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Theorem sge0fsum

Description: The arbitrary sum of a finite set of nonnegative extended real numbers is equal to the sum of those numbers, when none of them is +oo (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020)

Ref Expression
Hypotheses sge0fsum.x ⊢ φ → X ∈ Fin
sge0fsum.f ⊢ φ → F : X ⟶ 0 +∞
Assertion sge0fsum ⊢ φ → sum^ ⁡ F = ∑ x ∈ X F ⁡ x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sge0fsum.x ⊢ φ → X ∈ Fin
2 sge0fsum.f ⊢ φ → F : X ⟶ 0 +∞
3 2 fge0icoicc ⊢ φ → F : X ⟶ 0 +∞
4 1 3 sge0xrcl ⊢ φ → sum^ ⁡ F ∈ ℝ *
5 rge0ssre ⊢ 0 +∞ ⊆ ℝ
6 2 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ x ∈ X → F ⁡ x ∈ 0 +∞
7 5 6 sselid ⊢ φ ∧ x ∈ X → F ⁡ x ∈ ℝ
8 1 7 fsumrecl ⊢ φ → ∑ x ∈ X F ⁡ x ∈ ℝ
9 8 rexrd ⊢ φ → ∑ x ∈ X F ⁡ x ∈ ℝ *
10 1 2 sge0reval ⊢ φ → sum^ ⁡ F = sup ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x ℝ * <
11 simpr ⊢ φ ∧ w ∈ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x → w ∈ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x
12 vex ⊢ w ∈ V
13 12 a1i ⊢ φ ∧ w ∈ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x → w ∈ V
14 eqid ⊢ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x = y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x
15 14 elrnmpt ⊢ w ∈ V → w ∈ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x ↔ ∃ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin w = ∑ x ∈ y F ⁡ x
16 13 15 syl ⊢ φ ∧ w ∈ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x → w ∈ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x ↔ ∃ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin w = ∑ x ∈ y F ⁡ x
17 11 16 mpbid ⊢ φ ∧ w ∈ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x → ∃ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin w = ∑ x ∈ y F ⁡ x
18 simp3 ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ w = ∑ x ∈ y F ⁡ x → w = ∑ x ∈ y F ⁡ x
19 1 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin → X ∈ Fin
20 2 fge0npnf ⊢ φ → ¬ +∞ ∈ ran ⁡ F
21 3 20 fge0iccre ⊢ φ → F : X ⟶ ℝ
22 21 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin → F : X ⟶ ℝ
23 22 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ x ∈ X → F : X ⟶ ℝ
24 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ x ∈ X → x ∈ X
25 23 24 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ x ∈ X → F ⁡ x ∈ ℝ
26 0xr ⊢ 0 ∈ ℝ *
27 26 a1i ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ x ∈ X → 0 ∈ ℝ *
28 pnfxr ⊢ +∞ ∈ ℝ *
29 28 a1i ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ x ∈ X → +∞ ∈ ℝ *
30 3 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin → F : X ⟶ 0 +∞
31 30 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ x ∈ X → F ⁡ x ∈ 0 +∞
32 iccgelb ⊢ 0 ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * ∧ F ⁡ x ∈ 0 +∞ → 0 ≤ F ⁡ x
33 27 29 31 32 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ x ∈ X → 0 ≤ F ⁡ x
34 elinel1 ⊢ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin → y ∈ 𝒫 X
35 elpwi ⊢ y ∈ 𝒫 X → y ⊆ X
36 34 35 syl ⊢ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin → y ⊆ X
37 36 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin → y ⊆ X
38 19 25 33 37 fsumless ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin → ∑ x ∈ y F ⁡ x ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x
39 38 3adant3 ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ w = ∑ x ∈ y F ⁡ x → ∑ x ∈ y F ⁡ x ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x
40 18 39 eqbrtrd ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ w = ∑ x ∈ y F ⁡ x → w ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x
41 40 3exp ⊢ φ → y ∈ 𝒫 X ∩ Fin → w = ∑ x ∈ y F ⁡ x → w ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x
42 41 rexlimdv ⊢ φ → ∃ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin w = ∑ x ∈ y F ⁡ x → w ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x
43 42 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x → ∃ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin w = ∑ x ∈ y F ⁡ x → w ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x
44 17 43 mpd ⊢ φ ∧ w ∈ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x → w ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x
45 44 ralrimiva ⊢ φ → ∀ w ∈ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x w ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x
46 elinel2 ⊢ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin → y ∈ Fin
47 46 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin → y ∈ Fin
48 22 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ x ∈ y → F : X ⟶ ℝ
49 37 sselda ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ x ∈ y → x ∈ X
50 48 49 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ x ∈ y → F ⁡ x ∈ ℝ
51 47 50 fsumrecl ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin → ∑ x ∈ y F ⁡ x ∈ ℝ
52 51 rexrd ⊢ φ ∧ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin → ∑ x ∈ y F ⁡ x ∈ ℝ *
53 52 ralrimiva ⊢ φ → ∀ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∑ x ∈ y F ⁡ x ∈ ℝ *
54 14 rnmptss ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∑ x ∈ y F ⁡ x ∈ ℝ * → ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x ⊆ ℝ *
55 53 54 syl ⊢ φ → ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x ⊆ ℝ *
56 supxrleub ⊢ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x ⊆ ℝ * ∧ ∑ x ∈ X F ⁡ x ∈ ℝ * → sup ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x ℝ * < ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x ↔ ∀ w ∈ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x w ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x
57 55 9 56 syl2anc ⊢ φ → sup ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x ℝ * < ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x ↔ ∀ w ∈ ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x w ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x
58 45 57 mpbird ⊢ φ → sup ran ⁡ y ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ ∑ x ∈ y F ⁡ x ℝ * < ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x
59 10 58 eqbrtrd ⊢ φ → sum^ ⁡ F ≤ ∑ x ∈ X F ⁡ x
60 ssid ⊢ X ⊆ X
61 60 a1i ⊢ φ → X ⊆ X
62 1 2 61 1 fsumlesge0 ⊢ φ → ∑ x ∈ X F ⁡ x ≤ sum^ ⁡ F
63 4 9 59 62 xrletrid ⊢ φ → sum^ ⁡ F = ∑ x ∈ X F ⁡ x