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Theorem fsum2dlemstep 10815
Description: Lemma for fsum2d 10816- induction step. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Apr-2014.) (Revised by Jim Kingdon, 8-Oct-2022.)
Hypotheses
Ref Expression
fsum2d.1  |-  ( z  =  <. j ,  k
>.  ->  D  =  C )
fsum2d.2  |-  ( ph  ->  A  e.  Fin )
fsum2d.3  |-  ( (
ph  /\  j  e.  A )  ->  B  e.  Fin )
fsum2d.4  |-  ( (
ph  /\  ( j  e.  A  /\  k  e.  B ) )  ->  C  e.  CC )
fsum2d.5  |-  ( ph  ->  -.  y  e.  x
)
fsum2d.6  |-  ( ph  ->  ( x  u.  {
y } )  C_  A )
fsum2dlemstep.x  |-  ( ph  ->  x  e.  Fin )
fsum2d.7  |-  ( ps  <->  sum_ j  e.  x  sum_ k  e.  B  C  =  sum_ z  e.  U_  j  e.  x  ( { j }  X.  B ) D )
Assertion
Ref Expression
fsum2dlemstep  |-  ( (
ph  /\  ps )  -> 
sum_ j  e.  ( x  u.  { y } ) sum_ k  e.  B  C  =  sum_ z  e.  U_  j  e.  ( x  u.  {
y } ) ( { j }  X.  B ) D )
Distinct variable groups:    j, k, x, y, z, A    B, k, x, y, z    D, j, k, x, y    x, C, y, z    ph, j,
k, z
Allowed substitution hints:    ph( x, y)    ps( x, y, z, j, k)    B( j)    C( j, k)    D( z)

Proof of Theorem fsum2dlemstep
Dummy variable  m is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpr 108 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ps )  ->  ps )
2 fsum2d.7 . . . 4  |-  ( ps  <->  sum_ j  e.  x  sum_ k  e.  B  C  =  sum_ z  e.  U_  j  e.  x  ( { j }  X.  B ) D )
31, 2sylib 120 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ps )  -> 
sum_ j  e.  x  sum_ k  e.  B  C  =  sum_ z  e.  U_  j  e.  x  ( { j }  X.  B ) D )
4 nfcv 2228 . . . . . 6  |-  F/_ m sum_ k  e.  B  C
5 nfcsb1v 2963 . . . . . . 7  |-  F/_ j [_ m  /  j ]_ B
6 nfcsb1v 2963 . . . . . . 7  |-  F/_ j [_ m  /  j ]_ C
75, 6nfsum 10733 . . . . . 6  |-  F/_ j sum_ k  e.  [_  m  /  j ]_ B [_ m  /  j ]_ C
8 csbeq1a 2941 . . . . . . 7  |-  ( j  =  m  ->  B  =  [_ m  /  j ]_ B )
9 csbeq1a 2941 . . . . . . . 8  |-  ( j  =  m  ->  C  =  [_ m  /  j ]_ C )
109adantr 270 . . . . . . 7  |-  ( ( j  =  m  /\  k  e.  B )  ->  C  =  [_ m  /  j ]_ C
)
118, 10sumeq12dv 10748 . . . . . 6  |-  ( j  =  m  ->  sum_ k  e.  B  C  =  sum_ k  e.  [_  m  /  j ]_ B [_ m  /  j ]_ C )
124, 7, 11cbvsumi 10738 . . . . 5  |-  sum_ j  e.  { y } sum_ k  e.  B  C  =  sum_ m  e.  {
y } sum_ k  e.  [_  m  /  j ]_ B [_ m  / 
j ]_ C
13 fsum2d.6 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( x  u.  {
y } )  C_  A )
1413unssbd 3178 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  { y }  C_  A )
15 vex 2622 . . . . . . . . 9  |-  y  e. 
