MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  iprodmul Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem iprodmul 14515
Description: Multiplication of infinite sums. (Contributed by Scott Fenton, 18-Dec-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
iprodmul.1 𝑍 = (ℤ𝑀)
iprodmul.2 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
iprodmul.3 (𝜑 → ∃𝑛𝑍𝑦(𝑦 ≠ 0 ∧ seq𝑛( · , 𝐹) ⇝ 𝑦))
iprodmul.4 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = 𝐴)
iprodmul.5 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐴 ∈ ℂ)
iprodmul.6 (𝜑 → ∃𝑚𝑍𝑧(𝑧 ≠ 0 ∧ seq𝑚( · , 𝐺) ⇝ 𝑧))
iprodmul.7 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) = 𝐵)
iprodmul.8 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐵 ∈ ℂ)
Assertion
Ref Expression
iprodmul (𝜑 → ∏𝑘𝑍 (𝐴 · 𝐵) = (∏𝑘𝑍 𝐴 · ∏𝑘𝑍 𝐵))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑛,𝑦   𝐵,𝑚,𝑧   𝑘,𝐹,𝑚,𝑛,𝑦,𝑧   𝑘,𝐺,𝑚,𝑛,𝑦,𝑧   𝜑,𝑘,𝑦,𝑧   𝑘,𝑀,𝑚,𝑛   𝜑,𝑚,𝑦   𝑦,𝑀   𝑧,𝑚,𝑀   𝜑,𝑛,𝑦,𝑧   𝑘,𝑍,𝑚,𝑛,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑧,𝑘,𝑚)   𝐵(𝑦,𝑘,𝑛)

Proof of Theorem iprodmul
Dummy variables 𝑗 𝑎 𝑝 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 iprodmul.1 . 2 𝑍 = (ℤ𝑀)
2 iprodmul.2 . 2 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
3 iprodmul.3 . . . 4 (𝜑 → ∃𝑛𝑍𝑦(𝑦 ≠ 0 ∧ seq𝑛( · , 𝐹) ⇝ 𝑦))
4 iprodmul.4 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) = 𝐴)
5 iprodmul.5 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐴 ∈ ℂ)
64, 5eqeltrd 2683 . . . 4 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
7 iprodmul.6 . . . 4 (𝜑 → ∃𝑚𝑍𝑧(𝑧 ≠ 0 ∧ seq𝑚( · , 𝐺) ⇝ 𝑧))
8 iprodmul.7 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) = 𝐵)
9 iprodmul.8 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝐵 ∈ ℂ)
108, 9eqeltrd 2683 . . . 4 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐺𝑘) ∈ ℂ)
11 fveq2 6084 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑘 → (𝐹𝑎) = (𝐹𝑘))
12 fveq2 6084 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑘 → (𝐺𝑎) = (𝐺𝑘))
1311, 12oveq12d 6541 . . . . . 6 (𝑎 = 𝑘 → ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎)) = ((𝐹𝑘) · (𝐺𝑘)))
14 eqid 2605 . . . . . 6 (𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎))) = (𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎)))
15 ovex 6551 . . . . . 6 ((𝐹𝑘) · (𝐺𝑘)) ∈ V
1613, 14, 15fvmpt 6172 . . . . 5 (𝑘𝑍 → ((𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎)))‘𝑘) = ((𝐹𝑘) · (𝐺𝑘)))
1716adantl 480 . . . 4 ((𝜑𝑘𝑍) → ((𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎)))‘𝑘) = ((𝐹𝑘) · (𝐺𝑘)))
181, 3, 6, 7, 10, 17ntrivcvgmul 14415 . . 3 (𝜑 → ∃𝑝𝑍𝑤(𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎)))) ⇝ 𝑤))
19 fveq2 6084 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑎 → (𝐹𝑚) = (𝐹𝑎))
20 fveq2 6084 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑎 → (𝐺𝑚) = (𝐺𝑎))
2119, 20oveq12d 6541 . . . . . . . . 9 (𝑚 = 𝑎 → ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)) = ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎)))
2221cbvmptv 4668 . . . . . . . 8 (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚))) = (𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎)))
