Metamath Proof Explorer


Theorem pserulm

Description: If S is a region contained in a circle of radius M < R , then the sequence of partial sums of the infinite series converges uniformly on S . (Contributed by Mario Carneiro, 26-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses pserf.g G=xn0Anxn
pserf.f F=ySj0Gyj
pserf.a φA:0
pserf.r R=supr|seq0+Grdom*<
pserulm.h H=i0ySseq0+Gyi
pserulm.m φM
pserulm.l φM<R
pserulm.y φSabs-10M
Assertion pserulm φHuSF

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pserf.g G=xn0Anxn
2 pserf.f F=ySj0Gyj
3 pserf.a φA:0
4 pserf.r R=supr|seq0+Grdom*<
5 pserulm.h H=i0ySseq0+Gyi
6 pserulm.m φM
7 pserulm.l φM<R
8 pserulm.y φSabs-10M
9 8 adantr φM<0Sabs-10M
10 0xr 0*
11 6 rexrd φM*
12 icc0 0*M*0M=M<0
13 10 11 12 sylancr φ0M=M<0
14 13 biimpar φM<00M=
15 14 imaeq2d φM<0abs-10M=abs-1
16 ima0 abs-1=
17 15 16 eqtrdi φM<0abs-10M=
18 9 17 sseqtrd φM<0S
19 ss0 SS=
20 18 19 syl φM<0S=
21 nn0uz 0=0
22 0zd φ0
23 0zd φyS0
24 3 adantr φySA:0
25 cnvimass abs-10Mdomabs
26 absf abs:
27 26 fdmi domabs=
28 25 27 sseqtri abs-10M
29 8 28 sstrdi φS
30 29 sselda φySy
31 1 24 30 psergf φySGy:0
32 31 ffvelcdmda φySj0Gyj
33 21 23 32 serf φySseq0+Gy:0
34 33 ffvelcdmda φySi0seq0+Gyi
35 34 an32s φi0ySseq0+Gyi
36 35 fmpttd φi0ySseq0+Gyi:S
37 cnex V
38 ssexg SVSV
39 29 37 38 sylancl φSV
40 39 adantr φi0SV
41 elmapg VSVySseq0+GyiSySseq0+Gyi:S
42 37 40 41 sylancr φi0ySseq0+GyiSySseq0+Gyi:S
43 36 42 mpbird φi0ySseq0+GyiS
44 43 5 fmptd φH:0S
45 eqidd φySj0Gyj=Gyj
46 8 sselda φySyabs-10M
47 ffn abs:absFn
48 elpreima absFnyabs-10Myy0M
49 26 47 48 mp2b yabs-10Myy0M
50 46 49 sylib φySyy0M
51 50 simprd φySy0M
52 0re 0
53 6 adantr φySM
54 elicc2 0My0My0yyM
55 52 53 54 sylancr φySy0My0yyM
56 51 55 mpbid φySy0yyM
57 56 simp1d φySy
58 57 rexrd φySy*
59 11 adantr φySM*
60 iccssxr 0+∞*
61 1 3 4 radcnvcl φR0+∞
62 60 61 sselid φR*
63 62 adantr φySR*
64 56 simp3d φySyM
65 7 adantr φySM<R
66 58 59 63 64 65 xrlelttrd φySy<R
67 1 24 4 30 66 radcnvlt2 φySseq0+Gydom
68 21 23 45 32 67 isumcl φySj0Gyj
69 68 2 fmptd φF:S
70 21 22 44 69 ulm0 φS=HuSF
71 20 70 syldan φM<0HuSF
72 simpr φi0i0
73 72 21 eleqtrdi φi0i0
74 eqid m0wSGwm=m0wSGwm
75 fveq2 w=yGw=Gy
76 75 fveq1d w=yGwm=Gym
77 76 cbvmptv wSGwm=ySGym
78 fveq2 m=kGym=Gyk
