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Theorem sge0lefi

Description: A sum of nonnegative extended reals is smaller than a given extended real if and only if every finite subsum is smaller than it. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020)

Ref Expression
Hypotheses sge0lefi.1 ⊢ φ → X ∈ V
sge0lefi.2 ⊢ φ → F : X ⟶ 0 +∞
sge0lefi.3 ⊢ φ → A ∈ ℝ *
Assertion sge0lefi ⊢ φ → sum^ ⁡ F ≤ A ↔ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sge0lefi.1 ⊢ φ → X ∈ V
2 sge0lefi.2 ⊢ φ → F : X ⟶ 0 +∞
3 sge0lefi.3 ⊢ φ → A ∈ ℝ *
4 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → x ∈ 𝒫 X ∩ Fin
5 2 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → F : X ⟶ 0 +∞
6 elpwinss ⊢ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → x ⊆ X
7 6 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → x ⊆ X
8 5 7 fssresd ⊢ φ ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → F ↾ x : x ⟶ 0 +∞
9 4 8 sge0xrcl ⊢ φ ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → sum^ ⁡ F ↾ x ∈ ℝ *
10 9 adantlr ⊢ φ ∧ sum^ ⁡ F ≤ A ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → sum^ ⁡ F ↾ x ∈ ℝ *
11 1 2 sge0xrcl ⊢ φ → sum^ ⁡ F ∈ ℝ *
12 11 ad2antrr ⊢ φ ∧ sum^ ⁡ F ≤ A ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → sum^ ⁡ F ∈ ℝ *
13 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ sum^ ⁡ F ≤ A ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → A ∈ ℝ *
14 1 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → X ∈ V
15 14 5 sge0less ⊢ φ ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → sum^ ⁡ F ↾ x ≤ sum^ ⁡ F
16 15 adantlr ⊢ φ ∧ sum^ ⁡ F ≤ A ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → sum^ ⁡ F ↾ x ≤ sum^ ⁡ F
17 simplr ⊢ φ ∧ sum^ ⁡ F ≤ A ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → sum^ ⁡ F ≤ A
18 10 12 13 16 17 xrletrd ⊢ φ ∧ sum^ ⁡ F ≤ A ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A
19 18 ralrimiva ⊢ φ ∧ sum^ ⁡ F ≤ A → ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A
20 19 ex ⊢ φ → sum^ ⁡ F ≤ A → ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A
21 1 2 sge0sup ⊢ φ → sum^ ⁡ F = sup ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x ℝ * <
22 21 adantr ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A → sum^ ⁡ F = sup ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x ℝ * <
23 vex ⊢ y ∈ V
24 eqid ⊢ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x = x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x
25 24 elrnmpt ⊢ y ∈ V → y ∈ ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x ↔ ∃ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin y = sum^ ⁡ F ↾ x
26 23 25 ax-mp ⊢ y ∈ ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x ↔ ∃ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin y = sum^ ⁡ F ↾ x
27 26 bilani ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A ∧ y ∈ ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x → ∃ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin y = sum^ ⁡ F ↾ x
28 nfv ⊢ Ⅎ x φ
29 nfra1 ⊢ Ⅎ x ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A
30 28 29 nfan ⊢ Ⅎ x φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A
31 nfcv ⊢ Ⅎ _ x y
32 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x
33 32 nfrn ⊢ Ⅎ _ x ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x
34 31 33 nfel ⊢ Ⅎ x y ∈ ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x
35 30 34 nfan ⊢ Ⅎ x φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A ∧ y ∈ ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x
36 nfv ⊢ Ⅎ x y ≤ A
37 simp3 ⊢ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ y = sum^ ⁡ F ↾ x → y = sum^ ⁡ F ↾ x
38 rspa ⊢ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A
39 38 3adant3 ⊢ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ y = sum^ ⁡ F ↾ x → sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A
40 37 39 eqbrtrd ⊢ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ y = sum^ ⁡ F ↾ x → y ≤ A
41 40 3adant1l ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A ∧ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ∧ y = sum^ ⁡ F ↾ x → y ≤ A
42 41 3exp ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A → x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → y = sum^ ⁡ F ↾ x → y ≤ A
43 42 adantr ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A ∧ y ∈ ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x → x ∈ 𝒫 X ∩ Fin → y = sum^ ⁡ F ↾ x → y ≤ A
44 35 36 43 rexlimd ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A ∧ y ∈ ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x → ∃ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin y = sum^ ⁡ F ↾ x → y ≤ A
45 27 44 mpd ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A ∧ y ∈ ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x → y ≤ A
46 45 ralrimiva ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A → ∀ y ∈ ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x y ≤ A
47 9 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ∈ ℝ *
48 24 rnmptss ⊢ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ∈ ℝ * → ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x ⊆ ℝ *
49 47 48 syl ⊢ φ → ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x ⊆ ℝ *
50 49 adantr ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A → ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x ⊆ ℝ *
51 3 adantr ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A → A ∈ ℝ *
52 supxrleub ⊢ ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x ⊆ ℝ * ∧ A ∈ ℝ * → sup ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x ℝ * < ≤ A ↔ ∀ y ∈ ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x y ≤ A
53 50 51 52 syl2anc ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A → sup ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x ℝ * < ≤ A ↔ ∀ y ∈ ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x y ≤ A
54 46 53 mpbird ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A → sup ran ⁡ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin ⟼ sum^ ⁡ F ↾ x ℝ * < ≤ A
55 22 54 eqbrtrd ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A → sum^ ⁡ F ≤ A
56 55 ex ⊢ φ → ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A → sum^ ⁡ F ≤ A
57 20 56 impbid ⊢ φ → sum^ ⁡ F ≤ A ↔ ∀ x ∈ 𝒫 X ∩ Fin sum^ ⁡ F ↾ x ≤ A