23 seqeq3 12619 . . . . . . . 8 ((𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚))) = (𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎))) → seq𝑝( · , (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))) = seq𝑝( · , (𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎)))))
2422, 23ax-mp 5 . . . . . . 7 seq𝑝( · , (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))) = seq𝑝( · , (𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎))))
2524breq1i 4580 . . . . . 6 (seq𝑝( · , (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))) ⇝ 𝑤 ↔ seq𝑝( · , (𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎)))) ⇝ 𝑤)
2625anbi2i 725 . . . . 5 ((𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))) ⇝ 𝑤) ↔ (𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎)))) ⇝ 𝑤))
2726exbii 1762 . . . 4 (∃𝑤(𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))) ⇝ 𝑤) ↔ ∃𝑤(𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎)))) ⇝ 𝑤))
2827rexbii 3018 . . 3 (∃𝑝𝑍𝑤(𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))) ⇝ 𝑤) ↔ ∃𝑝𝑍𝑤(𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑎𝑍 ↦ ((𝐹𝑎) · (𝐺𝑎)))) ⇝ 𝑤))
2918, 28sylibr 222 . 2 (𝜑 → ∃𝑝𝑍𝑤(𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))) ⇝ 𝑤))
30 simpr 475 . . . 4 ((𝜑𝑘𝑍) → 𝑘𝑍)
316, 10mulcld 9912 . . . 4 ((𝜑𝑘𝑍) → ((𝐹𝑘) · (𝐺𝑘)) ∈ ℂ)
32 fveq2 6084 . . . . . 6 (𝑚 = 𝑘 → (𝐹𝑚) = (𝐹𝑘))
33 fveq2 6084 . . . . . 6 (𝑚 = 𝑘 → (𝐺𝑚) = (𝐺𝑘))
3432, 33oveq12d 6541 . . . . 5 (𝑚 = 𝑘 → ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)) = ((𝐹𝑘) · (𝐺𝑘)))
35 eqid 2605 . . . . 5 (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚))) = (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))
3634, 35fvmptg 6170 . . . 4 ((𝑘𝑍 ∧ ((𝐹𝑘) · (𝐺𝑘)) ∈ ℂ) → ((𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))‘𝑘) = ((𝐹𝑘) · (𝐺𝑘)))
3730, 31, 36syl2anc 690 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → ((𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))‘𝑘) = ((𝐹𝑘) · (𝐺𝑘)))
384, 8oveq12d 6541 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → ((𝐹𝑘) · (𝐺𝑘)) = (𝐴 · 𝐵))
3937, 38eqtrd 2639 . 2 ((𝜑𝑘𝑍) → ((𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))‘𝑘) = (𝐴 · 𝐵))
405, 9mulcld 9912 . 2 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐴 · 𝐵) ∈ ℂ)
411, 2, 3, 4, 5iprodclim2 14511 . . 3 (𝜑 → seq𝑀( · , 𝐹) ⇝ ∏𝑘𝑍 𝐴)
42 seqex 12616 . . . 4 seq𝑀( · , (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))) ∈ V
4342a1i 11 . . 3 (𝜑 → seq𝑀( · , (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))) ∈ V)
441, 2, 7, 8, 9iprodclim2 14511 . . 3 (𝜑 → seq𝑀( · , 𝐺) ⇝ ∏𝑘𝑍 𝐵)
451, 2, 6prodf 14400 . . . 4 (𝜑 → seq𝑀( · , 𝐹):𝑍⟶ℂ)
4645ffvelrnda 6248 . . 3 ((𝜑𝑗𝑍) → (seq𝑀( · , 𝐹)‘𝑗) ∈ ℂ)
471, 2, 10prodf 14400 . . . 4 (𝜑 → seq𝑀( · , 𝐺):𝑍⟶ℂ)
4847ffvelrnda 6248 . . 3 ((𝜑𝑗𝑍) → (seq𝑀( · , 𝐺)‘𝑗) ∈ ℂ)
49 simpr 475 . . . . 5 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝑗𝑍)
5049, 1syl6eleq 2693 . . . 4 ((𝜑𝑗𝑍) → 𝑗 ∈ (ℤ𝑀))
51 elfzuz 12160 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) → 𝑘 ∈ (ℤ𝑀))
5251, 1syl6eleqr 2694 . . . . . 6 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) → 𝑘𝑍)
5352, 6sylan2 489 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
5453adantlr 746 . . . 4 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹𝑘) ∈ ℂ)
5552, 10sylan2 489 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐺𝑘) ∈ ℂ)
