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Theorem cantnflt

Description: An upper bound on the partial sums of the CNF function. Since each term dominates all previous terms, by induction we can bound the whole sum with any exponent A ^o C where C is larger than any exponent ( Gx ) , x e. K which has been summed so far. (Contributed by Mario Carneiro, 28-May-2015) (Revised by AV, 29-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses cantnfs.s S = dom A CNF B
cantnfs.a φ A On
cantnfs.b φ B On
cantnfcl.g G = OrdIso E F supp
cantnfcl.f φ F S
cantnfval.h H = seq ω k V , z V A 𝑜 G k 𝑜 F G k + 𝑜 z
cantnflt.a φ A
cantnflt.k φ K suc dom G
cantnflt.c φ C On
cantnflt.s φ G K C
Assertion cantnflt φ H K A 𝑜 C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cantnfs.s S = dom A CNF B
2 cantnfs.a φ A On
3 cantnfs.b φ B On
4 cantnfcl.g G = OrdIso E F supp
5 cantnfcl.f φ F S
6 cantnfval.h H = seq ω k V , z V A 𝑜 G k 𝑜 F G k + 𝑜 z
7 cantnflt.a φ A
8 cantnflt.k φ K suc dom G
9 cantnflt.c φ C On
10 cantnflt.s φ G K C
11 oen0 A On C On A A 𝑜 C
12 2 9 7 11 syl21anc φ A 𝑜 C
13 fveq2 K = H K = H
14 0ex V
15 6 seqom0g V H =
16 14 15 ax-mp H =
17 13 16 eqtrdi K = H K =
18 17 eleq1d K = H K A 𝑜 C A 𝑜 C
19 12 18 syl5ibrcom φ K = H K A 𝑜 C
20 9 adantr φ x ω K = suc x C On
21 eloni C On Ord C
22 20 21 syl φ x ω K = suc x Ord C
23 10 adantr φ x ω K = suc x G K C
24 4 oif G : dom G F supp
25 ffn G : dom G F supp G Fn dom G
26 24 25 mp1i φ x ω K = suc x G Fn dom G
27 4 oicl Ord dom G
28 ordsuc Ord dom G Ord suc dom G
29 27 28 mpbi Ord suc dom G
30 ordelon Ord suc dom G K suc dom G K On
31 29 8 30 sylancr φ K On
32 ordsssuc K On Ord dom G K dom G K suc dom G
33 31 27 32 sylancl φ K dom G K suc dom G
34 8 33 mpbird φ K dom G
35 34 adantr φ x ω K = suc x K dom G
36 vex x V
37 36 sucid x suc x
38 simprr φ x ω K = suc x K = suc x
39 37 38 eleqtrrid φ x ω K = suc x x K
40 fnfvima G Fn dom G K dom G x K G x G K
41 26 35 39 40 syl3anc φ x ω K = suc x G x G K
42 23 41 sseldd φ x ω K = suc x G x C
43 ordsucss Ord C G x C suc G x C
44 22 42 43 sylc φ x ω K = suc x suc G x C
45 suppssdm F supp dom F
46 1 2 3 cantnfs φ F S F : B A finSupp F
47 5 46 mpbid φ F : B A finSupp F
48 47 simpld φ F : B A
49 45 48 fssdm φ F supp B
50 onss B On B On
51 3 50 syl φ B On
52 49 51 sstrd φ F supp On
53 52 adantr φ x ω K = suc x F supp On
54 8 adantr φ x ω K = suc x K suc dom G
55 38 54 eqeltrrd φ x ω K = suc x suc x suc dom G
56 ordsucelsuc Ord dom G x dom G suc x suc dom G
57 27 56 ax-mp x dom G suc x suc dom G
58 55 57 sylibr φ x ω K = suc x x dom G
59 24 ffvelrni x dom G G x supp F
60 58 59 syl φ x ω K = suc x G x supp F
61 53 60 sseldd φ x ω K = suc x G x On
62 suceloni G x On suc G x On
63 61 62 syl φ x ω K = suc x suc G x On
64 2 adantr φ x ω K = suc x A On
65 7 adantr φ x ω K = suc x A
66 oewordi suc G x On C On A On A suc G x C A 𝑜 suc G x A 𝑜 C
67 63 20 64 65 66 syl31anc φ x ω K = suc x suc G x C A 𝑜 suc G x A 𝑜 C
68 44 67 mpd φ x ω K = suc x A 𝑜 suc G x A 𝑜 C
69 38 fveq2d φ x ω K = suc x H K = H suc x
70 simprl φ x ω K = suc x x ω
71 simpl φ x ω K = suc x φ
72 eleq1 x = x dom G dom G
73 suceq x = suc x = suc
74 73 fveq2d x = H suc x = H suc
75 fveq2 x = G x = G
