Metamath Proof Explorer


Theorem sge0reuz

Description: Value of the generalized sum of nonnegative reals, when the domain is a set of upper integers. (Contributed by Glauco Siliprandi, 8-Apr-2021)

Ref Expression
Hypotheses sge0reuz.k kφ
sge0reuz.m φM
sge0reuz.z Z=M
sge0reuz.b φkZB0+∞
Assertion sge0reuz φsum^kZB=suprannZk=MnB*<

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sge0reuz.k kφ
2 sge0reuz.m φM
3 sge0reuz.z Z=M
4 sge0reuz.b φkZB0+∞
5 3 a1i φZ=M
6 fvex MV
7 5 6 eqeltrdi φZV
8 1 7 4 sge0revalmpt φsum^kZB=supranx𝒫ZFinkxB*<
9 nfv xφ
10 eqid x𝒫ZFinkxB=x𝒫ZFinkxB
11 nfv kx𝒫ZFin
12 1 11 nfan kφx𝒫ZFin
13 elinel2 x𝒫ZFinxFin
14 13 adantl φx𝒫ZFinxFin
15 rge0ssre 0+∞
16 simpll φx𝒫ZFinkxφ
17 elpwinss x𝒫ZFinxZ
18 17 adantr x𝒫ZFinkxxZ
19 simpr x𝒫ZFinkxkx
20 18 19 sseldd x𝒫ZFinkxkZ
21 20 adantll φx𝒫ZFinkxkZ
22 16 21 4 syl2anc φx𝒫ZFinkxB0+∞
23 15 22 sselid φx𝒫ZFinkxB
24 12 14 23 fsumreclf φx𝒫ZFinkxB
25 24 rexrd φx𝒫ZFinkxB*
26 9 10 25 rnmptssd φranx𝒫ZFinkxB*
27 supxrcl ranx𝒫ZFinkxB*supranx𝒫ZFinkxB*<*
28 26 27 syl φsupranx𝒫ZFinkxB*<*
29 nfv nφ
30 eqid nZk=MnB=nZk=MnB
31 nfv knZ
32 1 31 nfan kφnZ
33 fzfid φnZMnFin
34 elfzuz kMnkM
35 34 3 eleqtrrdi kMnkZ
36 35 adantl φkMnkZ
37 15 4 sselid φkZB
38 36 37 syldan φkMnB
39 38 adantlr φnZkMnB
40 32 33 39 fsumreclf φnZk=MnB
41 40 rexrd φnZk=MnB*
42 29 30 41 rnmptssd φrannZk=MnB*
43 supxrcl rannZk=MnB*suprannZk=MnB*<*
44 42 43 syl φsuprannZk=MnB*<*
45 vex yV
46 10 elrnmpt yVyranx𝒫ZFinkxBx𝒫ZFiny=kxB
47 45 46 ax-mp yranx𝒫ZFinkxBx𝒫ZFiny=kxB
48 47 biimpi yranx𝒫ZFinkxBx𝒫ZFiny=kxB
49 48 adantl φyranx𝒫ZFinkxBx𝒫ZFiny=kxB
50 2 3ad2ant1 φx𝒫ZFiny=kxBM
51 17 3ad2ant2 φx𝒫ZFiny=kxBxZ
52 14 3adant3 φx𝒫ZFiny=kxBxFin
53 50 3 51 52 uzfissfz φx𝒫ZFiny=kxBnZxMn
54 nfv nφx𝒫ZFiny=kxB
55 nfmpt1 _nnZk=MnB
56 55 nfrn _nrannZk=MnB
57 nfv nyw
58 56 57 nfrexw nwrannZk=MnByw
59 id nZnZ
60 sumex k=MnBV
61 60 a1i nZk=MnBV
62 30 elrnmpt1 nZk=MnBVk=MnBrannZk=MnB
63 59 61 62 syl2anc nZk=MnBrannZk=MnB
64 63 3ad2ant2 φy=kxBnZxMnk=MnBrannZk=MnB
65 simplr φy=kxBxMny=kxB
66 nfcv _ky
67 nfcv _kx
