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Theorem dvfsumrlim

Description: Compare a finite sum to an integral (the integral here is given as a function with a known derivative). The statement here says that if x e. S |-> B is a decreasing function with antiderivative A converging to zero, then the difference between sum_ k e. ( M ... ( |_x ) ) B ( k ) and A ( x ) = S. u e. ( M , x ) B ( u ) _d u converges to a constant limit value, with the remainder term bounded by B ( x ) . (Contributed by Mario Carneiro, 18-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses dvfsum.s 𝑆 = ( 𝑇 (,) +∞ )
dvfsum.z 𝑍 = ( ℤ𝑀 )
dvfsum.m ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
dvfsum.d ( 𝜑𝐷 ∈ ℝ )
dvfsum.md ( 𝜑𝑀 ≤ ( 𝐷 + 1 ) )
dvfsum.t ( 𝜑𝑇 ∈ ℝ )
dvfsum.a ( ( 𝜑𝑥𝑆 ) → 𝐴 ∈ ℝ )
dvfsum.b1 ( ( 𝜑𝑥𝑆 ) → 𝐵𝑉 )
dvfsum.b2 ( ( 𝜑𝑥𝑍 ) → 𝐵 ∈ ℝ )
dvfsum.b3 ( 𝜑 → ( ℝ D ( 𝑥𝑆𝐴 ) ) = ( 𝑥𝑆𝐵 ) )
dvfsum.c ( 𝑥 = 𝑘𝐵 = 𝐶 )
dvfsumrlim.l ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥𝑆𝑘𝑆 ) ∧ ( 𝐷𝑥𝑥𝑘 ) ) → 𝐶𝐵 )
dvfsumrlim.g 𝐺 = ( 𝑥𝑆 ↦ ( Σ 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... ( ⌊ ‘ 𝑥 ) ) 𝐶𝐴 ) )
dvfsumrlim.k ( 𝜑 → ( 𝑥𝑆𝐵 ) ⇝𝑟 0 )
Assertion dvfsumrlim ( 𝜑𝐺 ∈ dom ⇝𝑟 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvfsum.s 𝑆 = ( 𝑇 (,) +∞ )
2 dvfsum.z 𝑍 = ( ℤ𝑀 )
3 dvfsum.m ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
4 dvfsum.d ( 𝜑𝐷 ∈ ℝ )
5 dvfsum.md ( 𝜑𝑀 ≤ ( 𝐷 + 1 ) )
6 dvfsum.t ( 𝜑𝑇 ∈ ℝ )
7 dvfsum.a ( ( 𝜑𝑥𝑆 ) → 𝐴 ∈ ℝ )
8 dvfsum.b1 ( ( 𝜑𝑥𝑆 ) → 𝐵𝑉 )
9 dvfsum.b2 ( ( 𝜑𝑥𝑍 ) → 𝐵 ∈ ℝ )
10 dvfsum.b3 ( 𝜑 → ( ℝ D ( 𝑥𝑆𝐴 ) ) = ( 𝑥𝑆𝐵 ) )
11 dvfsum.c ( 𝑥 = 𝑘𝐵 = 𝐶 )
12 dvfsumrlim.l ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥𝑆𝑘𝑆 ) ∧ ( 𝐷𝑥𝑥𝑘 ) ) → 𝐶𝐵 )
13 dvfsumrlim.g 𝐺 = ( 𝑥𝑆 ↦ ( Σ 𝑘 ∈ ( 𝑀 ... ( ⌊ ‘ 𝑥 ) ) 𝐶𝐴 ) )
14 dvfsumrlim.k ( 𝜑 → ( 𝑥𝑆𝐵 ) ⇝𝑟 0 )
15 ioossre ( 𝑇 (,) +∞ ) ⊆ ℝ
16 1 15 eqsstri 𝑆 ⊆ ℝ
17 16 a1i ( 𝜑𝑆 ⊆ ℝ )
18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 dvfsumrlimf ( 𝜑𝐺 : 𝑆 ⟶ ℝ )
19 ax-resscn ℝ ⊆ ℂ
20 fss ( ( 𝐺 : 𝑆 ⟶ ℝ ∧ ℝ ⊆ ℂ ) → 𝐺 : 𝑆 ⟶ ℂ )
21 18 19 20 sylancl ( 𝜑𝐺 : 𝑆 ⟶ ℂ )
22 1 supeq1i sup ( 𝑆 , ℝ* , < ) = sup ( ( 𝑇 (,) +∞ ) , ℝ* , < )
23 ressxr ℝ ⊆ ℝ*
24 23 6 sseldi ( 𝜑𝑇 ∈ ℝ* )
25 6 renepnfd ( 𝜑𝑇 ≠ +∞ )
26 ioopnfsup ( ( 𝑇 ∈ ℝ*𝑇 ≠ +∞ ) → sup ( ( 𝑇 (,) +∞ ) , ℝ* , < ) = +∞ )
27 24 25 26 syl2anc ( 𝜑 → sup ( ( 𝑇 (,) +∞ ) , ℝ* , < ) = +∞ )
28 22 27 syl5eq ( 𝜑 → sup ( 𝑆 , ℝ* , < ) = +∞ )
29 8 14 rlimmptrcl ( ( 𝜑𝑥𝑆 ) → 𝐵 ∈ ℂ )
30 29 ralrimiva ( 𝜑 → ∀ 𝑥𝑆 𝐵 ∈ ℂ )
31 30 17 rlim0 ( 𝜑 → ( ( 𝑥𝑆𝐵 ) ⇝𝑟 0 ↔ ∀ 𝑒 ∈ ℝ+𝑐 ∈ ℝ ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) ) )
32 14 31 mpbid ( 𝜑 → ∀ 𝑒 ∈ ℝ+𝑐 ∈ ℝ ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) )
33 16 a1i ( ( 𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ) → 𝑆 ⊆ ℝ )
34 peano2re ( 𝑇 ∈ ℝ → ( 𝑇 + 1 ) ∈ ℝ )
35 6 34 syl ( 𝜑 → ( 𝑇 + 1 ) ∈ ℝ )
36 35 4 ifcld ( 𝜑 → if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) ∈ ℝ )
37 36 adantr ( ( 𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ) → if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) ∈ ℝ )