76 suceq G x = G suc G x = suc G
77 75 76 syl x = suc G x = suc G
78 77 oveq2d x = A 𝑜 suc G x = A 𝑜 suc G
79 74 78 eleq12d x = H suc x A 𝑜 suc G x H suc A 𝑜 suc G
80 72 79 imbi12d x = x dom G H suc x A 𝑜 suc G x dom G H suc A 𝑜 suc G
81 eleq1 x = y x dom G y dom G
82 suceq x = y suc x = suc y
83 82 fveq2d x = y H suc x = H suc y
84 fveq2 x = y G x = G y
85 suceq G x = G y suc G x = suc G y
86 84 85 syl x = y suc G x = suc G y
87 86 oveq2d x = y A 𝑜 suc G x = A 𝑜 suc G y
88 83 87 eleq12d x = y H suc x A 𝑜 suc G x H suc y A 𝑜 suc G y
89 81 88 imbi12d x = y x dom G H suc x A 𝑜 suc G x y dom G H suc y A 𝑜 suc G y
90 eleq1 x = suc y x dom G suc y dom G
91 suceq x = suc y suc x = suc suc y
92 91 fveq2d x = suc y H suc x = H suc suc y
93 fveq2 x = suc y G x = G suc y
94 suceq G x = G suc y suc G x = suc G suc y
95 93 94 syl x = suc y suc G x = suc G suc y
96 95 oveq2d x = suc y A 𝑜 suc G x = A 𝑜 suc G suc y
97 92 96 eleq12d x = suc y H suc x A 𝑜 suc G x H suc suc y A 𝑜 suc G suc y
98 90 97 imbi12d x = suc y x dom G H suc x A 𝑜 suc G x suc y dom G H suc suc y A 𝑜 suc G suc y
99 48 adantr φ dom G F : B A
100 24 ffvelrni dom G G supp F
101 49 sselda φ G supp F G B
102 100 101 sylan2 φ dom G G B
103 99 102 ffvelrnd φ dom G F G A
104 2 adantr φ dom G A On
105 onelon A On F G A F G On
106 104 103 105 syl2anc φ dom G F G On
107 52 sselda φ G supp F G On
108 100 107 sylan2 φ dom G G On
109 oecl A On G On A 𝑜 G On
110 104 108 109 syl2anc φ dom G A 𝑜 G On
111 7 adantr φ dom G A
112 oen0 A On G On A A 𝑜 G
113 104 108 111 112 syl21anc φ dom G A 𝑜 G
114 omord2 F G On A On A 𝑜 G On A 𝑜 G F G A A 𝑜 G 𝑜 F G A 𝑜 G 𝑜 A
115 106 104 110 113 114 syl31anc φ dom G F G A A 𝑜 G 𝑜 F G A 𝑜 G 𝑜 A
116 103 115 mpbid φ dom G A 𝑜 G 𝑜 F G A 𝑜 G 𝑜 A
117 peano1 ω
118 117 a1i dom G ω
119 1 2 3 4 5 6 cantnfsuc φ ω H suc = A 𝑜 G 𝑜 F G + 𝑜 H
120 118 119 sylan2 φ dom G H suc = A 𝑜 G 𝑜 F G + 𝑜 H
121 16 oveq2i A 𝑜 G 𝑜 F G + 𝑜 H = A 𝑜 G 𝑜 F G + 𝑜
122 omcl A 𝑜 G On F G On A 𝑜 G 𝑜 F G On
123 110 106 122 syl2anc φ dom G A 𝑜 G 𝑜 F G On
124 oa0 A 𝑜 G 𝑜 F G On A 𝑜 G 𝑜 F G + 𝑜 = A 𝑜 G 𝑜 F G
125 123 124 syl φ dom G A 𝑜 G 𝑜 F G + 𝑜 = A 𝑜 G 𝑜 F G
126 121 125 eqtrid φ dom G A 𝑜 G 𝑜 F G + 𝑜 H = A 𝑜 G 𝑜 F G
127 120 126 eqtrd φ dom G H suc = A 𝑜 G 𝑜 F G
128 oesuc A On G On A 𝑜 suc G = A 𝑜 G 𝑜 A
129 104 108 128 syl2anc φ dom G A 𝑜 suc G = A 𝑜 G 𝑜 A
130 116 127 129 3eltr4d φ dom G H suc A 𝑜 suc G
131 130 ex φ dom G H suc A 𝑜 suc G
132 ordtr Ord dom G Tr dom G
133 27 132 ax-mp Tr dom G
134 trsuc Tr dom G suc y dom G y dom G
135 133 134 mpan suc y dom G y dom G
136 135 imim1i y dom G H suc y A 𝑜 suc G y suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y
137 2 ad2antrr φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y A On
138 eloni A On Ord A
139 137 138 syl φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y Ord A
140 48 ad2antrr φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y F : B A
141 49 ad2antrr φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y F supp B
142 24 ffvelrni suc y dom G G suc y supp F
143 142 ad2antrl φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y G suc y supp F
144 141 143 sseldd φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y G suc y B