68 67 nfsum1 _kkxB
69 66 68 nfeq ky=kxB
70 1 69 nfan kφy=kxB
71 nfv kxMn
72 70 71 nfan kφy=kxBxMn
73 fzfid φy=kxBxMnMnFin
74 38 ad4ant14 φy=kxBxMnkMnB
75 simplll φy=kxBxMnkMnφ
76 35 adantl φy=kxBxMnkMnkZ
77 0xr 0*
78 77 a1i φkZ0*
79 pnfxr +∞*
80 79 a1i φkZ+∞*
81 icogelb 0*+∞*B0+∞0B
82 78 80 4 81 syl3anc φkZ0B
83 75 76 82 syl2anc φy=kxBxMnkMn0B
84 simpr φy=kxBxMnxMn
85 72 73 74 83 84 fsumlessf φy=kxBxMnkxBk=MnB
86 65 85 eqbrtrd φy=kxBxMnyk=MnB
87 86 3adant2 φy=kxBnZxMnyk=MnB
88 breq2 w=k=MnBywyk=MnB
89 88 rspcev k=MnBrannZk=MnByk=MnBwrannZk=MnByw
90 64 87 89 syl2anc φy=kxBnZxMnwrannZk=MnByw
91 90 3exp φy=kxBnZxMnwrannZk=MnByw
92 91 3adant2 φx𝒫ZFiny=kxBnZxMnwrannZk=MnByw
93 54 58 92 rexlimd φx𝒫ZFiny=kxBnZxMnwrannZk=MnByw
94 53 93 mpd φx𝒫ZFiny=kxBwrannZk=MnByw
95 94 3exp φx𝒫ZFiny=kxBwrannZk=MnByw
96 95 rexlimdv φx𝒫ZFiny=kxBwrannZk=MnByw
97 96 imp φx𝒫ZFiny=kxBwrannZk=MnByw
98 49 97 syldan φyranx𝒫ZFinkxBwrannZk=MnByw
99 26 42 98 suplesup2 φsupranx𝒫ZFinkxB*<suprannZk=MnB*<
100 30 elrnmpt yVyrannZk=MnBnZy=k=MnB
101 45 100 ax-mp yrannZk=MnBnZy=k=MnB
102 101 biimpi yrannZk=MnBnZy=k=MnB
103 102 adantl φyrannZk=MnBnZy=k=MnB
104 35 ssriv MnZ
105 ovex MnV
106 105 elpw Mn𝒫ZMnZ
107 104 106 mpbir Mn𝒫Z
108 fzfi MnFin
109 107 108 elini Mn𝒫ZFin
110 109 a1i y=k=MnBMn𝒫ZFin
111 id y=k=MnBy=k=MnB
112 sumeq1 x=MnkxB=k=MnB
113 112 rspceeqv Mn𝒫ZFiny=k=MnBx𝒫ZFiny=kxB
114 110 111 113 syl2anc y=k=MnBx𝒫ZFiny=kxB
115 45 a1i y=k=MnByV
116 10 114 115 elrnmptd y=k=MnByranx𝒫ZFinkxB
117 116 2a1i φnZy=k=MnByranx𝒫ZFinkxB
118 117 rexlimdv φnZy=k=MnByranx𝒫ZFinkxB
119 118 adantr φyrannZk=MnBnZy=k=MnByranx𝒫ZFinkxB
120 103 119 mpd φyrannZk=MnByranx𝒫ZFinkxB
121 120 ralrimiva φyrannZk=MnByranx𝒫ZFinkxB
122 dfss3 rannZk=MnBranx𝒫ZFinkxByrannZk=MnByranx𝒫ZFinkxB
123 121 122 sylibr φrannZk=MnBranx𝒫ZFinkxB
124 supxrss rannZk=MnBranx𝒫ZFinkxBranx𝒫ZFinkxB*suprannZk=MnB*<supranx𝒫ZFinkxB*<
125 123 26 124 syl2anc φsuprannZk=MnB*<supranx𝒫ZFinkxB*<
126 28 44 99 125 xrletrid φsupranx𝒫ZFinkxB*<=suprannZk=MnB*<
127 8 126 eqtrd φsum^kZB=suprannZk=MnB*<