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Theorem dvfsumlem3

Description: Lemma for dvfsumrlim . (Contributed by Mario Carneiro, 17-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses dvfsum.s S = T +∞
dvfsum.z Z = M
dvfsum.m φ M
dvfsum.d φ D
dvfsum.md φ M D + 1
dvfsum.t φ T
dvfsum.a φ x S A
dvfsum.b1 φ x S B V
dvfsum.b2 φ x Z B
dvfsum.b3 φ dx S A d x = x S B
dvfsum.c x = k B = C
dvfsum.u φ U *
dvfsum.l φ x S k S D x x k k U C B
dvfsum.h H = x S x x B + k = M x C - A
dvfsumlem1.1 φ X S
dvfsumlem1.2 φ Y S
dvfsumlem1.3 φ D X
dvfsumlem1.4 φ X Y
dvfsumlem1.5 φ Y U
Assertion dvfsumlem3 φ H Y H X H X X / x B H Y Y / x B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvfsum.s S = T +∞
2 dvfsum.z Z = M
3 dvfsum.m φ M
4 dvfsum.d φ D
5 dvfsum.md φ M D + 1
6 dvfsum.t φ T
7 dvfsum.a φ x S A
8 dvfsum.b1 φ x S B V
9 dvfsum.b2 φ x Z B
10 dvfsum.b3 φ dx S A d x = x S B
11 dvfsum.c x = k B = C
12 dvfsum.u φ U *
13 dvfsum.l φ x S k S D x x k k U C B
14 dvfsum.h H = x S x x B + k = M x C - A
15 dvfsumlem1.1 φ X S
16 dvfsumlem1.2 φ Y S
17 dvfsumlem1.3 φ D X
18 dvfsumlem1.4 φ X Y
19 dvfsumlem1.5 φ Y U
20 ioossre T +∞
21 1 20 eqsstri S
22 21 16 sselid φ Y
23 21 15 sselid φ X
24 reflcl X X
25 peano2re X X + 1
26 23 24 25 3syl φ X + 1
27 3 adantr φ Y X + 1 M
28 4 adantr φ Y X + 1 D
29 5 adantr φ Y X + 1 M D + 1
30 6 adantr φ Y X + 1 T
31 7 adantlr φ Y X + 1 x S A
32 8 adantlr φ Y X + 1 x S B V
33 9 adantlr φ Y X + 1 x Z B
34 10 adantr φ Y X + 1 dx S A d x = x S B
35 12 adantr φ Y X + 1 U *
36 13 3adant1r φ Y X + 1 x S k S D x x k k U C B
37 15 adantr φ Y X + 1 X S
38 16 adantr φ Y X + 1 Y S
39 17 adantr φ Y X + 1 D X
40 18 adantr φ Y X + 1 X Y
41 19 adantr φ Y X + 1 Y U
42 simpr φ Y X + 1 Y X + 1
43 1 2 27 28 29 30 31 32 33 34 11 35 36 14 37 38 39 40 41 42 dvfsumlem2 φ Y X + 1 H Y H X H X X / x B H Y Y / x B
44 21 a1i φ S
45 44 sselda φ x S x
46 reflcl x x
47 45 46 syl φ x S x
48 45 47 resubcld φ x S x x
49 44 7 8 10 dvmptrecl φ x S B
50 48 49 remulcld φ x S x x B
51 fzfid φ x S M x Fin
52 9 ralrimiva φ x Z B
53 52 adantr φ x S x Z B
54 elfzuz k M x k M
55 54 2 eleqtrrdi k M x k Z
56 11 eleq1d x = k B C
57 56 rspccva x Z B k Z C
58 53 55 57 syl2an φ x S k M x C
59 51 58 fsumrecl φ x S k = M x C
60 59 7 resubcld φ x S k = M x C A
61 50 60 readdcld φ x S x x B + k = M x C - A
62 61 14 fmptd φ H : S
63 62 adantr φ X + 1 Y H : S
64 16 adantr φ X + 1 Y Y S
65 63 64 ffvelrnd φ X + 1 Y H Y
66 22 adantr φ X + 1 Y Y
67 reflcl Y Y
68 66 67 syl φ X + 1 Y Y
69 6 adantr φ X + 1 Y T
70 23 adantr φ X + 1 Y X
71 70 24 25 3syl φ X + 1 Y X + 1
72 15 1 eleqtrdi φ X T +∞
73 6 rexrd φ T *
74 elioopnf T * X T +∞ X T < X
75 73 74 syl φ X T +∞ X T < X
76 72 75 mpbid φ X T < X
77 76 simprd φ T < X
78 fllep1 X X X + 1
79 23 78 syl φ X X + 1
80 6 23 26 77 79 ltletrd φ T < X + 1
81 80 adantr φ X + 1 Y T < X + 1
82 simpr φ X + 1 Y X + 1 Y
83 70 flcld φ X + 1 Y X
84 83 peano2zd φ X + 1 Y X + 1
85 flge Y X + 1 X + 1 Y X + 1 Y
86 66 84 85 syl2anc φ X + 1 Y X + 1 Y X + 1 Y
87 82 86 mpbid φ X + 1 Y X + 1 Y
88 69 71 68 81 87 ltletrd φ X + 1 Y T < Y
89 73 adantr φ X + 1 Y T *