145 140 144 ffvelrnd φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y F G suc y A
146 ordsucss Ord A F G suc y A suc F G suc y A
147 139 145 146 sylc φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y suc F G suc y A
148 onelon A On F G suc y A F G suc y On
149 137 145 148 syl2anc φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y F G suc y On
150 suceloni F G suc y On suc F G suc y On
151 149 150 syl φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y suc F G suc y On
152 52 ad2antrr φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y F supp On
153 152 143 sseldd φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y G suc y On
154 oecl A On G suc y On A 𝑜 G suc y On
155 137 153 154 syl2anc φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y A 𝑜 G suc y On
156 omwordi suc F G suc y On A On A 𝑜 G suc y On suc F G suc y A A 𝑜 G suc y 𝑜 suc F G suc y A 𝑜 G suc y 𝑜 A
157 151 137 155 156 syl3anc φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y suc F G suc y A A 𝑜 G suc y 𝑜 suc F G suc y A 𝑜 G suc y 𝑜 A
158 147 157 mpd φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y A 𝑜 G suc y 𝑜 suc F G suc y A 𝑜 G suc y 𝑜 A
159 oesuc A On G suc y On A 𝑜 suc G suc y = A 𝑜 G suc y 𝑜 A
160 137 153 159 syl2anc φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y A 𝑜 suc G suc y = A 𝑜 G suc y 𝑜 A
161 158 160 sseqtrrd φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y A 𝑜 G suc y 𝑜 suc F G suc y A 𝑜 suc G suc y
162 eloni G suc y On Ord G suc y
163 153 162 syl φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y Ord G suc y
164 vex y V
165 164 sucid y suc y
166 164 sucex suc y V
167 166 epeli y E suc y y suc y
168 165 167 mpbir y E suc y
169 ovexd φ F supp V
170 1 2 3 4 5 cantnfcl φ E We supp F dom G ω
171 170 simpld φ E We supp F
172 4 oiiso F supp V E We supp F G Isom E , E dom G F supp
173 169 171 172 syl2anc φ G Isom E , E dom G F supp
174 173 ad2antrr φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y G Isom E , E dom G F supp
175 135 ad2antrl φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y y dom G
176 simprl φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y suc y dom G
177 isorel G Isom E , E dom G F supp y dom G suc y dom G y E suc y G y E G suc y
178 174 175 176 177 syl12anc φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y y E suc y G y E G suc y
179 168 178 mpbii φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y G y E G suc y
180 fvex G suc y V
181 180 epeli G y E G suc y G y G suc y
182 179 181 sylib φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y G y G suc y
183 ordsucss Ord G suc y G y G suc y suc G y G suc y
184 163 182 183 sylc φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y suc G y G suc y
185 24 ffvelrni y dom G G y supp F
186 175 185 syl φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y G y supp F
187 152 186 sseldd φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y G y On
188 suceloni G y On suc G y On
189 187 188 syl φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y suc G y On
190 7 ad2antrr φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y A
191 oewordi suc G y On G suc y On A On A suc G y G suc y A 𝑜 suc G y A 𝑜 G suc y