38 rexico ( ( 𝑆 ⊆ ℝ ∧ if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) ∈ ℝ ) → ( ∃ 𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) ↔ ∃ 𝑐 ∈ ℝ ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) ) )
39 33 37 38 syl2anc ( ( 𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ) → ( ∃ 𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) ↔ ∃ 𝑐 ∈ ℝ ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) ) )
40 elicopnf ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) ∈ ℝ → ( 𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ↔ ( 𝑐 ∈ ℝ ∧ if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) ≤ 𝑐 ) ) )
41 36 40 syl ( 𝜑 → ( 𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ↔ ( 𝑐 ∈ ℝ ∧ if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) ≤ 𝑐 ) ) )
42 41 simprbda ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → 𝑐 ∈ ℝ )
43 6 adantr ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → 𝑇 ∈ ℝ )
44 43 34 syl ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → ( 𝑇 + 1 ) ∈ ℝ )
45 43 ltp1d ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → 𝑇 < ( 𝑇 + 1 ) )
46 41 simplbda ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) ≤ 𝑐 )
47 4 adantr ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → 𝐷 ∈ ℝ )
48 maxle ( ( 𝐷 ∈ ℝ ∧ ( 𝑇 + 1 ) ∈ ℝ ∧ 𝑐 ∈ ℝ ) → ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) ≤ 𝑐 ↔ ( 𝐷𝑐 ∧ ( 𝑇 + 1 ) ≤ 𝑐 ) ) )
49 47 44 42 48 syl3anc ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) ≤ 𝑐 ↔ ( 𝐷𝑐 ∧ ( 𝑇 + 1 ) ≤ 𝑐 ) ) )
50 46 49 mpbid ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → ( 𝐷𝑐 ∧ ( 𝑇 + 1 ) ≤ 𝑐 ) )
51 50 simprd ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → ( 𝑇 + 1 ) ≤ 𝑐 )
52 43 44 42 45 51 ltletrd ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → 𝑇 < 𝑐 )
53 24 adantr ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → 𝑇 ∈ ℝ* )
54 elioopnf ( 𝑇 ∈ ℝ* → ( 𝑐 ∈ ( 𝑇 (,) +∞ ) ↔ ( 𝑐 ∈ ℝ ∧ 𝑇 < 𝑐 ) ) )
55 53 54 syl ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → ( 𝑐 ∈ ( 𝑇 (,) +∞ ) ↔ ( 𝑐 ∈ ℝ ∧ 𝑇 < 𝑐 ) ) )
56 42 52 55 mpbir2and ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → 𝑐 ∈ ( 𝑇 (,) +∞ ) )
57 56 1 eleqtrrdi ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → 𝑐𝑆 )
58 50 simpld ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → 𝐷𝑐 )
59 57 58 jca ( ( 𝜑𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) )
60 59 adantlr ( ( ( 𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ) ∧ 𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) )
61 simprrl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ) → 𝑐𝑆 )
62 61 adantrr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑐𝑆 )
63 16 62 sseldi ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑐 ∈ ℝ )
64 63 leidd ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑐𝑐 )
65 nfv 𝑥 𝑐𝑐
66 nfcv 𝑥 abs
67 nfcsb1v 𝑥 𝑐 / 𝑥 𝐵
68 66 67 nffv 𝑥 ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 )
69 nfcv 𝑥 <
70 nfcv 𝑥 𝑒