_V
1615snss 3564 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  A  <->  { y }  C_  A )
1714, 16sylibr 132 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  y  e.  A )
18 fsum2d.3 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  j  e.  A )  ->  B  e.  Fin )
1918ralrimiva 2446 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  A. j  e.  A  B  e.  Fin )
20 nfcsb1v 2963 . . . . . . . . . . 11  |-  F/_ j [_ y  /  j ]_ B
2120nfel1 2239 . . . . . . . . . 10  |-  F/ j
[_ y  /  j ]_ B  e.  Fin
22 csbeq1a 2941 . . . . . . . . . . 11  |-  ( j  =  y  ->  B  =  [_ y  /  j ]_ B )
2322eleq1d 2156 . . . . . . . . . 10  |-  ( j  =  y  ->  ( B  e.  Fin  <->  [_ y  / 
j ]_ B  e.  Fin ) )
2421, 23rspc 2716 . . . . . . . . 9  |-  ( y  e.  A  ->  ( A. j  e.  A  B  e.  Fin  ->  [_ y  /  j ]_ B  e.  Fin ) )
2517, 19, 24sylc 61 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  [_ y  /  j ]_ B  e.  Fin )
26 fsum2d.4 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( j  e.  A  /\  k  e.  B ) )  ->  C  e.  CC )
2726ralrimivva 2455 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  A. j  e.  A  A. k  e.  B  C  e.  CC )
28 nfcsb1v 2963 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F/_ j [_ y  /  j ]_ C
2928nfel1 2239 . . . . . . . . . . . 12  |-  F/ j
[_ y  /  j ]_ C  e.  CC
3020, 29nfralxy 2414 . . . . . . . . . . 11  |-  F/ j A. k  e.  [_  y  /  j ]_ B [_ y  /  j ]_ C  e.  CC
31 csbeq1a 2941 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( j  =  y  ->  C  =  [_ y  /  j ]_ C )
3231eleq1d 2156 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( j  =  y  ->  ( C  e.  CC  <->  [_ y  / 
j ]_ C  e.  CC ) )
3322, 32raleqbidv 2574 . . . . . . . . . . 11  |-  ( j  =  y  ->  ( A. k  e.  B  C  e.  CC  <->  A. k  e.  [_  y  /  j ]_ B [_ y  / 
j ]_ C  e.  CC ) )
3430, 33rspc 2716 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  e.  A  ->  ( A. j  e.  A  A. k  e.  B  C  e.  CC  ->  A. k  e.  [_  y  /  j ]_ B [_ y  /  j ]_ C  e.  CC ) )
3517, 27, 34sylc 61 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  A. k  e.  [_  y  /  j ]_ B [_ y  /  j ]_ C  e.  CC )
3635r19.21bi 2461 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  [_ y  /  j ]_ B )  ->  [_ y  /  j ]_ C  e.  CC )
3725, 36fsumcl 10781 . . . . . . 7  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  [_  y  /  j ]_ B [_ y  /  j ]_ C  e.  CC )
38 csbeq1 2936 . . . . . . . . 9  |-  ( m  =  y  ->  [_ m  /  j ]_ B  =  [_ y  /  j ]_ B )
39 csbeq1 2936 . . . . . . . . . 10  |-  ( m  =  y  ->  [_ m  /  j ]_ C  =  [_ y  /  j ]_ C )
4039adantr 270 . . . . . . . . 9  |-  ( ( m  =  y  /\  k  e.  [_ m  / 
j ]_ B )  ->  [_ m  /  j ]_ C  =  [_ y  /  j ]_ C
)
4138, 40sumeq12dv 10748 . . . . . . . 8  |-  ( m  =  y  ->  sum_ k  e.  [_  m  /  j ]_ B [_ m  / 
j ]_ C  =  sum_ k  e.  [_  y  / 
j ]_ B [_ y  /  j ]_ C
)
4241sumsn 10792 . . . . . . 7  |-  ( ( y  e.  A  /\  sum_ k  e.  [_  y  /  j ]_ B [_ y  /  j ]_ C  e.  CC )  ->  sum_ m  e.  {
y } sum_ k  e.  [_  m  /  j ]_ B [_ m  / 
j ]_ C  =  sum_ k  e.  [_  y  / 
j ]_ B [_ y  /  j ]_ C
)
4317, 37, 42syl2anc 403 . . . . . 6  |-  ( ph  -> 
sum_ m  e.  { y } sum_ k  e.  [_  m  /  j ]_ B [_ m  /  j ]_ C  =  sum_ k  e.  [_  y  / 
j ]_ B [_ y  /  j ]_ C
)
44 nfcv 2228 . . . . . . . 8  |-  F/_ m [_ y  /  j ]_ C
45 nfcsb1v 2963 . . . . . . . 8  |-  F/_ k [_ m  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C
46 csbeq1a 2941 . . . . . . . 8  |-  ( k  =  m  ->  [_ y  /  j ]_ C  =  [_ m  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C )
4744, 45, 46cbvsumi 10738 . . . . . . 7  |-  sum_ k  e.  [_  y  /  j ]_ B [_ y  / 
j ]_ C  =  sum_ m  e.  [_  y  / 
