Theorem psercnlem1 24179

Description: Lemma for psercn 24180. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Mar-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
pserf.g	⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))))
pserf.f	⊢ 𝐹 = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑗 ∈ ℕ0 ((𝐺‘𝑦)‘𝑗))
pserf.a	⊢ (𝜑 → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
pserf.r	⊢ 𝑅 = sup({𝑟 ∈ ℝ ∣ seq0( + , (𝐺‘𝑟)) ∈ dom ⇝ }, ℝ*, < )
psercn.s	⊢ 𝑆 = (◡abs “ (0[,)𝑅))
psercn.m	⊢ 𝑀 = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1))

Assertion

Ref	Expression
psercnlem1	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑀 ∈ ℝ+ ∧ (abs‘𝑎) < 𝑀 ∧ 𝑀 < 𝑅))

Distinct variable groups:   𝑗,𝑎,𝑛,𝑟,𝑥,𝑦,𝐴   𝑗,𝑀,𝑦   𝑗,𝐺,𝑟,𝑦   𝑆,𝑎,𝑗,𝑦   𝐹,𝑎   𝜑,𝑎,𝑗,𝑦

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑛,𝑟)   𝑅(𝑥,𝑦,𝑗,𝑛,𝑟,𝑎)   𝑆(𝑥,𝑛,𝑟)   𝐹(𝑥,𝑦,𝑗,𝑛,𝑟)   𝐺(𝑥,𝑛,𝑎)   𝑀(𝑥,𝑛,𝑟,𝑎)