71 68 69 70 nfbr 𝑥 ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) < 𝑒
72 65 71 nfim 𝑥 ( 𝑐𝑐 → ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) < 𝑒 )
73 breq2 ( 𝑥 = 𝑐 → ( 𝑐𝑥𝑐𝑐 ) )
74 csbeq1a ( 𝑥 = 𝑐𝐵 = 𝑐 / 𝑥 𝐵 )
75 74 fveq2d ( 𝑥 = 𝑐 → ( abs ‘ 𝐵 ) = ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) )
76 75 breq1d ( 𝑥 = 𝑐 → ( ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ↔ ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) < 𝑒 ) )
77 73 76 imbi12d ( 𝑥 = 𝑐 → ( ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) ↔ ( 𝑐𝑐 → ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) < 𝑒 ) ) )
78 72 77 rspc ( 𝑐𝑆 → ( ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ( 𝑐𝑐 → ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) < 𝑒 ) ) )
79 62 78 syl ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ( 𝑐𝑐 → ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) < 𝑒 ) ) )
80 64 79 mpid ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) < 𝑒 ) )
81 17 7 8 10 dvmptrecl ( ( 𝜑𝑥𝑆 ) → 𝐵 ∈ ℝ )
82 81 adantrr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥𝑆𝐷𝑥 ) ) → 𝐵 ∈ ℝ )
83 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 dvfsumrlimge0 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥𝑆𝐷𝑥 ) ) → 0 ≤ 𝐵 )
84 elrege0 ( 𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) ↔ ( 𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵 ) )
85 82 83 84 sylanbrc ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥𝑆𝐷𝑥 ) ) → 𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) )
86 85 expr ( ( 𝜑𝑥𝑆 ) → ( 𝐷𝑥𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) ) )
87 86 ralrimiva ( 𝜑 → ∀ 𝑥𝑆 ( 𝐷𝑥𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) ) )
88 87 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ∀ 𝑥𝑆 ( 𝐷𝑥𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) ) )
89 simprrr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ) → 𝐷𝑐 )
90 89 adantrr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝐷𝑐 )
91 nfv 𝑥 𝐷𝑐
92 67 nfel1 𝑥 𝑐 / 𝑥 𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ )
93 91 92 nfim 𝑥 ( 𝐷𝑐 𝑐 / 𝑥 𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) )
94 breq2 ( 𝑥 = 𝑐 → ( 𝐷𝑥𝐷𝑐 ) )
95 74 eleq1d ( 𝑥 = 𝑐 → ( 𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) ↔ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) ) )
96 94 95 imbi12d ( 𝑥 = 𝑐 → ( ( 𝐷𝑥𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) ) ↔ ( 𝐷𝑐 𝑐 / 𝑥 𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) ) ) )
97 93 96 rspc ( 𝑐𝑆 → ( ∀ 𝑥𝑆 ( 𝐷𝑥𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) ) → ( 𝐷𝑐 𝑐 / 𝑥 𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) ) ) )
98 62 88 90 97 syl3c ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑐 / 𝑥 𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) )
99 elrege0 ( 𝑐 / 𝑥 𝐵 ∈ ( 0 [,) +∞ ) ↔ ( 𝑐 / 𝑥 𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) )
100 98 99 sylib ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( 𝑐 / 𝑥 𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) )
