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Theorem stoweidlem20

Description: If a set A of real functions from a common domain T is closed under the sum of two functions, then it is closed under the sum of a finite number of functions, indexed by G. (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017)

Ref Expression
Hypotheses stoweidlem20.1 t φ
stoweidlem20.2 F = t T i = 1 M G i t
stoweidlem20.3 φ M
stoweidlem20.4 φ G : 1 M A
stoweidlem20.5 φ f A g A t T f t + g t A
stoweidlem20.6 φ f A f : T
Assertion stoweidlem20 φ F A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 stoweidlem20.1 t φ
2 stoweidlem20.2 F = t T i = 1 M G i t
3 stoweidlem20.3 φ M
4 stoweidlem20.4 φ G : 1 M A
5 stoweidlem20.5 φ f A g A t T f t + g t A
6 stoweidlem20.6 φ f A f : T
7 3 nnred φ M
8 7 leidd φ M M
9 8 ancli φ φ M M
10 eleq1 n = M n M
11 breq1 n = M n M M M
12 11 anbi2d n = M φ n M φ M M
13 oveq2 n = M 1 n = 1 M
14 13 sumeq1d n = M i = 1 n G i t = i = 1 M G i t
15 14 mpteq2dv n = M t T i = 1 n G i t = t T i = 1 M G i t
16 15 eleq1d n = M t T i = 1 n G i t A t T i = 1 M G i t A
17 12 16 imbi12d n = M φ n M t T i = 1 n G i t A φ M M t T i = 1 M G i t A
18 10 17 imbi12d n = M n φ n M t T i = 1 n G i t A M φ M M t T i = 1 M G i t A
19 breq1 x = 1 x M 1 M
20 19 anbi2d x = 1 φ x M φ 1 M
21 oveq2 x = 1 1 x = 1 1
22 21 sumeq1d x = 1 i = 1 x G i t = i = 1 1 G i t
23 22 mpteq2dv x = 1 t T i = 1 x G i t = t T i = 1 1 G i t
24 23 eleq1d x = 1 t T i = 1 x G i t A t T i = 1 1 G i t A
25 20 24 imbi12d x = 1 φ x M t T i = 1 x G i t A φ 1 M t T i = 1 1 G i t A
26 breq1 x = y x M y M
27 26 anbi2d x = y φ x M φ y M
28 oveq2 x = y 1 x = 1 y
29 28 sumeq1d x = y i = 1 x G i t = i = 1 y G i t
30 29 mpteq2dv x = y t T i = 1 x G i t = t T i = 1 y G i t
31 30 eleq1d x = y t T i = 1 x G i t A t T i = 1 y G i t A
32 27 31 imbi12d x = y φ x M t T i = 1 x G i t A φ y M t T i = 1 y G i t A
33 breq1 x = y + 1 x M y + 1 M
34 33 anbi2d x = y + 1 φ x M φ y + 1 M
35 oveq2 x = y + 1 1 x = 1 y + 1
36 35 sumeq1d x = y + 1 i = 1 x G i t = i = 1 y + 1 G i t
37 36 mpteq2dv x = y + 1 t T i = 1 x G i t = t T i = 1 y + 1 G i t
38 37 eleq1d x = y + 1 t T i = 1 x G i t A t T i = 1 y + 1 G i t A
39 34 38 imbi12d x = y + 1 φ x M t T i = 1 x G i t A φ y + 1 M t T i = 1 y + 1 G i t A
40 breq1 x = n x M n M
41 40 anbi2d x = n φ x M φ n M
42 oveq2 x = n 1 x = 1 n
43 42 sumeq1d x = n i = 1 x G i t = i = 1 n G i t
44 43 mpteq2dv x = n t T i = 1 x G i t = t T i = 1 n G i t
45 44 eleq1d x = n t T i = 1 x G i t A t T i = 1 n G i t A
46 41 45 imbi12d x = n φ x M t T i = 1 x G i t A φ n M t T i = 1 n G i t A
47 1z 1
48 nnuz = 1
49 3 48 eleqtrdi φ M 1
50 eluzfz1 M 1 1 1 M
51 49 50 syl φ 1 1 M
52 4 51 ffvelrnd φ G 1 A
53 52 ancli φ φ G 1 A
54 eleq1 f = G 1 f A G 1 A
55 54 anbi2d f = G 1 φ f A φ G 1 A
56 feq1 f = G 1 f : T G 1 : T
57 55 56 imbi12d f = G 1 φ f A f : T φ G 1 A G 1 : T
58 57 6 vtoclg G 1 A φ G 1 A G 1 : T
59 52 53 58 sylc φ G 1 : T
60 59 ffvelrnda φ t T G 1 t
61 60 recnd φ t T G 1 t
62 fveq2 i = 1 G i = G 1
63 62 fveq1d i = 1 G i t = G 1 t
64 63 fsum1 1 G 1 t i = 1 1 G i t = G 1 t
65 47 61 64 sylancr φ t T i = 1 1 G i t = G 1 t
66 1 65 mpteq2da φ t T i = 1 1 G i t = t T G 1 t
67 59 feqmptd φ G 1 = t T G 1 t
68 66 67 eqtr4d φ t T i = 1 1 G i t = G 1