Proof of Theorem psercnlem1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		psercn.m	. . . 4 ⊢ 𝑀 = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1))
2		psercn.s	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑆 = (◡abs “ (0[,)𝑅))
3		cnvimass 5485	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ dom abs
4		absf 14077	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ abs:ℂ⟶ℝ
5	4	fdmi 6052	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ dom abs = ℂ
6	3, 5	sseqtri 3637	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ ℂ
7	2, 6	eqsstri 3635	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑆 ⊆ ℂ
8	7	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ ℂ)
9	8	sselda 3603	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑎 ∈ ℂ)
10	9	abscld 14175	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) ∈ ℝ)
11		readdcl 10019	. . . . . . 7 ⊢ (((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) + 𝑅) ∈ ℝ)
12	10, 11	sylan 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) + 𝑅) ∈ ℝ)
13	12	rehalfcld 11279	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) ∈ ℝ)
14		peano2re 10209	. . . . . . 7 ⊢ ((abs‘𝑎) ∈ ℝ → ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ)
15	10, 14	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ)
16	15	adantr 481	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ ¬ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ)
17	13, 16	ifclda 4120	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) ∈ ℝ)
18	1, 17	syl5eqel 2705	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑀 ∈ ℝ)
19		0re 10040	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℝ
20	19	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ℝ)
21	9	absge0d 14183	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 0 ≤ (abs‘𝑎))
22		breq2 4657	. . . . . 6 ⊢ ((((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) → ((abs‘𝑎) < (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) ↔ (abs‘𝑎) < if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1))))
23		breq2 4657	. . . . . 6 ⊢ (((abs‘𝑎) + 1) = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) → ((abs‘𝑎) < ((abs‘𝑎) + 1) ↔ (abs‘𝑎) < if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1))))
24		simpr 477	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑎 ∈ 𝑆)
25	24, 2	syl6eleq 2711	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑎 ∈ (◡abs “ (0[,)𝑅)))
26		ffn 6045	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (abs:ℂ⟶ℝ → abs Fn ℂ)
27		elpreima 6337	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (abs Fn ℂ → (𝑎 ∈ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ↔ (𝑎 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅))))
28	4, 26, 27	mp2b 10	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑎 ∈ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ↔ (𝑎 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅)))
29	25, 28	sylib 208	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑎 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅)))
30	29	simprd 479	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅))
31		iccssxr 12256	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
32		pserf.g	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))))
33		pserf.a	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
34		pserf.r	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑅 = sup({𝑟 ∈ ℝ ∣ seq0( + , (𝐺‘𝑟)) ∈ dom ⇝ }, ℝ*, < )
35	32, 33, 34	radcnvcl 24171	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ (0[,]+∞))
36	35	adantr 481	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑅 ∈ (0[,]+∞))
37	31, 36	sseldi 3601	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑅 ∈ ℝ*)
38		elico2 12237	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((0 ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → ((abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅) ↔ ((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (abs‘𝑎) ∧ (abs‘𝑎) < 𝑅)))
39	19, 37, 38	sylancr 695	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝑎) ∈ (0[,)𝑅) ↔ ((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (abs‘𝑎) ∧ (abs‘𝑎) < 𝑅)))
40	30, 39	mpbid 222	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (abs‘𝑎) ∧ (abs‘𝑎) < 𝑅))
41	40	simp3d 1075	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) < 𝑅)
42	41	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (abs‘𝑎) < 𝑅)
43		avglt1 11270	. . . . . . . 8 ⊢ (((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) < 𝑅 ↔ (abs‘𝑎) < (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2)))
44	10, 43	sylan 488	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) < 𝑅 ↔ (abs‘𝑎) < (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2)))
45	42, 44	mpbid 222	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (abs‘𝑎) < (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2))
46	10	ltp1d 10954	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) < ((abs‘𝑎) + 1))
47	46	adantr 481	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ ¬ 𝑅 ∈ ℝ) → (abs‘𝑎) < ((abs‘𝑎) + 1))
48	22, 23, 45, 47	ifbothda 4123	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) < if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)))
49	48, 1	syl6breqr 4695	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (abs‘𝑎) < 𝑀)
50	20, 10, 18, 21, 49	lelttrd 10195	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 0 < 𝑀)
51	18, 50	elrpd 11869	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑀 ∈ ℝ+)
52		breq1 4656	. . . 4 ⊢ ((((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) → ((((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) < 𝑅 ↔ if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) < 𝑅))
53		breq1 4656	. . . 4 ⊢ (((abs‘𝑎) + 1) = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) → (((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅 ↔ if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) < 𝑅))
54		avglt2 11271	. . . . . 6 ⊢ (((abs‘𝑎) ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) < 𝑅 ↔ (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) < 𝑅))
55	10, 54	sylan 488	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) < 𝑅 ↔ (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) < 𝑅))
56	42, 55	mpbid 222	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2) < 𝑅)
57	15	rexrd 10089	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ*)
58		xrlenlt 10103	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ ℝ* ∧ ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ*) → (𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1) ↔ ¬ ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅))
59	37, 57, 58	syl2anc 693	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1) ↔ ¬ ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅))
60		0xr 10086	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 0 ∈ ℝ*
61		pnfxr 10092	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
62		elicc1 12219	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*) → (𝑅 ∈ (0[,]+∞) ↔ (𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ 𝑅 ∧ 𝑅 ≤ +∞)))
63	60, 61, 62	mp2an 708	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑅 ∈ (0[,]+∞) ↔ (𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ 𝑅 ∧ 𝑅 ≤ +∞))
64	35, 63	sylib 208	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ 𝑅 ∧ 𝑅 ≤ +∞))
65	64	simp2d 1074	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝑅)
66	65	adantr 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 0 ≤ 𝑅)
67		ge0gtmnf 12003	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ 𝑅) → -∞ < 𝑅)
68	37, 66, 67	syl2anc 693	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → -∞ < 𝑅)
69		xrre 12000	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑅 ∈ ℝ* ∧ ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ) ∧ (-∞ < 𝑅 ∧ 𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1))) → 𝑅 ∈ ℝ)
70	69	expr 643	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑅 ∈ ℝ* ∧ ((abs‘𝑎) + 1) ∈ ℝ) ∧ -∞ < 𝑅) → (𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1) → 𝑅 ∈ ℝ))
71	37, 15, 68, 70	syl21anc 1325	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑅 ≤ ((abs‘𝑎) + 1) → 𝑅 ∈ ℝ))
72	59, 71	sylbird 250	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (¬ ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅 → 𝑅 ∈ ℝ))
73	72	con1d 139	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (¬ 𝑅 ∈ ℝ → ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅))
74	73	imp 445	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) ∧ ¬ 𝑅 ∈ ℝ) → ((abs‘𝑎) + 1) < 𝑅)
75	52, 53, 56, 74	ifbothda 4123	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1)) < 𝑅)
76	1, 75	syl5eqbr 4688	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → 𝑀 < 𝑅)
77	51, 49, 76	3jca 1242	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆) → (𝑀 ∈ ℝ+ ∧ (abs‘𝑎) < 𝑀 ∧ 𝑀 < 𝑅))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 384   ∧ w3a 1037   = wceq 1483   ∈ wcel 1990  {crab 2916   ⊆ wss 3574  ifcif 4086   class class class wbr 4653   ↦ cmpt 4729  ^◡ccnv 5113  dom cdm 5114   “ cima 5117   Fn wfn 5883  ⟶wf 5884  ‘cfv 5888  (class class class)co 6650  supcsup 8346  ℂcc 9934  ℝcr 9935  0cc0 9936  1c1 9937   + caddc 9939   · cmul 9941  +∞cpnf 10071  -∞cmnf 10072  ℝ^*cxr 10073   < clt 10074   ≤ cle 10075   / cdiv 10684  2c2 11070  ℕ₀cn0 11292  ℝ⁺crp 11832  [,)cico 12177  [,]cicc 12178  seqcseq 12801  ↑cexp 12860  abscabs 13974   ⇝ cli 14215  Σcsu 14416

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-inf2 8538  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-pre-sup 10014

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-er 7742  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-sup 8348  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-n0 11293  df-z 11378  df-uz 11688  df-rp 11833  df-ico 12181  df-icc 12182  df-fz 12327  df-seq 12802  df-exp 12861  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-clim 14219

This theorem is referenced by:  psercn  24180  pserdvlem1  24181  pserdvlem2  24182  pserdv  24183