101 absid ( ( 𝑐 / 𝑥 𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) → ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) = 𝑐 / 𝑥 𝐵 )
102 100 101 syl ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) = 𝑐 / 𝑥 𝐵 )
103 102 breq1d ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) < 𝑒 𝑐 / 𝑥 𝐵 < 𝑒 ) )
104 3 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑀 ∈ ℤ )
105 4 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝐷 ∈ ℝ )
106 5 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑀 ≤ ( 𝐷 + 1 ) )
107 6 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑇 ∈ ℝ )
108 7 adantlr ( ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) ∧ 𝑥𝑆 ) → 𝐴 ∈ ℝ )
109 8 adantlr ( ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) ∧ 𝑥𝑆 ) → 𝐵𝑉 )
110 9 adantlr ( ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) ∧ 𝑥𝑍 ) → 𝐵 ∈ ℝ )
111 10 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( ℝ D ( 𝑥𝑆𝐴 ) ) = ( 𝑥𝑆𝐵 ) )
112 pnfxr +∞ ∈ ℝ*
113 112 a1i ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → +∞ ∈ ℝ* )
114 3simpa ( ( 𝐷𝑥𝑥𝑘𝑘 ≤ +∞ ) → ( 𝐷𝑥𝑥𝑘 ) )
115 114 12 syl3an3 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥𝑆𝑘𝑆 ) ∧ ( 𝐷𝑥𝑥𝑘𝑘 ≤ +∞ ) ) → 𝐶𝐵 )
116 115 3adant1r ( ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) ∧ ( 𝑥𝑆𝑘𝑆 ) ∧ ( 𝐷𝑥𝑥𝑘𝑘 ≤ +∞ ) ) → 𝐶𝐵 )
117 83 3adantr3 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥𝑆𝐷𝑥𝑥 ≤ +∞ ) ) → 0 ≤ 𝐵 )
118 117 adantlr ( ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) ∧ ( 𝑥𝑆𝐷𝑥𝑥 ≤ +∞ ) ) → 0 ≤ 𝐵 )
119 simprrl ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑦𝑆 )
120 simprrr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑐𝑦 )
121 16 23 sstri 𝑆 ⊆ ℝ*
122 121 119 sseldi ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑦 ∈ ℝ* )
123 pnfge ( 𝑦 ∈ ℝ*𝑦 ≤ +∞ )
124 122 123 syl ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑦 ≤ +∞ )
125 1 2 104 105 106 107 108 109 110 111 11 113 116 13 118 62 119 90 120 124 dvfsumlem4 ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) ≤ 𝑐 / 𝑥 𝐵 )
126 21 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝐺 : 𝑆 ⟶ ℂ )
127 126 119 ffvelrnd ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( 𝐺𝑦 ) ∈ ℂ )
128 126 62 ffvelrnd ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( 𝐺𝑐 ) ∈ ℂ )
129 127 128 subcld ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ∈ ℂ )
130 129 abscld ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) ∈ ℝ )
131 100 simpld ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑐 / 𝑥 𝐵 ∈ ℝ )
132 simprll ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑒 ∈ ℝ+ )
133 132 rpred ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → 𝑒 ∈ ℝ )
134 lelttr ( ( ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) ∈ ℝ ∧ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ ) → ( ( ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) ≤ 𝑐 / 𝑥 𝐵 𝑐 / 𝑥 𝐵 < 𝑒 ) → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) )
