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Theorem sge0ltfirp

Description: If the sum of nonnegative extended reals is real, then it can be approximated from below by finite subsums. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020)

Ref Expression
Hypotheses sge0ltfirp.x φ X V
sge0ltfirp.f φ F : X 0 +∞
sge0ltfirp.y φ Y +
sge0ltfirp.re φ sum^ F
Assertion sge0ltfirp φ x 𝒫 X Fin sum^ F < sum^ F x + Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sge0ltfirp.x φ X V
2 sge0ltfirp.f φ F : X 0 +∞
3 sge0ltfirp.y φ Y +
4 sge0ltfirp.re φ sum^ F
5 1 2 4 sge0rern φ ¬ +∞ ran F
6 2 5 fge0iccico φ F : X 0 +∞
7 6 sge0rnre φ ran x 𝒫 X Fin y x F y
8 sge0rnn0 ran x 𝒫 X Fin y x F y
9 8 a1i φ ran x 𝒫 X Fin y x F y
10 1 2 4 sge0rnbnd φ z w ran x 𝒫 X Fin y x F y w z
11 7 9 10 3 suprltrp φ w ran x 𝒫 X Fin y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w
12 nfv w φ
13 nfv w x 𝒫 X Fin sum^ F < sum^ F x + Y
14 simp1 φ w ran x 𝒫 X Fin y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w φ
15 vex w V
16 eqid x 𝒫 X Fin y x F y = x 𝒫 X Fin y x F y
17 16 elrnmpt w V w ran x 𝒫 X Fin y x F y x 𝒫 X Fin w = y x F y
18 15 17 ax-mp w ran x 𝒫 X Fin y x F y x 𝒫 X Fin w = y x F y
19 18 birani w ran x 𝒫 X Fin y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w x 𝒫 X Fin w = y x F y
20 nfmpt1 _ x x 𝒫 X Fin y x F y
21 20 nfrn _ x ran x 𝒫 X Fin y x F y
22 nfcv _ x
23 nfcv _ x <
24 21 22 23 nfsup _ x sup ran x 𝒫 X Fin y x F y <
25 nfcv _ x
26 nfcv _ x Y
27 24 25 26 nfov _ x sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y
28 nfcv _ x w
29 27 23 28 nfbr x sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w
30 simpl sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w w = y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w
31 simpr sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w w = y x F y w = y x F y
32 30 31 breqtrd sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w w = y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y
33 32 ex sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w w = y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y
34 33 a1d sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w x 𝒫 X Fin w = y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y
35 29 34 reximdai sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w x 𝒫 X Fin w = y x F y x 𝒫 X Fin sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y
36 35 adantl w ran x 𝒫 X Fin y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w x 𝒫 X Fin w = y x F y x 𝒫 X Fin sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y
37 19 36 mpd w ran x 𝒫 X Fin y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w x 𝒫 X Fin sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y
38 37 3adant1 φ w ran x 𝒫 X Fin y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w x 𝒫 X Fin sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y
39 simpl φ x 𝒫 X Fin sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y φ x 𝒫 X Fin
40 1 2 4 sge0supre φ sum^ F = sup ran x 𝒫 X Fin y x F y <
41 40 oveq1d φ sum^ F Y = sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y
42 41 adantr φ sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y sum^ F Y = sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y
43 simpr φ sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y
44 42 43 eqbrtrd φ sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y sum^ F Y < y x F y
45 44 adantlr φ x 𝒫 X Fin sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y sum^ F Y < y x F y
46 simpr φ x 𝒫 X Fin sum^ F Y < y x F y sum^ F Y < y x F y
47 4 adantr φ x 𝒫 X Fin sum^ F
48 3 rpred φ Y
49 48 adantr φ x 𝒫 X Fin Y
50 elinel2 x 𝒫 X Fin x Fin
51 50 adantl φ x 𝒫 X Fin x Fin
52 rge0ssre 0 +∞
53 6 adantr φ x 𝒫 X Fin F : X 0 +∞
54 53 adantr φ x 𝒫 X Fin y x F : X 0 +∞
55 elpwinss x 𝒫 X Fin x X
56 55 adantl φ x 𝒫 X Fin x X
57 56 sselda φ x 𝒫 X Fin y x y X
58 54 57 ffvelcdmd φ x 𝒫 X Fin y x F y 0 +∞
59 52 58 sselid φ x 𝒫 X Fin y x F y
60 51 59 fsumrecl φ x 𝒫 X Fin y x F y
61 47 49 60 ltsubaddd φ x 𝒫 X Fin sum^ F Y < y x F y sum^ F < y x F y + Y
62 61 adantr φ x 𝒫 X Fin sum^ F Y < y x F y sum^ F Y < y x F y sum^ F < y x F y + Y
63 46 62 mpbid φ x 𝒫 X Fin sum^ F Y < y x F y sum^ F < y x F y + Y
64 53 56 fssresd φ x 𝒫 X Fin F x : x 0 +∞
65 51 64 sge0fsum φ x 𝒫 X Fin sum^ F x = y x F x y
66 fvres y x F x y = F y
67 66 sumeq2i y x F x y = y x F y
68 67 a1i φ x 𝒫 X Fin y x F x y = y x F y
69 65 68 eqtr2d φ x 𝒫 X Fin y x F y = sum^ F x
70 69 oveq1d φ x 𝒫 X Fin y x F y + Y = sum^ F x + Y
71 70 adantr φ x 𝒫 X Fin sum^ F Y < y x F y y x F y + Y = sum^ F x + Y
72 63 71 breqtrd φ x 𝒫 X Fin sum^ F Y < y x F y sum^ F < sum^ F x + Y
73 39 45 72 syl2anc φ x 𝒫 X Fin sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y sum^ F < sum^ F x + Y
74 73 ex φ x 𝒫 X Fin sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y sum^ F < sum^ F x + Y
75 74 reximdva φ x 𝒫 X Fin sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y x 𝒫 X Fin sum^ F < sum^ F x + Y
76 75 imp φ x 𝒫 X Fin sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < y x F y x 𝒫 X Fin sum^ F < sum^ F x + Y
77 14 38 76 syl2anc φ w ran x 𝒫 X Fin y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w x 𝒫 X Fin sum^ F < sum^ F x + Y
78 77 3exp φ w ran x 𝒫 X Fin y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w x 𝒫 X Fin sum^ F < sum^ F x + Y
79 12 13 78 rexlimd φ w ran x 𝒫 X Fin y x F y sup ran x 𝒫 X Fin y x F y < Y < w x 𝒫 X Fin sum^ F < sum^ F x + Y
80 11 79 mpd φ x 𝒫 X Fin sum^ F < sum^ F x + Y