90 elioopnf T * Y T +∞ Y T < Y
91 89 90 syl φ X + 1 Y Y T +∞ Y T < Y
92 68 88 91 mpbir2and φ X + 1 Y Y T +∞
93 92 1 eleqtrrdi φ X + 1 Y Y S
94 63 93 ffvelrnd φ X + 1 Y H Y
95 15 adantr φ X + 1 Y X S
96 63 95 ffvelrnd φ X + 1 Y H X
97 3 adantr φ X + 1 Y M
98 4 adantr φ X + 1 Y D
99 5 adantr φ X + 1 Y M D + 1
100 7 adantlr φ X + 1 Y x S A
101 8 adantlr φ X + 1 Y x S B V
102 9 adantlr φ X + 1 Y x Z B
103 10 adantr φ X + 1 Y dx S A d x = x S B
104 12 adantr φ X + 1 Y U *
105 13 3adant1r φ X + 1 Y x S k S D x x k k U C B
106 17 adantr φ X + 1 Y D X
107 70 78 syl φ X + 1 Y X X + 1
108 98 70 71 106 107 letrd φ X + 1 Y D X + 1
109 98 71 68 108 87 letrd φ X + 1 Y D Y
110 flle Y Y Y
111 66 110 syl φ X + 1 Y Y Y
112 19 adantr φ X + 1 Y Y U
113 fllep1 Y Y Y + 1
114 66 113 syl φ X + 1 Y Y Y + 1
115 flidm Y Y = Y
116 66 115 syl φ X + 1 Y Y = Y
117 116 oveq1d φ X + 1 Y Y + 1 = Y + 1
118 114 117 breqtrrd φ X + 1 Y Y Y + 1
119 1 2 97 98 99 69 100 101 102 103 11 104 105 14 93 64 109 111 112 118 dvfsumlem2 φ X + 1 Y H Y H Y H Y Y / x B H Y Y / x B
120 119 simpld φ X + 1 Y H Y H Y
121 elioopnf T * X + 1 T +∞ X + 1 T < X + 1
122 73 121 syl φ X + 1 T +∞ X + 1 T < X + 1
123 26 80 122 mpbir2and φ X + 1 T +∞
124 123 1 eleqtrrdi φ X + 1 S
125 124 adantr φ X + 1 Y X + 1 S
126 63 125 ffvelrnd φ X + 1 Y H X + 1
127 66 flcld φ X + 1 Y Y
128 eluz2 Y X + 1 X + 1 Y X + 1 Y
129 84 127 87 128 syl3anbrc φ X + 1 Y Y X + 1
130 63 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y H : S
131 elfzelz m X + 1 Y m
132 131 adantl φ X + 1 Y m X + 1 Y m
133 132 zred φ X + 1 Y m X + 1 Y m
134 69 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y T
135 71 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y X + 1
136 80 ad2antrr φ X + 1 Y m X + 1 Y T < X + 1
137 elfzle1 m X + 1 Y X + 1 m
138 137 adantl φ X + 1 Y m X + 1 Y X + 1 m
139 134 135 133 136 138 ltletrd φ X + 1 Y m X + 1 Y T < m
140 73 ad2antrr φ X + 1 Y m X + 1 Y T *
141 elioopnf T * m T +∞ m T < m
142 140 141 syl φ X + 1 Y m X + 1 Y m T +∞ m T < m
143 133 139 142 mpbir2and φ X + 1 Y m X + 1 Y m T +∞
144 143 1 eleqtrrdi φ X + 1 Y m X + 1 Y m S
145 130 144 ffvelrnd φ X + 1 Y m X + 1 Y H m
146 97 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 M
147 98 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 D
148 5 ad2antrr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 M D + 1
149 69 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 T
150 100 adantlr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 x S A
151 101 adantlr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 x S B V
152 102 adantlr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 x Z B
153 103 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 dx S A d x = x S B
154 104 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 U *
155 105 3adant1r φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 x S k S D x x k k U C B
156 elfzelz m X + 1 Y 1 m
157 156 adantl φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m
158 157 zred φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m
159 71 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 X + 1