69 68 52 eqeltrd φ t T i = 1 1 G i t A
70 69 adantr φ 1 M t T i = 1 1 G i t A
71 simprl y φ y M t T i = 1 y G i t A φ y + 1 M φ
72 simpll y φ y M t T i = 1 y G i t A φ y + 1 M y
73 simprr y φ y M t T i = 1 y G i t A φ y + 1 M y + 1 M
74 simp1 φ y y + 1 M φ
75 nnre y y
76 75 3ad2ant2 φ y y + 1 M y
77 1red φ y y + 1 M 1
78 76 77 readdcld φ y y + 1 M y + 1
79 3 3ad2ant1 φ y y + 1 M M
80 79 nnred φ y y + 1 M M
81 76 lep1d φ y y + 1 M y y + 1
82 simp3 φ y y + 1 M y + 1 M
83 76 78 80 81 82 letrd φ y y + 1 M y M
84 74 83 jca φ y y + 1 M φ y M
85 71 72 73 84 syl3anc y φ y M t T i = 1 y G i t A φ y + 1 M φ y M
86 simplr y φ y M t T i = 1 y G i t A φ y + 1 M φ y M t T i = 1 y G i t A
87 85 86 mpd y φ y M t T i = 1 y G i t A φ y + 1 M t T i = 1 y G i t A
88 nfv t y
89 nfv t y + 1 M
90 1 88 89 nf3an t φ y y + 1 M
91 simpl2 φ y y + 1 M t T y
92 91 48 eleqtrdi φ y y + 1 M t T y 1
93 simpll1 φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 φ
94 1zzd φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 1
95 3 nnzd φ M
96 95 3ad2ant1 φ y y + 1 M M
97 96 ad2antrr φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 M
98 elfzelz i 1 y + 1 i
99 98 adantl φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 i
100 elfzle1 i 1 y + 1 1 i
101 100 adantl φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 1 i
102 98 zred i 1 y + 1 i
103 102 adantl φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 i
104 78 ad2antrr φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 y + 1
105 80 ad2antrr φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 M
106 elfzle2 i 1 y + 1 i y + 1
107 106 adantl φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 i y + 1
108 simpll3 φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 y + 1 M
109 103 104 105 107 108 letrd φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 i M
110 94 97 99 101 109 elfzd φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 i 1 M
111 simplr φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 t T
112 4 ffvelrnda φ i 1 M G i A
113 112 3adant3 φ i 1 M t T G i A
114 simp1 φ i 1 M t T φ
115 114 113 jca φ i 1 M t T φ G i A
116 eleq1 f = G i f A G i A
117 116 anbi2d f = G i φ f A φ G i A
118 feq1 f = G i f : T G i : T
119 117 118 imbi12d f = G i φ f A f : T φ G i A G i : T
120 119 6 vtoclg G i A φ G i A G i : T
121 113 115 120 sylc φ i 1 M t T G i : T
122 simp3 φ i 1 M t T t T
123 121 122 ffvelrnd φ i 1 M t T G i t
124 123 recnd φ i 1 M t T G i t
125 93 110 111 124 syl3anc φ y y + 1 M t T i 1 y + 1 G i t
126 fveq2 i = y + 1 G i = G y + 1
127 126 fveq1d i = y + 1 G i t = G y + 1 t
128 92 125 127 fsump1 φ y y + 1 M t T i = 1 y + 1 G i t = i = 1 y G i t + G y + 1 t
129 simpr φ y y + 1 M t T t T
130 fzfid φ y y + 1 M t T 1 y Fin
131 simpll1 φ y y + 1 M t T i 1 y φ
132 1zzd φ y y + 1 M t T i 1 y 1
133 96 ad2antrr φ y y + 1 M t T i 1 y M
134 elfzelz i 1 y i
135 134 adantl φ y y + 1 M t T i 1 y i
136 elfzle1 i 1 y 1 i
137 136 adantl φ y y + 1 M t T i 1 y 1 i
138 134 zred i 1 y i
139 138 adantl φ y y + 1 M i 1 y i
140 78 adantr φ y y + 1 M i 1 y y + 1
141 80 adantr φ y y + 1 M i 1 y M
142 76 adantr φ y y + 1 M i 1 y y
143 elfzle2 i 1 y i y
144 143 adantl φ y y + 1 M i 1 y i y
145 letrp1 i y i y i y + 1
146 139 142 144 145 syl3anc φ y y + 1 M i 1 y i y + 1
147 simpl3 φ y y + 1 M i 1 y y + 1 M
148 139 140 141 146 147 letrd φ y y + 1 M i 1 y i M
149 148 adantlr φ y y + 1 M t T i 1 y i M
150 132 133 135 137 149 elfzd φ y y + 1 M t T i 1 y i 1 M
151 simplr φ y y + 1 M t T i 1 y t T
152 131 150 151 123 syl3anc φ y y + 1 M t T i 1 y G i t
153 130 152 fsumrecl φ y y + 1 M t T i = 1 y G i t
154 eqid t T i = 1 y G i t = t T i = 1 y G i t
155 154 fvmpt2 t T i = 1 y G i t t T i = 1 y G i t t = i = 1 y G i t
156 129 153 155 syl2anc φ y y + 1 M t T t T i = 1 y G i t t = i = 1 y G i t
157 156 oveq1d φ y y + 1 M t T t T i = 1 y G i t t + G y + 1 t = i = 1 y G i t + G y + 1 t
158 128 157 eqtr4d φ y y + 1 M t T i = 1 y + 1 G i t = t T i = 1 y G i t t + G y + 1 t
159 90 158 mpteq2da φ y y + 1 M t T i = 1 y + 1 G i t = t T t T i = 1 y G i t t + G y + 1 t
160 159 adantr φ y y + 1 M t T i = 1 y G i t A t T i = 1 y + 1 G i t = t T t T i = 1 y G i t t + G y + 1 t
161 1zzd φ y y + 1 M 1
162 peano2nn y y + 1
163 162 nnzd y y + 1
164 163 3ad2ant2 φ y y + 1 M y + 1
165 162 nnge1d y 1 y + 1
166 165 3ad2ant2 φ y y + 1 M 1 y + 1
167 161 96 164 166 82 elfzd φ y y + 1 M y + 1 1 M
168 4 ffvelrnda φ y + 1 1 M G y + 1 A
169 74 167 168 syl2anc φ y y + 1 M G y + 1 A
170 eleq1 f = G y + 1 f A G y + 1 A
171 170 anbi2d f = G y + 1 φ f A φ G y + 1 A
172 feq1 f = G y + 1 f : T G y + 1 : T
173 171 172 imbi12d f = G y + 1 φ f A f : T φ G y + 1 A G y + 1 : T
174 173 6 vtoclg G y + 1 A φ G y + 1 A G y + 1 : T
175 174 anabsi7 φ G y + 1 A G y + 1 : T
176 74 169 175 syl2anc φ y y + 1 M G y + 1 : T
177 176 ffvelrnda φ y y + 1 M t T G y + 1 t
178 eqid t T G y + 1 t = t T G y + 1 t
179 178 fvmpt2 t T G y + 1 t t T G y + 1 t t = G y + 1 t
180 129 177 179 syl2anc φ y y + 1 M t T t T G y + 1 t t = G y + 1 t
181 180 oveq2d φ y y + 1 M t T t T i = 1 y G i t t + t T G y + 1 t t = t T i = 1 y G i t t + G y + 1 t
182 90 181 mpteq2da φ y y + 1 M t T t T i = 1 y G i t t + t T G y + 1 t t = t T t T i = 1 y G i t t + G y + 1 t
183 182 adantr φ y y + 1 M t T i = 1 y G i t A t T t T i = 1 y G i t t + t T G y + 1 t t = t T t T i = 1 y G i t t + G y + 1 t
184 simpl1 φ y y + 1 M t T i = 1 y G i t A φ
185 simpr φ y y + 1 M t T i = 1 y G i t A t T i = 1 y G i t A
186 167 adantr φ y y + 1 M t T i = 1 y G i t A y + 1 1 M
187 175 feqmptd φ G y + 1 A G y + 1 = t T G y + 1 t
188 168 187 syldan φ y + 1 1 M G y + 1 = t T G y + 1 t
189 188 168 eqeltrrd φ y + 1 1 M t T G y + 1 t A
190 184 186 189 syl2anc φ y y + 1 M t T i = 1 y G i t A t T G y + 1 t A
191 nfmpt1 _ t t T i = 1 y G i t
192 nfmpt1 _ t t T G y + 1 t
193 5 191 192 stoweidlem8 φ t T i = 1 y G i t A t T G y + 1 t A t T t T i = 1 y G i t t + t T G y + 1 t t A
194 184 185 190 193 syl3anc φ y y + 1 M t T i = 1 y G i t A t T t T i = 1 y G i t t + t T G y + 1 t t A
195 183 194 eqeltrrd φ y y + 1 M t T i = 1 y G i t A t T t T i = 1 y G i t t + G y + 1 t A
196 160 195 eqeltrd φ y y + 1 M t T i = 1 y G i t A t T i = 1 y + 1 G i t A
197 71 72 73 87 196 syl31anc y φ y M t T i = 1 y G i t A φ y + 1 M t T i = 1 y + 1 G i t A
198 197 exp31 y φ y M t T i = 1 y G i t A φ y + 1 M t T i = 1 y + 1 G i t A
199 25 32 39 46 70 198 nnind n φ n M t T i = 1 n G i t A
200 18 199 vtoclg M M φ M M t T i = 1 M G i t A
201 3 3 9 200 syl3c φ t T i = 1 M G i t A
202 2 201 eqeltrid φ F A