135 130 131 133 134 syl3anc ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( ( ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) ≤ 𝑐 / 𝑥 𝐵 𝑐 / 𝑥 𝐵 < 𝑒 ) → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) )
136 125 135 mpand ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( 𝑐 / 𝑥 𝐵 < 𝑒 → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) )
137 103 136 sylbid ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( ( abs ‘ 𝑐 / 𝑥 𝐵 ) < 𝑒 → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) )
138 80 137 syld ( ( 𝜑 ∧ ( ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) ) → ( ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) )
139 138 anassrs ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ) ∧ ( 𝑦𝑆𝑐𝑦 ) ) → ( ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) )
140 139 expr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ) ∧ 𝑦𝑆 ) → ( 𝑐𝑦 → ( ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) ) )
141 140 com23 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ) ∧ 𝑦𝑆 ) → ( ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ( 𝑐𝑦 → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) ) )
142 141 ralrimdva ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ) → ( ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ∀ 𝑦𝑆 ( 𝑐𝑦 → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) ) )
143 142 61 jctild ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) ) → ( ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ( 𝑐𝑆 ∧ ∀ 𝑦𝑆 ( 𝑐𝑦 → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) ) ) )
144 143 anassrs ( ( ( 𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ) ∧ ( 𝑐𝑆𝐷𝑐 ) ) → ( ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ( 𝑐𝑆 ∧ ∀ 𝑦𝑆 ( 𝑐𝑦 → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) ) ) )
145 60 144 syldan ( ( ( 𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ) ∧ 𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ) → ( ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ( 𝑐𝑆 ∧ ∀ 𝑦𝑆 ( 𝑐𝑦 → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) ) ) )
146 145 expimpd ( ( 𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ) → ( ( 𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ∧ ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) ) → ( 𝑐𝑆 ∧ ∀ 𝑦𝑆 ( 𝑐𝑦 → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) ) ) )
147 146 reximdv2 ( ( 𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ) → ( ∃ 𝑐 ∈ ( if ( 𝐷 ≤ ( 𝑇 + 1 ) , ( 𝑇 + 1 ) , 𝐷 ) [,) +∞ ) ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ∃ 𝑐𝑆𝑦𝑆 ( 𝑐𝑦 → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) ) )
148 39 147 sylbird ( ( 𝜑𝑒 ∈ ℝ+ ) → ( ∃ 𝑐 ∈ ℝ ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ∃ 𝑐𝑆𝑦𝑆 ( 𝑐𝑦 → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) ) )
149 148 ralimdva ( 𝜑 → ( ∀ 𝑒 ∈ ℝ+𝑐 ∈ ℝ ∀ 𝑥𝑆 ( 𝑐𝑥 → ( abs ‘ 𝐵 ) < 𝑒 ) → ∀ 𝑒 ∈ ℝ+𝑐𝑆𝑦𝑆 ( 𝑐𝑦 → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) ) )
150 32 149 mpd ( 𝜑 → ∀ 𝑒 ∈ ℝ+𝑐𝑆𝑦𝑆 ( 𝑐𝑦 → ( abs ‘ ( ( 𝐺𝑦 ) − ( 𝐺𝑐 ) ) ) < 𝑒 ) )
151 17 21 28 150 caucvgr ( 𝜑𝐺 ∈ dom ⇝𝑟 )