79 78 mpteq2dv m=kySGym=ySGyk
80 77 79 eqtrid m=kwSGwm=ySGyk
81 elfznn0 k0ik0
82 81 adantl φi0k0ik0
83 39 ad2antrr φi0k0iSV
84 83 mptexd φi0k0iySGykV
85 74 80 82 84 fvmptd3 φi0k0im0wSGwmk=ySGyk
86 40 73 85 seqof φi0seq0f+m0wSGwmi=ySseq0+Gyi
87 86 eqcomd φi0ySseq0+Gyi=seq0f+m0wSGwmi
88 87 mpteq2dva φi0ySseq0+Gyi=i0seq0f+m0wSGwmi
89 0z 0
90 seqfn 0seq0f+m0wSGwmFn0
91 89 90 ax-mp seq0f+m0wSGwmFn0
92 21 fneq2i seq0f+m0wSGwmFn0seq0f+m0wSGwmFn0
93 91 92 mpbir seq0f+m0wSGwmFn0
94 dffn5 seq0f+m0wSGwmFn0seq0f+m0wSGwm=i0seq0f+m0wSGwmi
95 93 94 mpbi seq0f+m0wSGwm=i0seq0f+m0wSGwmi
96 88 5 95 3eqtr4g φH=seq0f+m0wSGwm
97 96 adantr φ0MH=seq0f+m0wSGwm
98 0zd φ0M0
99 39 adantr φ0MSV
100 3 adantr φwSA:0
101 29 sselda φwSw
102 1 100 101 psergf φwSGw:0
103 102 ffvelcdmda φwSm0Gwm
104 103 an32s φm0wSGwm
105 104 fmpttd φm0wSGwm:S
106 39 adantr φm0SV
107 elmapg VSVwSGwmSwSGwm:S
108 37 106 107 sylancr φm0wSGwmSwSGwm:S
109 105 108 mpbird φm0wSGwmS
110 109 fmpttd φm0wSGwm:0S
111 110 adantr φ0Mm0wSGwm:0S
112 fex abs:VabsV
113 26 37 112 mp2an absV
114 fvex GMV
115 113 114 coex absGMV
116 115 a1i φ0MabsGMV
117 3 adantr φ0MA:0
118 6 adantr φ0MM
119 118 recnd φ0MM
120 1 117 119 psergf φ0MGM:0
121 fco abs:GM:0absGM:0
122 26 120 121 sylancr φ0MabsGM:0
123 122 ffvelcdmda φ0Mk0absGMk
124 29 ad2antrr φ0Mk0zSS
125 simprr φ0Mk0zSzS
126 124 125 sseldd φ0Mk0zSz
127 simprl φ0Mk0zSk0
128 126 127 expcld φ0Mk0zSzk
129 128 abscld φ0Mk0zSzk
130 119 adantr φ0Mk0zSM
131 130 127 expcld φ0Mk0zSMk
132 131 abscld φ0Mk0zSMk
133 3 ad2antrr φ0Mk0zSA:0
134 133 127 ffvelcdmd φ0Mk0zSAk
135 134 abscld φ0Mk0zSAk
136 134 absge0d φ0Mk0zS0Ak
137 126 abscld φ0Mk0zSz
138 6 ad2antrr φ0Mk0zSM
139 126 absge0d φ0Mk0zS0z
140 fveq2 y=zy=z
141 140 breq1d y=zyMzM
142 64 ralrimiva φySyM
143 142 ad2antrr φ0Mk0zSySyM
144 141 143 125 rspcdva φ0Mk0zSzM
145 leexp1a zMk00zzMzkMk
146 137 138 127 139 144 145 syl32anc φ0Mk0zSzkMk
147 126 127 absexpd φ0Mk0zSzk=zk
148 130 127 absexpd φ0Mk0zSMk=Mk
149 absid M0MM=M
150 6 149 sylan φ0MM=M
151 150 adantr φ0Mk0zSM=M
152 151 oveq1d φ0Mk0zSMk=Mk
153 148 152 eqtrd φ0Mk0zSMk=Mk
154 146 147 153 3brtr4d φ0Mk0zSzkMk
155 129 132 135 136 154 lemul2ad φ0Mk0zSAkzkAkMk
156 134 128 absmuld φ0Mk0zSAkzk=Akzk
157 134 131 absmuld φ0Mk0zSAkMk=AkMk
