HomeHome Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Related theorems
GIF version

Theorem fsumshft 6984
Description: Index shift of a finite sum.
Assertion
Ref Expression
fsumshft ((N ∈ (ℤM) ⋀ K ∈ ℤ ⋀ ∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ) → Σj ∈ (M...N)A = Σk ∈ ((M + K)...(N + K))[(kK) / j]A)
Distinct variable groups:   A,k   j,k,K   j,M,k   j,N,k

Proof of Theorem fsumshft
StepHypRef Expression
1 0z 6103 . . . 4 0 ∈ ℤ
2 fsumrev 6982 . . . 4 ((N ∈ (ℤM) ⋀ 0 ∈ ℤ ⋀ ∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ) → Σj ∈ (M...N)A = Σm ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A)
31, 2mp3an2 903 . . 3 ((N ∈ (ℤM) ⋀ ∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ) → Σj ∈ (M...N)A = Σm ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A)
433adant2 797 . 2 ((N ∈ (ℤM) ⋀ K ∈ ℤ ⋀ ∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ) → Σj ∈ (M...N)A = Σm ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A)
5 fsumrev 6982 . . 3 (((0 − M) ∈ (ℤ ‘(0 − N)) ⋀ K ∈ ℤ ⋀ ∀m ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A ∈ ℂ) → Σm ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A = Σk ∈ ((K − (0 − M))...(K − (0 − N)))[(Kk) / m][(0 − m) / j]A)
6 uznegit 6374 . . . . 5 (N ∈ (ℤM) → -M ∈ (ℤ ‘-N))
7 df-neg 5341 . . . . . 6 -M = (0 − M)
8 df-neg 5341 . . . . . . 7 -N = (0 − N)
98fveq2i 3722 . . . . . 6 (ℤ ‘-N) = (ℤ ‘(0 − N))
107, 9eleq12i 1537 . . . . 5 (-M ∈ (ℤ ‘-N) ↔ (0 − M) ∈ (ℤ ‘(0 − N)))
116, 10sylib 198 . . . 4 (N ∈ (ℤM) → (0 − M) ∈ (ℤ ‘(0 − N)))
12113ad2ant1 799 . . 3 ((N ∈ (ℤM) ⋀ K ∈ ℤ ⋀ ∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ) → (0 − M) ∈ (ℤ ‘(0 − N)))
13 3simp2 788 . . 3 ((N ∈ (ℤM) ⋀ K ∈ ℤ ⋀ ∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ) → K ∈ ℤ)
14 fzrevralt 6464 . . . . . . . 8 ((M ∈ ℤ ⋀ N ∈ ℤ ⋀ 0 ∈ ℤ) → (∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ ↔ ∀m ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A ∈ ℂ))
151, 14mp3an3 904 . . . . . . 7 ((M ∈ ℤ ⋀ N ∈ ℤ) → (∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ ↔ ∀m ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A ∈ ℂ))
16 eluzel2 6369 . . . . . . 7 (N ∈ (ℤM) → M ∈ ℤ)
17 eluzelz 6368 . . . . . . 7 (N ∈ (ℤM) → N ∈ ℤ)
1815, 16, 17sylanc 471 . . . . . 6 (N ∈ (ℤM) → (∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ ↔ ∀m ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A ∈ ℂ))
19 oprex 3978 . . . . . . . 8 (0 − m) ∈ V
20 sbcel1g 2010 . . . . . . . 8 ((0 − m) ∈ V → ([(0 − m) / j]A ∈ ℂ ↔ [(0 − m) / j]A ∈ ℂ))
2119, 20ax-mp 7 . . . . . . 7 ([(0 − m) / j]A ∈ ℂ ↔ [(0 − m) / j]A ∈ ℂ)
2221ralbii 1665 . . . . . 6 (∀m ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A ∈ ℂ ↔ ∀m ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A ∈ ℂ)
2318, 22syl6bb 535 . . . . 5 (N ∈ (ℤM) → (∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ ↔ ∀m ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A ∈ ℂ))
2423biimpa 416 . . . 4 ((N ∈ (ℤM) ⋀ ∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ) → ∀m ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A ∈ ℂ)