5655adantlr 746 . . . 4 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐺𝑘) ∈ ℂ)
5737adantlr 746 . . . . 5 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘𝑍) → ((𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))‘𝑘) = ((𝐹𝑘) · (𝐺𝑘)))
5852, 57sylan2 489 . . . 4 (((𝜑𝑗𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → ((𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))‘𝑘) = ((𝐹𝑘) · (𝐺𝑘)))
5950, 54, 56, 58prodfmul 14403 . . 3 ((𝜑𝑗𝑍) → (seq𝑀( · , (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚))))‘𝑗) = ((seq𝑀( · , 𝐹)‘𝑗) · (seq𝑀( · , 𝐺)‘𝑗)))
601, 2, 41, 43, 44, 46, 48, 59climmul 14153 . 2 (𝜑 → seq𝑀( · , (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚) · (𝐺𝑚)))) ⇝ (∏𝑘𝑍 𝐴 · ∏𝑘𝑍 𝐵))
611, 2, 29, 39, 40, 60iprodclim 14510 1 (𝜑 → ∏𝑘𝑍 (𝐴 · 𝐵) = (∏𝑘𝑍 𝐴 · ∏𝑘𝑍 𝐵))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 382   = wceq 1474  wex 1694  wcel 1975  wne 2775  wrex 2892  Vcvv 3168   class class class wbr 4573  cmpt 4633  cfv 5786  (class class class)co 6523  cc 9786  0cc0 9788   · cmul 9793  cz 11206  cuz 11515  ...cfz 12148  seqcseq 12614  cli 14005  cprod 14416
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1711  ax-4 1726  ax-5 1825  ax-6 1873  ax-7 1920  ax-8 1977  ax-9 1984  ax-10 2004  ax-11 2019  ax-12 2031  ax-13 2228  ax-ext 2585  ax-rep 4689  ax-sep 4699  ax-nul 4708  ax-pow 4760  ax-pr 4824  ax-un 6820  ax-inf2 8394  ax-cnex 9844  ax-resscn 9845  ax-1cn 9846  ax-icn 9847  ax-addcl 9848  ax-addrcl 9849  ax-mulcl 9850  ax-mulrcl 9851  ax-mulcom 9852  ax-addass 9853  ax-mulass 9854  ax-distr 9855  ax-i2m1 9856  ax-1ne0 9857  ax-1rid 9858  ax-rnegex 9859  ax-rrecex 9860  ax-cnre 9861  ax-pre-lttri 9862  ax-pre-lttrn 9863  ax-pre-ltadd 9864  ax-pre-mulgt0 9865  ax-pre-sup 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 1866  df-eu 2457  df-mo 2458  df-clab 2592  df-cleq 2598  df-clel 2601  df-nfc 2735  df-ne 2777  df-nel 2778  df-ral 2896  df-rex 2897  df-reu 2898  df-rmo 2899  df-rab 2900  df-v 3170  df-sbc 3398  df-csb 3495  df-dif 3538  df-un 3540  df-in 3542  df-ss 3549  df-pss 3551  df-nul 3870  df-if 4032  df-pw 4105  df-sn 4121  df-pr 4123  df-tp 4125  df-op 4127  df-uni 4363  df-int 4401  df-iun 4447  df-br 4574  df-opab 4634  df-mpt 4635  df-tr 4671  df-eprel 4935  df-id 4939  df-po 4945  df-so 4946  df-fr 4983  df-se 4984  df-we 4985  df-xp 5030  df-rel 5031  df-cnv 5032  df-co 5033  df-dm 5034  df-rn 5035  df-res 5036  df-ima 5037  df-pred 5579  df-ord 5625  df-on 5626  df-lim 5627  df-suc 5628  df-iota 5750  df-fun 5788  df-fn 5789  df-f 5790  df-f1 5791  df-fo 5792  df-f1o 5793  df-fv 5794  df-isom 5795  df-riota 6485  df-ov 6526  df-oprab 6527  df-mpt2 6528  df-om 6931  df-1st 7032  df-2nd 7033  df-wrecs 7267  df-recs 7328  df-rdg 7366  df-1o 7420  df-oadd 7424  df-er 7602  df-en 7815  df-dom 7816  df-sdom 7817  df-fin 7818  df-sup 8204  df-oi 8271  df-card 8621  df-pnf 9928  df-mnf 9929  df-xr 9930  df-ltxr 9931  df-le 9932  df-sub 10115  df-neg 10116  df-div 10530  df-nn 10864  df-2 10922  df-3 10923  df-n0 11136  df-z 11207  df-uz 11516  df-rp 11661  df-fz 12149  df-fzo 12286  df-seq 12615  df-exp 12674  df-hash 12931  df-cj 13629  df-re 13630  df-im 13631  df-sqrt 13765  df-abs 13766  df-clim 14009  df-prod 14417
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator