Metamath Proof Explorer


Theorem psercn2

Description: Since by pserulm the series converges uniformly, it is also continuous by ulmcn . (Contributed by Mario Carneiro, 3-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses pserf.g โŠข ๐บ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
pserf.f โŠข ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† โ†ฆ ฮฃ ๐‘— โˆˆ โ„•0 ( ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) โ€˜ ๐‘— ) )
pserf.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด : โ„•0 โŸถ โ„‚ )
pserf.r โŠข ๐‘… = sup ( { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } , โ„* , < )
pserulm.h โŠข ๐ป = ( ๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† โ†ฆ ( seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ€˜ ๐‘– ) ) )
pserulm.m โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„ )
pserulm.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ < ๐‘… )
pserulm.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โŠ† ( โ—ก abs โ€œ ( 0 [,] ๐‘€ ) ) )
Assertion psercn2 ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ( ๐‘† โ€“cnโ†’ โ„‚ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pserf.g โŠข ๐บ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
2 pserf.f โŠข ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† โ†ฆ ฮฃ ๐‘— โˆˆ โ„•0 ( ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) โ€˜ ๐‘— ) )
3 pserf.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด : โ„•0 โŸถ โ„‚ )
4 pserf.r โŠข ๐‘… = sup ( { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } , โ„* , < )
5 pserulm.h โŠข ๐ป = ( ๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† โ†ฆ ( seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ€˜ ๐‘– ) ) )
6 pserulm.m โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„ )
7 pserulm.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ < ๐‘… )
8 pserulm.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โŠ† ( โ—ก abs โ€œ ( 0 [,] ๐‘€ ) ) )
9 nn0uz โŠข โ„•0 = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 )
10 0zd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ โ„ค )
11 cnvimass โŠข ( โ—ก abs โ€œ ( 0 [,] ๐‘€ ) ) โŠ† dom abs
12 absf โŠข abs : โ„‚ โŸถ โ„
13 12 fdmi โŠข dom abs = โ„‚
14 11 13 sseqtri โŠข ( โ—ก abs โ€œ ( 0 [,] ๐‘€ ) ) โŠ† โ„‚
15 8 14 sstrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โŠ† โ„‚ )
16 15 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘† โŠ† โ„‚ )
17 16 resmptd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ€˜ ๐‘– ) ) โ†พ ๐‘† ) = ( ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† โ†ฆ ( seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ€˜ ๐‘– ) ) )
18 simplr โŠข ( ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ )
19 elfznn0 โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 )
20 19 adantl โŠข ( ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 )
21 1 pserval2 โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) ) )
22 18 20 21 syl2anc โŠข ( ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ) โ†’ ( ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) ) )
23 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘– โˆˆ โ„•0 )
24 23 9 eleqtrdi โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘– โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 ) )
25 24 adantr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ๐‘– โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 ) )
26 3 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐ด : โ„•0 โŸถ โ„‚ )
27 26 ffvelcdmda โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
28 27 adantlr โŠข ( ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
29 expcl โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
30 29 adantll โŠข ( ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
31 28 30 mulcld โŠข ( ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) ) โˆˆ โ„‚ )
32 19 31 sylan2 โŠข ( ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) ) โˆˆ โ„‚ )
33 22 25 32 fsumser โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ( seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ€˜ ๐‘– ) )
34 33 mpteq2dva โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ€˜ ๐‘– ) ) )
35 eqid โŠข ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) = ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld )
36 35 cnfldtopon โŠข ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) โˆˆ ( TopOn โ€˜ โ„‚ )
37 36 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) โˆˆ ( TopOn โ€˜ โ„‚ ) )
38 fzfid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( 0 ... ๐‘– ) โˆˆ Fin )
39 36 a1i โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ) โ†’ ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) โˆˆ ( TopOn โ€˜ โ„‚ ) )
40 ffvelcdm โŠข ( ( ๐ด : โ„•0 โŸถ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
41 26 19 40 syl2an โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
42 39 39 41 cnmptc โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) โˆˆ ( ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) Cn ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) ) )
43 19 adantl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 )
44 35 expcn โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) ) โˆˆ ( ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) Cn ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) ) )
45 43 44 syl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) ) โˆˆ ( ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) Cn ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) ) )
46 35 mulcn โŠข ยท โˆˆ ( ( ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) ร—t ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) ) Cn ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) )
47 46 a1i โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ) โ†’ ยท โˆˆ ( ( ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) ร—t ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) ) Cn ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) ) )
48 39 42 45 47 cnmpt12f โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) โˆˆ ( ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) Cn ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) ) )
49 35 37 38 48 fsumcn โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) โˆˆ ( ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) Cn ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) ) )
50 35 cncfcn1 โŠข ( โ„‚ โ€“cnโ†’ โ„‚ ) = ( ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) Cn ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) )
51 49 50 eleqtrrdi โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘– ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) โˆˆ ( โ„‚ โ€“cnโ†’ โ„‚ ) )
52 34 51 eqeltrrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ€˜ ๐‘– ) ) โˆˆ ( โ„‚ โ€“cnโ†’ โ„‚ ) )
53 rescncf โŠข ( ๐‘† โŠ† โ„‚ โ†’ ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ€˜ ๐‘– ) ) โˆˆ ( โ„‚ โ€“cnโ†’ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ€˜ ๐‘– ) ) โ†พ ๐‘† ) โˆˆ ( ๐‘† โ€“cnโ†’ โ„‚ ) ) )
54 16 52 53 sylc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ€˜ ๐‘– ) ) โ†พ ๐‘† ) โˆˆ ( ๐‘† โ€“cnโ†’ โ„‚ ) )
55 17 54 eqeltrrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† โ†ฆ ( seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ€˜ ๐‘– ) ) โˆˆ ( ๐‘† โ€“cnโ†’ โ„‚ ) )
56 55 5 fmptd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ป : โ„•0 โŸถ ( ๐‘† โ€“cnโ†’ โ„‚ ) )
57 1 2 3 4 5 6 7 8 pserulm โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ป ( โ‡๐‘ข โ€˜ ๐‘† ) ๐น )
58 9 10 56 57 ulmcn โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ( ๐‘† โ€“cnโ†’ โ„‚ ) )