j ]_ B [_ m  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C
48 csbeq1 2936 . . . . . . . . 9  |-  ( m  =  ( 2nd `  z
)  ->  [_ m  / 
k ]_ [_ y  / 
j ]_ C  =  [_ ( 2nd `  z )  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C
)
49 snfig 6521 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  e.  _V  ->  { y }  e.  Fin )
5049elv 2623 . . . . . . . . . 10  |-  { y }  e.  Fin
51 xpfi 6630 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( { y }  e.  Fin  /\  [_ y  / 
j ]_ B  e.  Fin )  ->  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
)  e.  Fin )
5250, 25, 51sylancr 405 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( { y }  X.  [_ y  / 
j ]_ B )  e. 
Fin )
53 2ndconst 5979 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  e.  A  ->  ( 2nd  |`  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) ) : ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) -1-1-onto-> [_ y  /  j ]_ B )
5417, 53syl 14 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( 2nd  |`  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) ) : ( { y }  X.  [_ y  / 
j ]_ B ) -1-1-onto-> [_ y  /  j ]_ B
)
55 fvres 5323 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
)  ->  ( ( 2nd  |`  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) ) `  z
)  =  ( 2nd `  z ) )
5655adantl 271 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) )  -> 
( ( 2nd  |`  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) ) `  z )  =  ( 2nd `  z ) )
5745nfel1 2239 . . . . . . . . . . 11  |-  F/ k
[_ m  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C  e.  CC
5846eleq1d 2156 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  m  ->  ( [_ y  /  j ]_ C  e.  CC  <->  [_ m  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C  e.  CC )
)
5957, 58rspc 2716 . . . . . . . . . 10  |-  ( m  e.  [_ y  / 
j ]_ B  ->  ( A. k  e.  [_  y  /  j ]_ B [_ y  /  j ]_ C  e.  CC  ->  [_ m  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C  e.  CC ) )
6035, 59mpan9 275 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  m  e.  [_ y  /  j ]_ B )  ->  [_ m  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C  e.  CC )
6148, 52, 54, 56, 60fsumf1o 10769 . . . . . . . 8  |-  ( ph  -> 
sum_ m  e.  [_  y  /  j ]_ B [_ m  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C  =  sum_ z  e.  ( {
y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) [_ ( 2nd `  z
)  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C )
62 elxp 4453 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
)  <->  E. m E. k
( z  =  <. m ,  k >.  /\  (
m  e.  { y }  /\  k  e. 
[_ y  /  j ]_ B ) ) )
63 nfv 1466 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  F/ j  z  =  <. m ,  k >.
64 nfv 1466 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  F/ j  m  e.  { y }
6520nfcri 2222 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  F/ j  k  e.  [_ y  /  j ]_ B
6664, 65nfan 1502 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  F/ j ( m  e.  {
y }  /\  k  e.  [_ y  /  j ]_ B )
6763, 66nfan 1502 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  F/ j ( z  =  <. m ,  k >.  /\  (
m  e.  { y }  /\  k  e. 
[_ y  /  j ]_ B ) )
6867nfex 1573 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F/ j E. k ( z  =  <. m ,  k
>.  /\  ( m  e. 
{ y }  /\  k  e.  [_ y  / 
j ]_ B ) )
69 nfv 1466 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F/ m E. k ( z  = 
<. j ,  k >.  /\  ( j  =  y  /\  k  e.  B
) )
70 opeq1 3620 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( m  =  j  ->  <. m ,  k >.  =  <. j ,  k >. )
7170eqeq2d 2099 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( m  =  j  ->  (
z  =  <. m ,  k >.  <->  z  =  <. j ,  k >.