158 155 156 157 3brtr4d φ0Mk0zSAkzkAkMk
159 39 ad2antrr φ0Mk0zSSV
160 159 mptexd φ0Mk0zSySGykV
161 74 80 127 160 fvmptd3 φ0Mk0zSm0wSGwmk=ySGyk
162 161 fveq1d φ0Mk0zSm0wSGwmkz=ySGykz
163 fveq2 y=zGy=Gz
164 163 fveq1d y=zGyk=Gzk
165 eqid ySGyk=ySGyk
166 fvex GzkV
167 164 165 166 fvmpt zSySGykz=Gzk
168 167 ad2antll φ0Mk0zSySGykz=Gzk
169 1 pserval2 zk0Gzk=Akzk
170 126 127 169 syl2anc φ0Mk0zSGzk=Akzk
171 162 168 170 3eqtrd φ0Mk0zSm0wSGwmkz=Akzk
172 171 fveq2d φ0Mk0zSm0wSGwmkz=Akzk
173 120 adantr φ0Mk0zSGM:0
174 fvco3 GM:0k0absGMk=GMk
175 173 127 174 syl2anc φ0Mk0zSabsGMk=GMk
176 1 pserval2 Mk0GMk=AkMk
177 130 127 176 syl2anc φ0Mk0zSGMk=AkMk
178 177 fveq2d φ0Mk0zSGMk=AkMk
179 175 178 eqtrd φ0Mk0zSabsGMk=AkMk
180 158 172 179 3brtr4d φ0Mk0zSm0wSGwmkzabsGMk
181 7 adantr φ0MM<R
182 150 181 eqbrtrd φ0MM<R
183 id i=mi=m
184 2fveq3 i=mGMi=GMm
185 183 184 oveq12d i=miGMi=mGMm
186 185 cbvmptv i0iGMi=m0mGMm
187 1 117 4 119 182 186 radcnvlt1 φ0Mseq0+i0iGMidomseq0+absGMdom
188 187 simprd φ0Mseq0+absGMdom
189 21 98 99 111 116 123 180 188 mtest φ0Mseq0f+m0wSGwmdomuS
190 97 189 eqeltrd φ0MHdomuS
191 simpr φHuSfHuSf
192 ulmcl HuSff:S
193 192 adantl φHuSff:S
194 193 feqmptd φHuSff=ySfy
195 0zd φHuSfyS0
196 eqidd φHuSfySj0Gyj=Gyj
197 31 adantlr φHuSfySGy:0
198 197 ffvelcdmda φHuSfySj0Gyj
199 44 ad2antrr φHuSfySH:0S
200 simpr φHuSfySyS
201 seqex seq0+GyV
202 201 a1i φHuSfySseq0+GyV
203 simpr φHuSfySi0i0
204 39 ad3antrrr φHuSfySi0SV
205 204 mptexd φHuSfySi0ySseq0+GyiV
206 5 fvmpt2 i0ySseq0+GyiVHi=ySseq0+Gyi
207 203 205 206 syl2anc φHuSfySi0Hi=ySseq0+Gyi
208 207 fveq1d φHuSfySi0Hiy=ySseq0+Gyiy
209 simplr φHuSfySi0yS
210 fvex seq0+GyiV
211 eqid ySseq0+Gyi=ySseq0+Gyi
212 211 fvmpt2 ySseq0+GyiVySseq0+Gyiy=seq0+Gyi
213 209 210 212 sylancl φHuSfySi0ySseq0+Gyiy=seq0+Gyi
214 208 213 eqtrd φHuSfySi0Hiy=seq0+Gyi
215 simplr φHuSfySHuSf
216 21 195 199 200 202 214 215 ulmclm φHuSfySseq0+Gyfy
217 21 195 196 198 216 isumclim φHuSfySj0Gyj=fy
218 217 mpteq2dva φHuSfySj0Gyj=ySfy
219 2 218 eqtrid φHuSfF=ySfy
220 194 219 eqtr4d φHuSff=F
221 191 220 breqtrd φHuSfHuSF
222 221 ex φHuSfHuSF
223 222 exlimdv φfHuSfHuSF
224 eldmg HdomuSHdomuSfHuSf
225 224 ibi HdomuSfHuSf
226 223 225 impel φHdomuSHuSF
227 190 226 syldan φ0MHuSF
228 0red φ0
229 71 227 6 228 ltlecasei φHuSF