Theorem gsumbagdiag 19140

Description: Two-dimensional commutation of a group sum over a "triangular" region. fsum0diag 14294 analogue for finite bags. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Jan-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
psrbag.d	⊢ 𝐷 = {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}
psrbagconf1o.1	⊢ 𝑆 = {𝑦 ∈ 𝐷 ∣ 𝑦 ∘𝑟 ≤ 𝐹}
gsumbagdiag.i	⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
gsumbagdiag.f	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝐷)
gsumbagdiag.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
gsumbagdiag.g	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ CMnd)
gsumbagdiag.x	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)})) → 𝑋 ∈ 𝐵)

Assertion

Ref	Expression
gsumbagdiag	⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg (𝑗 ∈ 𝑆, 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)} ↦ 𝑋)) = (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝑆, 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑘)} ↦ 𝑋)))

Distinct variable groups:   𝑓,𝑗,𝑘,𝑥,𝑦,𝐹   𝑓,𝐺,𝑗,𝑘,𝑥,𝑦   𝑥,𝑉,𝑦   𝑓,𝐼,𝑥,𝑦   𝜑,𝑗,𝑘   𝑆,𝑗,𝑘,𝑥   𝐵,𝑗,𝑘   𝐷,𝑗,𝑘,𝑥,𝑦   𝑓,𝑋,𝑥,𝑦

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦,𝑓)   𝐵(𝑥,𝑦,𝑓)   𝐷(𝑓)   𝑆(𝑦,𝑓)   𝐼(𝑗,𝑘)   𝑉(𝑓,𝑗,𝑘)   𝑋(𝑗,𝑘)

Proof of Theorem gsumbagdiag

Step	Hyp	Ref	Expression
1		gsumbagdiag.b	. 2 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
2		eqid 2606	. 2 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
3		gsumbagdiag.g	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ CMnd)
4		psrbagconf1o.1	. . 3 ⊢ 𝑆 = {𝑦 ∈ 𝐷 ∣ 𝑦 ∘𝑟 ≤ 𝐹}
5		gsumbagdiag.i	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
6		gsumbagdiag.f	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝐷)
7		psrbag.d	. . . . 5 ⊢ 𝐷 = {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}
8	7	psrbaglefi 19136	. . . 4 ⊢ ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹 ∈ 𝐷) → {𝑦 ∈ 𝐷 ∣ 𝑦 ∘𝑟 ≤ 𝐹} ∈ Fin)
9	5, 6, 8	syl2anc 690	. . 3 ⊢ (𝜑 → {𝑦 ∈ 𝐷 ∣ 𝑦 ∘𝑟 ≤ 𝐹} ∈ Fin)
10	4, 9	syl5eqel 2688	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ Fin)
11		ovex 6552	. . . 4 ⊢ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∈ V
12	7, 11	rab2ex 4735	. . 3 ⊢ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)} ∈ V
13	12	a1i 11	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑆) → {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)} ∈ V)
14		gsumbagdiag.x	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)})) → 𝑋 ∈ 𝐵)
15		xpfi 8090	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ Fin ∧ 𝑆 ∈ Fin) → (𝑆 × 𝑆) ∈ Fin)
16	10, 10, 15	syl2anc 690	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑆 × 𝑆) ∈ Fin)
17		simprl 789	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)})) → 𝑗 ∈ 𝑆)
18	7, 4, 5, 6	gsumbagdiaglem 19139	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)})) → (𝑘 ∈ 𝑆 ∧ 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑘)}))
19	18	simpld 473	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)})) → 𝑘 ∈ 𝑆)
20		brxp 5058	. . . . 5 ⊢ (𝑗(𝑆 × 𝑆)𝑘 ↔ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ 𝑆))
21	17, 19, 20	sylanbrc 694	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)})) → 𝑗(𝑆 × 𝑆)𝑘)
22	21	pm2.24d 145	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)})) → (¬ 𝑗(𝑆 × 𝑆)𝑘 → 𝑋 = (0g‘𝐺)))
23	22	impr 646	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ ((𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)}) ∧ ¬ 𝑗(𝑆 × 𝑆)𝑘)) → 𝑋 = (0g‘𝐺))
24	7, 4, 5, 6	gsumbagdiaglem 19139	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ 𝑆 ∧ 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑘)})) → (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)}))
25	18, 24	impbida 872	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)}) ↔ (𝑘 ∈ 𝑆 ∧ 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑘)})))
26	1, 2, 3, 10, 13, 14, 16, 23, 10, 25	gsumcom2 18140	1 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg (𝑗 ∈ 𝑆, 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑗)} ↦ 𝑋)) = (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝑆, 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘𝑟 ≤ (𝐹 ∘𝑓 − 𝑘)} ↦ 𝑋)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 382   = wceq 1474   ∈ wcel 1976  {crab 2896  Vcvv 3169   class class class wbr 4574   × cxp 5023  ^◡ccnv 5024   “ cima 5028  ‘cfv 5787  (class class class)co 6524   ↦ cmpt2 6526   ∘_𝑓 cof 6767   ∘_𝑟 cofr 6768   ↑_𝑚 cmap 7718  Fincfn 7815   ≤ cle 9928   − cmin 10114  ℕcn 10864  ℕ₀cn0 11136  Basecbs 15638  0_gc0g 15866   Σ_g cgsu 15867  CMndccmn 17959