25243adant2 797 . . 3 ((N ∈ (ℤM) ⋀ K ∈ ℤ ⋀ ∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ) → ∀m ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A ∈ ℂ)
265, 12, 13, 25syl3anc 857 . 2 ((N ∈ (ℤM) ⋀ K ∈ ℤ ⋀ ∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ) → Σm ∈ ((0 − N)...(0 − M))[(0 − m) / j]A = Σk ∈ ((K − (0 − M))...(K − (0 − N)))[(Kk) / m][(0 − m) / j]A)
27 subnegt 5377 . . . . . . . . . 10 ((K ∈ ℂ ⋀ M ∈ ℂ) → (K − -M) = (K + M))
28 axaddcom 5258 . . . . . . . . . 10 ((K ∈ ℂ ⋀ M ∈ ℂ) → (K + M) = (M + K))
2927, 28eqtrd 1505 . . . . . . . . 9 ((K ∈ ℂ ⋀ M ∈ ℂ) → (K − -M) = (M + K))
307opreq2i 3967 . . . . . . . . 9 (K − -M) = (K − (0 − M))
3129, 30syl5eqr 1519 . . . . . . . 8 ((K ∈ ℂ ⋀ M ∈ ℂ) → (K − (0 − M)) = (M + K))
3231adantrr 395 . . . . . . 7 ((K ∈ ℂ ⋀ (M ∈ ℂ ⋀ N ∈ ℂ)) → (K − (0 − M)) = (M + K))
33 subnegt 5377 . . . . . . . . . 10 ((K ∈ ℂ ⋀ N ∈ ℂ) → (K − -N) = (K + N))
34 axaddcom 5258 . . . . . . . . . 10 ((K ∈ ℂ ⋀ N ∈ ℂ) → (K + N) = (N + K))
3533, 34eqtrd 1505 . . . . . . . . 9 ((K ∈ ℂ ⋀ N ∈ ℂ) → (K − -N) = (N + K))
368opreq2i 3967 . . . . . . . . 9 (K − -N) = (K − (0 − N))
3735, 36syl5eqr 1519 . . . . . . . 8 ((K ∈ ℂ ⋀ N ∈ ℂ) → (K − (0 − N)) = (N + K))
3837adantrl 394 . . . . . . 7 ((K ∈ ℂ ⋀ (M ∈ ℂ ⋀ N ∈ ℂ)) → (K − (0 − N)) = (N + K))
3932, 38opreq12d 3973 . . . . . 6 ((K ∈ ℂ ⋀ (M ∈ ℂ ⋀ N ∈ ℂ)) → ((K − (0 − M))...(K − (0 − N))) = ((M + K)...(N + K)))
40 zcnt 6097 . . . . . 6 (K ∈ ℤ → K ∈ ℂ)
41 zcnt 6097 . . . . . . . 8 (M ∈ ℤ → M ∈ ℂ)
4216, 41syl 10 . . . . . . 7 (N ∈ (ℤM) → M ∈ ℂ)
43 zcnt 6097 . . . . . . . 8 (N ∈ ℤ → N ∈ ℂ)
4417, 43syl 10 . . . . . . 7 (N ∈ (ℤM) → N ∈ ℂ)
4542, 44jca 288 . . . . . 6 (N ∈ (ℤM) → (M ∈ ℂ ⋀ N ∈ ℂ))
4639, 40, 45syl2an 454 . . . . 5 ((K ∈ ℤ ⋀ N ∈ (ℤM)) → ((K − (0 − M))...(K − (0 − N))) = ((M + K)...(N + K)))
4746ancoms 436 . . . 4 ((N ∈ (ℤM) ⋀ K ∈ ℤ) → ((K − (0 − M))...(K − (0 − N))) = ((M + K)...(N + K)))
48 negsubdi2t 5441 . . . . . . . . . 10 ((K ∈ ℂ ⋀ k ∈ ℂ) → -(Kk) = (kK))
49 zcnt 6097 . . . . . . . . . 10 (k ∈ ℤ → k ∈ ℂ)
5048, 40, 49syl2an 454 . . . . . . . . 9 ((K ∈ ℤ ⋀ k ∈ ℤ) → -(Kk) = (kK))
51 df-neg 5341 . . . . . . . . 9 -(Kk) = (0 − (Kk))
5250, 51syl5eqr 1519 . . . . . . . 8 ((K ∈ ℤ ⋀ k ∈ ℤ) → (0 − (Kk)) = (kK))
5352csbeq1d 2001 . . . . . . 7 ((K ∈ ℤ ⋀ k ∈ ℤ) → [(0 − (Kk)) / j]A = [(kK) / j]A)
54 oprex 3978 . . . . . . . 8 (Kk) ∈ V
5519ax-gen 962 . . . . . . . 8 m(0 − m) ∈ V
56 opreq2 3964 . . . . . . . . 9 (m = (Kk) → (0 − m) = (0 − (Kk)))
5756csbco3g 2037 . . . . . . . 8 (((Kk) ∈ V ⋀ ∀m(0 − m) ∈ V) → [(Kk) / m][(0 − m) / j]A = [(0 − (Kk)) / j]A)
5854, 55, 57mp2an 696 . . . . . . 7 [(Kk) / m][(0 − m) / j]A = [(0 − (Kk)) / j]A
5953, 58syl5eq 1517 . . . . . 6 ((K ∈ ℤ ⋀ k ∈ ℤ) → [(Kk) / m][(0 − m) / j]A = [(kK) / j]A)
60 elfzelz 6427 . . . . . 6 (k ∈ ((K − (0 − M))...(K − (0 − N))) → k ∈ ℤ)
6159, 60sylan2 451 . . . . 5 ((K ∈ ℤ ⋀ k ∈ ((K − (0 − M))...(K − (0 − N)))) → [(Kk) / m][(0 − m) / j]A = [(kK) / j]A)
6261adantll 392 . . . 4 (((N ∈ (ℤM) ⋀ K ∈ ℤ) ⋀ k ∈ ((K − (0 − M))...(K − (0 − N)))) → [(Kk) / m][(0 − m) / j]A = [(kK) / j]A)