) )
72 eqtr2 2106 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( m  =  j  /\  m  =  y )  ->  j  =  y )
7372, 22syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( m  =  j  /\  m  =  y )  ->  B  =  [_ y  /  j ]_ B
)
7473eleq2d 2157 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( m  =  j  /\  m  =  y )  ->  ( k  e.  B  <->  k  e.  [_ y  / 
j ]_ B ) )
7574pm5.32da 440 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( m  =  j  ->  (
( m  =  y  /\  k  e.  B
)  <->  ( m  =  y  /\  k  e. 
[_ y  /  j ]_ B ) ) )
76 velsn 3461 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( m  e.  { y }  <-> 
m  =  y )
7776anbi1i 446 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( m  e.  { y }  /\  k  e. 
[_ y  /  j ]_ B )  <->  ( m  =  y  /\  k  e.  [_ y  /  j ]_ B ) )
7875, 77syl6rbbr 197 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( m  =  j  ->  (
( m  e.  {
y }  /\  k  e.  [_ y  /  j ]_ B )  <->  ( m  =  y  /\  k  e.  B ) ) )
79 equequ1 1645 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( m  =  j  ->  (
m  =  y  <->  j  =  y ) )
8079anbi1d 453 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( m  =  j  ->  (
( m  =  y  /\  k  e.  B
)  <->  ( j  =  y  /\  k  e.  B ) ) )
8178, 80bitrd 186 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( m  =  j  ->  (
( m  e.  {
y }  /\  k  e.  [_ y  /  j ]_ B )  <->  ( j  =  y  /\  k  e.  B ) ) )
8271, 81anbi12d 457 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( m  =  j  ->  (
( z  =  <. m ,  k >.  /\  (
m  e.  { y }  /\  k  e. 
[_ y  /  j ]_ B ) )  <->  ( z  =  <. j ,  k
>.  /\  ( j  =  y  /\  k  e.  B ) ) ) )
8382exbidv 1753 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( m  =  j  ->  ( E. k ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
y }  /\  k  e.  [_ y  /  j ]_ B ) )  <->  E. k
( z  =  <. j ,  k >.  /\  (
j  =  y  /\  k  e.  B )
) ) )
8468, 69, 83cbvex 1686 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( E. m E. k ( z  =  <. m ,  k >.  /\  (
m  e.  { y }  /\  k  e. 
[_ y  /  j ]_ B ) )  <->  E. j E. k ( z  = 
<. j ,  k >.  /\  ( j  =  y  /\  k  e.  B
) ) )
8562, 84bitri 182 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
)  <->  E. j E. k
( z  =  <. j ,  k >.  /\  (
j  =  y  /\  k  e.  B )
) )
86 nfv 1466 . . . . . . . . . . . 12  |-  F/ j
ph
87 nfcv 2228 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  F/_ j
( 2nd `  z
)
8887, 28nfcsb 2965 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F/_ j [_ ( 2nd `  z
)  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C
8988nfeq2 2240 . . . . . . . . . . . 12  |-  F/ j  D  =  [_ ( 2nd `  z )  / 
k ]_ [_ y  / 
j ]_ C
90 nfv 1466 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F/ k
ph
91 nfcsb1v 2963 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  F/_ k [_ ( 2nd `  z
)  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C
9291nfeq2 2240 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F/ k  D  =  [_ ( 2nd `  z )  / 
k ]_ [_ y  / 
j ]_ C
93 fsum2d.1 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( z  =  <. j ,  k
>.  ->  D  =  C )
9493ad2antlr 473 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  z  =  <. j ,  k
>. )  /\  (
j  =  y  /\  k  e.  B )
)  ->  D  =  C )
9531ad2antrl 474 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  z  =  <. j ,  k
>. )  /\  (
j  =  y  /\  k  e.  B )
)  ->  C  =  [_ y  /  j ]_ C )
96 fveq2 5299 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( z  =  <. j ,  k
>.  ->  ( 2nd `  z
)  =  ( 2nd `  <. j ,  k
>. ) )
97 vex 2622 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  j  e. 
_V
98 vex 2622 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  k  e. 
