq1d ⊢ k = z → x ∈ A ⟼ C ∈ 𝑂⁡1 ↔ x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C ∈ 𝑂⁡1
99 96 98 rspc ⊢ z ∈ B → ∀ k ∈ B x ∈ A ⟼ C ∈ 𝑂⁡1 → x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C ∈ 𝑂⁡1
100 64 93 99 sylc ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C ∈ 𝑂⁡1
101 o1add ⊢ x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 ∧ x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C ∈ 𝑂⁡1 → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C + f x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C ∈ 𝑂⁡1
102 91 100 101 syl2anr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C + f x ∈ A ⟼ ⦋ z / k⦌ C ∈ 𝑂⁡1
103 90 102 eqeltrd ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B ∧ x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C ∈ 𝑂⁡1
104 103 ex ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C ∈ 𝑂⁡1
105 104 expr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y → y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C ∈ 𝑂⁡1
106 105 a2d ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y → y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 → y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C ∈ 𝑂⁡1
107 39 106 syl5 ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y → y ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 → y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C ∈ 𝑂⁡1
108 107 expcom ⊢ ¬ z ∈ y → φ → y ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 → y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C ∈ 𝑂⁡1
109 108 a2d ⊢ ¬ z ∈ y → φ → y ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 → φ → y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C ∈ 𝑂⁡1
110 109 adantl ⊢ y ∈ Fin ∧ ¬ z ∈ y → φ → y ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y C ∈ 𝑂⁡1 → φ → y ∪ z ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z C ∈ 𝑂⁡1
111 13 19 25 31 35 110 findcard2s ⊢ B ∈ Fin → φ → B ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ B C ∈ 𝑂⁡1
112 2 111 mpcom ⊢ φ → B ⊆ B → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ B C ∈ 𝑂⁡1
113 5 112 mpi ⊢ φ → x ∈ A ⟼ ∑ k ∈ B C ∈ 𝑂⁡1