6347, 62sumeq12dv 6948 . . 3 ((N ∈ (ℤM) ⋀ K ∈ ℤ) → Σk ∈ ((K − (0 − M))...(K − (0 − N)))[(Kk) / m][(0 − m) / j]A = Σk ∈ ((M + K)...(N + K))[(kK) / j]A)
64633adant3 798 . 2 ((N ∈ (ℤM) ⋀ K ∈ ℤ ⋀ ∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ) → Σk ∈ ((K − (0 − M))...(K − (0 − N)))[(Kk) / m][(0 − m) / j]A = Σk ∈ ((M + K)...(N + K))[(kK) / j]A)
654, 26, 643eqtrd 1509 1 ((N ∈ (ℤM) ⋀ K ∈ ℤ ⋀ ∀j ∈ (M...N)A ∈ ℂ) → Σj ∈ (M...N)A = Σk ∈ ((M + K)...(N + K))[(kK) / j]A)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   → wi 3   ↔ wb 146   ⋀ wa 223   ⋀ w3a 774  ∀wal 953   = wceq 955   ∈ wcel 957  [wsbc 1169  ∀wral 1643  Vcvv 1808  [csb 1998   ‘cfv 3178  (class class class)co 3958  ℂcc 5215  0cc0 5217   + caddc 5220   − cmin 5275  -cneg 5276  ℤcz 5281  ℤcuz 6362  ...cfz 6412  Σcsu 6932
This theorem is referenced by:  fsumshftm 6985  binomlem2 7020  iserzshft2 7060  fnsmntlem 7177
This theorem was proved from axioms:  ax-1 4  ax-2 5  ax-3 6  ax-mp 7  ax-7 961  ax-gen 962  ax-8 963  ax-9 964  ax-10 965  ax-11 966  ax-12 967  ax-13 968  ax-14 969  ax-17 970  ax-4 972  ax-5o 974  ax-6o 977  ax-9o 1122  ax-10o 1139  ax-16 1209  ax-11o 1217  ax-ext 1458  ax-rep 2689  ax-sep 2699  ax-nul 2706  ax-pow 2738  ax-pr 2775  ax-un 2862  ax-inf2 4608
This theorem depends on definitions:  df-bi 147  df-or 224  df-an 225  df-3or 775  df-3an 776  df-ex 980  df-sb 1171  df-eu 1381  df-mo 1382  df-clab 1463  df-cleq 1468  df-clel 1471  df-ne 1585  df-nel 1586  df-ral 1647  df-rex 1648  df-reu 1649  df-rab 1650  df-v 1809  df-sbc 1939  df-csb 1999  df-dif 2046  df-un 2047  df-in 2048  df-ss 2050  df-pss 2052  df-nul 2278  df-if 2359  df-pw 2399  df-sn 2409  df-pr 2410  df-tp 2412  df-op 2413  df-uni 2500  df-int 2530  df-iun 2564  df-br 2616  df-opab 2663  df-tr 2677  df-eprel 2828  df-id 2831  df-po 2836  df-so 2846  df-fr 2913  df-we 2930  df-ord 2947  df-on 2948  df-lim 2949  df-suc 2950  df-om 3128  df-xp 3180  df-rel 3181  df-cnv 3182  df-co 3183  df-dm 3184  df-rn 3185  df-res 3186  df-ima 3187  df-fun 3188  df-fn 3189  df-f 3190  df-f1 3191  df-fo 3192  df-f1o 3193  df-fv 3194  df-rdg 3927  df-opr 3960  df-oprab 3961  df-1st 4072  df-2nd 4073  df-1o 4126  df-oadd 4128  df-omul 4129  df-er 4254  df-ec 4256  df-qs 4259  df-en 4360  df-dom 4361  df-sdom 4362  df-ni 4983  df-pli 4984  df-mi 4985  df-lti 4986  df-plpq 5018  df-mpq 5019  df-enq 5020  df-nq 5021  df-plq 5022  df-mq 5023  df-rq 5024  df-ltq 5025  df-1q 5026  df-np 5069  df-1p 5070  df-plp 5071  df-mp 5072  df-ltp 5073  df-plpr 5147  df-mpr 5148  df-enr 5149  df-nr 5150  df-plr 5151  df-mr 5152  df-ltr 5153  df-0r 5154  df-1r 5155  df-m1r 5156  df-c 5223  df-0 5224  df-1 5225  df-i 5226  df-r 5227  df-plus 5228  df-mul 5229  df-lt 5230  df-sub 5339  df-neg 5341  df-pnf 5470  df-mnf 5471  df-xr 5472  df-ltxr 5473  df-le 5474  df-n 5883  df-n0 6057  df-z 6093  df-seq1 6258  df-shft 6291  df-uz 6363  df-fz 6413  df-seqz 6478  df-sum 6933
Copyright terms: Public domain