192 189 153 137 190 191 syl31anc φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y suc G y G suc y A 𝑜 suc G y A 𝑜 G suc y
193 184 192 mpd φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y A 𝑜 suc G y A 𝑜 G suc y
194 simprr φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y H suc y A 𝑜 suc G y
195 193 194 sseldd φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y H suc y A 𝑜 G suc y
196 peano2 y ω suc y ω
197 196 ad2antlr φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y suc y ω
198 6 cantnfvalf H : ω On
199 198 ffvelrni suc y ω H suc y On
200 197 199 syl φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y H suc y On
201 omcl A 𝑜 G suc y On F G suc y On A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y On
202 155 149 201 syl2anc φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y On
203 oaord H suc y On A 𝑜 G suc y On A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y On H suc y A 𝑜 G suc y A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y + 𝑜 H suc y A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y + 𝑜 A 𝑜 G suc y
204 200 155 202 203 syl3anc φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y H suc y A 𝑜 G suc y A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y + 𝑜 H suc y A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y + 𝑜 A 𝑜 G suc y
205 195 204 mpbid φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y + 𝑜 H suc y A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y + 𝑜 A 𝑜 G suc y
206 1 2 3 4 5 6 cantnfsuc φ suc y ω H suc suc y = A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y + 𝑜 H suc y
207 196 206 sylan2 φ y ω H suc suc y = A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y + 𝑜 H suc y
208 207 adantr φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y H suc suc y = A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y + 𝑜 H suc y
209 omsuc A 𝑜 G suc y On F G suc y On A 𝑜 G suc y 𝑜 suc F G suc y = A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y + 𝑜 A 𝑜 G suc y
210 155 149 209 syl2anc φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y A 𝑜 G suc y 𝑜 suc F G suc y = A 𝑜 G suc y 𝑜 F G suc y + 𝑜 A 𝑜 G suc y
211 205 208 210 3eltr4d φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y H suc suc y A 𝑜 G suc y 𝑜 suc F G suc y
212 161 211 sseldd φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y H suc suc y A 𝑜 suc G suc y
213 212 exp32 φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y H suc suc y A 𝑜 suc G suc y
214 213 a2d φ y ω suc y dom G H suc y A 𝑜 suc G y suc y dom G H suc suc y A 𝑜 suc G suc y
215 136 214 syl5 φ y ω y dom G H suc y A 𝑜 suc G y suc y dom G H suc suc y A 𝑜 suc G suc y
216 215 expcom y ω φ y dom G H suc y A 𝑜 suc G y suc y dom G H suc suc y A 𝑜 suc G suc y
217 80 89 98 131 216 finds2 x ω φ x dom G H suc x A 𝑜 suc G x
218 70 71 58 217 syl3c φ x ω K = suc x H suc x A 𝑜 suc G x
219 69 218 eqeltrd φ x ω K = suc x H K A 𝑜 suc G x
220 68 219 sseldd φ x ω K = suc x H K A 𝑜 C
221 220 rexlimdvaa φ x ω K = suc x H K A 𝑜 C
222 peano2 dom G ω suc dom G ω
223 170 222 simpl2im φ suc dom G ω
224 elnn K suc dom G suc dom G ω K ω
225 8 223 224 syl2anc φ K ω
226 nn0suc K ω K = x ω K = suc x
227 225 226 syl φ K = x ω K = suc x
228 19 221 227 mpjaod φ H K A 𝑜 C