160 80 ad2antrr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 T < X + 1
161 elfzle1 m X + 1 Y 1 X + 1 m
162 161 adantl φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 X + 1 m
163 149 159 158 160 162 ltletrd φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 T < m
164 149 rexrd φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 T *
165 164 141 syl φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m T +∞ m T < m
166 158 163 165 mpbir2and φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m T +∞
167 166 1 eleqtrrdi φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m S
168 peano2re m m + 1
169 158 168 syl φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m + 1
170 158 lep1d φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m m + 1
171 149 158 169 163 170 ltletrd φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 T < m + 1
172 elioopnf T * m + 1 T +∞ m + 1 T < m + 1
173 164 172 syl φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m + 1 T +∞ m + 1 T < m + 1
174 169 171 173 mpbir2and φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m + 1 T +∞
175 174 1 eleqtrrdi φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m + 1 S
176 108 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 D X + 1
177 147 159 158 176 162 letrd φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 D m
178 169 rexrd φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m + 1 *
179 68 rexrd φ X + 1 Y Y *
180 179 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 Y *
181 elfzle2 m X + 1 Y 1 m Y 1
182 181 adantl φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m Y 1
183 1red φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 1
184 66 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 Y
185 184 67 syl φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 Y
186 leaddsub m 1 Y m + 1 Y m Y 1
187 158 183 185 186 syl3anc φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m + 1 Y m Y 1
188 182 187 mpbird φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m + 1 Y
189 66 rexrd φ X + 1 Y Y *
190 179 189 104 111 112 xrletrd φ X + 1 Y Y U
191 190 adantr φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 Y U
192 178 180 154 188 191 xrletrd φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m + 1 U
193 flid m m = m
194 157 193 syl φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m = m
195 194 eqcomd φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m = m
196 195 oveq1d φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m + 1 = m + 1
197 169 196 eqled φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 m + 1 m + 1
198 1 2 146 147 148 149 150 151 152 153 11 154 155 14 167 175 177 170 192 197 dvfsumlem2 φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 H m + 1 H m H m m / x B H m + 1 m + 1 / x B
199 198 simpld φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 H m + 1 H m
200 129 145 199 monoord2 φ X + 1 Y H Y H X + 1
201 71 rexrd φ X + 1 Y X + 1 *
202 201 179 104 87 190 xrletrd φ X + 1 Y X + 1 U
203 71 leidd φ X + 1 Y X + 1 X + 1