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1712  ax-4 1727  ax-5 1826  ax-6 1874  ax-7 1921  ax-8 1978  ax-9 1985  ax-10 2005  ax-11 2020  ax-12 2032  ax-13 2229  ax-ext 2586  ax-rep 4690  ax-sep 4700  ax-nul 4709  ax-pow 4761  ax-pr 4825  ax-un 6821  ax-cnex 9845  ax-resscn 9846  ax-1cn 9847  ax-icn 9848  ax-addcl 9849  ax-addrcl 9850  ax-mulcl 9851  ax-mulrcl 9852  ax-mulcom 9853  ax-addass 9854  ax-mulass 9855  ax-distr 9856  ax-i2m1 9857  ax-1ne0 9858  ax-1rid 9859  ax-rnegex 9860  ax-rrecex 9861  ax-cnre 9862  ax-pre-lttri 9863  ax-pre-lttrn 9864  ax-pre-ltadd 9865  ax-pre-mulgt0 9866

This theorem depends on definitions:  df-bi 195  df-or 383  df-an 384  df-3or 1031  df-3an 1032  df-tru 1477  df-ex 1695  df-nf 1700  df-sb 1867  df-eu 2458  df-mo 2459  df-clab 2593  df-cleq 2599  df-clel 2602  df-nfc 2736  df-ne 2778  df-nel 2779  df-ral 2897  df-rex 2898  df-reu 2899  df-rmo 2900  df-rab 2901  df-v 3171  df-sbc 3399  df-csb 3496  df-dif 3539  df-un 3541  df-in 3543  df-ss 3550  df-pss 3552  df-nul 3871  df-if 4033  df-pw 4106  df-sn 4122  df-pr 4124  df-tp 4126  df-op 4128  df-uni 4364  df-int 4402  df-iun 4448  df-br 4575  df-opab 4635  df-mpt 4636  df-tr 4672  df-eprel 4936  df-id 4940  df-po 4946  df-so 4947  df-fr 4984  df-se 4985  df-we 4986  df-xp 5031  df-rel 5032  df-cnv 5033  df-co 5034  df-dm 5035  df-rn 5036  df-res 5037  df-ima 5038  df-pred 5580  df-ord 5626  df-on 5627  df-lim 5628  df-suc 5629  df-iota 5751  df-fun 5789  df-fn 5790  df-f 5791  df-f1 5792  df-fo 5793  df-f1o 5794  df-fv 5795  df-isom 5796  df-riota 6486  df-ov 6527  df-oprab 6528  df-mpt2 6529  df-of 6769  df-ofr 6770  df-om 6932  df-1st 7033  df-2nd 7034  df-supp 7157  df-wrecs 7268  df-recs 7329  df-rdg 7367  df-1o 7421  df-2o 7422  df-oadd 7425  df-er 7603  df-map 7720  df-pm 7721  df-ixp 7769  df-en 7816  df-dom 7817  df-sdom 7818  df-fin 7819  df-fsupp 8133  df-oi 8272  df-card 8622  df-pnf 9929  df-mnf 9930  df-xr 9931  df-ltxr 9932  df-le 9933  df-sub 10116  df-neg 10117  df-nn 10865  df-n0 11137  df-z 11208  df-uz 11517  df-fz 12150  df-fzo 12287  df-seq 12616  df-hash 12932  df-0g 15868  df-gsum 15869  df-mgm 17008  df-sgrp 17050  df-mnd 17061  df-cntz 17516  df-cmn 17961

This theorem is referenced by:  psrass1lem  19141