204 1 2 97 98 99 69 100 101 102 103 11 104 105 14 95 125 106 107 202 203 dvfsumlem2 φ X + 1 Y H X + 1 H X H X X / x B H X + 1 X + 1 / x B
205 204 simpld φ X + 1 Y H X + 1 H X
206 94 126 96 200 205 letrd φ X + 1 Y H Y H X
207 65 94 96 120 206 letrd φ X + 1 Y H Y H X
208 csbeq1 m = X m / x B = X / x B
209 208 eleq1d m = X m / x B X / x B
210 49 ralrimiva φ x S B
211 210 adantr φ X + 1 Y x S B
212 nfcsb1v _ x m / x B
213 212 nfel1 x m / x B
214 csbeq1a x = m B = m / x B
215 214 eleq1d x = m B m / x B
216 213 215 rspc m S x S B m / x B
217 211 216 mpan9 φ X + 1 Y m S m / x B
218 217 ralrimiva φ X + 1 Y m S m / x B
219 209 218 95 rspcdva φ X + 1 Y X / x B
220 96 219 resubcld φ X + 1 Y H X X / x B
221 csbeq1 m = Y m / x B = Y / x B
222 221 eleq1d m = Y m / x B Y / x B
223 222 218 93 rspcdva φ X + 1 Y Y / x B
224 94 223 resubcld φ X + 1 Y H Y Y / x B
225 csbeq1 m = Y m / x B = Y / x B
226 225 eleq1d m = Y m / x B Y / x B
227 226 218 64 rspcdva φ X + 1 Y Y / x B
228 65 227 resubcld φ X + 1 Y H Y Y / x B
229 csbeq1 m = X + 1 m / x B = X + 1 / x B
230 229 eleq1d m = X + 1 m / x B X + 1 / x B
231 230 218 125 rspcdva φ X + 1 Y X + 1 / x B
232 126 231 resubcld φ X + 1 Y H X + 1 X + 1 / x B
233 204 simprd φ X + 1 Y H X X / x B H X + 1 X + 1 / x B
234 fveq2 y = m H y = H m
235 csbeq1 y = m y / x B = m / x B
236 234 235 oveq12d y = m H y y / x B = H m m / x B
237 eqid y V H y y / x B = y V H y y / x B
238 ovex H y y / x B V
239 236 237 238 fvmpt3i m V y V H y y / x B m = H m m / x B
240 239 elv y V H y y / x B m = H m m / x B
241 144 217 syldan φ X + 1 Y m X + 1 Y m / x B
242 145 241 resubcld φ X + 1 Y m X + 1 Y H m m / x B
243 240 242 eqeltrid φ X + 1 Y m X + 1 Y y V H y y / x B m
244 198 simprd φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 H m m / x B H m + 1 m + 1 / x B
245 ovex m + 1 V
246 fveq2 y = m + 1 H y = H m + 1
247 csbeq1 y = m + 1 y / x B = m + 1 / x B
248 246 247 oveq12d y = m + 1 H y y / x B = H m + 1 m + 1 / x B
249 248 237 238 fvmpt3i m + 1 V y V H y y / x B m + 1 = H m + 1 m + 1 / x B
250 245 249 ax-mp y V H y y / x B m + 1 = H m + 1 m + 1 / x B
251 244 240 250 3brtr4g φ X + 1 Y m X + 1 Y 1 y V H y y / x B m y V H y y / x B m + 1
252 129 243 251 monoord φ X + 1 Y y V H y y / x B X + 1 y V H y y / x B Y
253 ovex X + 1 V
254 fveq2 y = X + 1 H y = H X + 1
255 csbeq1 y = X + 1 y / x B = X + 1 / x B
256 254 255 oveq12d y = X + 1 H y y / x B = H X + 1 X + 1 / x B
257 256 237 238 fvmpt3i X + 1 V y V H y y / x B X + 1 = H X + 1 X + 1 / x B
258 253 257 ax-mp y V H y y / x B X + 1 = H X + 1 X + 1 / x B
259 fvex Y V
260 fveq2 y = Y H y = H Y
261 csbeq1 y = Y y / x B = Y / x B
262 260 261 oveq12d y = Y H y y / x B = H Y Y / x B
263 262 237 238 fvmpt3i Y V y V H y y / x B Y = H Y Y / x B
264 259 263 ax-mp y V H y y / x B Y = H Y Y / x B
265 252 258 264 3brtr3g φ X + 1 Y H X + 1 X + 1 / x B H Y Y / x B
266 220 232 224 233 265 letrd φ X + 1 Y H X X / x B H Y Y / x B
267 119 simprd φ X + 1 Y H Y Y / x B H Y Y / x B
268 220 224 228 266 267 letrd φ X + 1 Y H X X / x B H Y Y / x B
269 207 268 jca φ X + 1 Y H Y H X H X X / x B H Y Y / x B
270 22 26 43 269 lecasei φ H Y H X H X X / x B H Y Y / x B