_V
9997, 98op2nd 5910 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( 2nd `  <. j ,  k
>. )  =  k
10096, 99syl6req 2137 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( z  =  <. j ,  k
>.  ->  k  =  ( 2nd `  z ) )
101100ad2antlr 473 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  z  =  <. j ,  k
>. )  /\  (
j  =  y  /\  k  e.  B )
)  ->  k  =  ( 2nd `  z ) )
102 csbeq1a 2941 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( k  =  ( 2nd `  z
)  ->  [_ y  / 
j ]_ C  =  [_ ( 2nd `  z )  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C
)
103101, 102syl 14 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  z  =  <. j ,  k
>. )  /\  (
j  =  y  /\  k  e.  B )
)  ->  [_ y  / 
j ]_ C  =  [_ ( 2nd `  z )  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C
)
10494, 95, 1033eqtrd 2124 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  z  =  <. j ,  k
>. )  /\  (
j  =  y  /\  k  e.  B )
)  ->  D  =  [_ ( 2nd `  z
)  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C )
105104expl 370 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( z  = 
<. j ,  k >.  /\  ( j  =  y  /\  k  e.  B
) )  ->  D  =  [_ ( 2nd `  z
)  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C ) )
10690, 92, 105exlimd 1533 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( E. k ( z  =  <. j ,  k >.  /\  (
j  =  y  /\  k  e.  B )
)  ->  D  =  [_ ( 2nd `  z
)  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C ) )
10786, 89, 106exlimd 1533 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( E. j E. k ( z  = 
<. j ,  k >.  /\  ( j  =  y  /\  k  e.  B
) )  ->  D  =  [_ ( 2nd `  z
)  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C ) )
10885, 107syl5bi 150 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B )  ->  D  =  [_ ( 2nd `  z
)  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C ) )
109108imp 122 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) )  ->  D  =  [_ ( 2nd `  z )  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C )
110109sumeq2dv 10744 . . . . . . . 8  |-  ( ph  -> 
sum_ z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) D  = 
sum_ z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) [_ ( 2nd `  z )  / 
k ]_ [_ y  / 
j ]_ C )
11161, 110eqtr4d 2123 . . . . . . 7  |-  ( ph  -> 
sum_ m  e.  [_  y  /  j ]_ B [_ m  /  k ]_ [_ y  /  j ]_ C  =  sum_ z  e.  ( {
y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) D )
11247, 111syl5eq 2132 . . . . . 6  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  [_  y  /  j ]_ B [_ y  /  j ]_ C  =  sum_ z  e.  ( {
y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) D )
11343, 112eqtrd 2120 . . . . 5  |-  ( ph  -> 
sum_ m  e.  { y } sum_ k  e.  [_  m  /  j ]_ B [_ m  /  j ]_ C  =  sum_ z  e.  ( {
y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) D )
11412, 113syl5eq 2132 . . . 4  |-  ( ph  -> 
sum_ j  e.  {
y } sum_ k  e.  B  C  =  sum_ z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) D )
115114adantr 270 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ps )  -> 
sum_ j  e.  {
y } sum_ k  e.  B  C  =  sum_ z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) D )
1163, 115oveq12d 5662 . 2  |-  ( (
ph  /\  ps )  ->  ( sum_ j  e.  x  sum_ k  e.  B  C  +  sum_ j  e.  {
y } sum_ k  e.  B  C )  =  ( sum_ z  e.  U_  j  e.  x  ( { j }  X.  B ) D  +  sum_ z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) D ) )
117 fsum2d.5 . . . . 5  |-  ( ph  ->  -.  y  e.  x
)
118 disjsn 3502 . . . . 5  |-  ( ( x  i^i  { y } )  =  (/)  <->  -.  y  e.  x )
119117, 118sylibr 132 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( x  i^i  {
y } )  =  (/) )
120 eqidd 2089 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( x  u.  {
y } )  =  ( x  u.  {
y } ) )
121 fsum2dlemstep.x . . . . 5  |-  ( ph  ->  x  e.  Fin )
12250a1i 9 . . . . 5  |-  ( ph  ->  { y }  e.  Fin )
123 unfidisj 6622 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  Fin  /\  { y }  e.  Fin  /\  ( x  i^i  {
y } )  =  (/) )  ->  ( x  u.  { y } )  e.  Fin )
124121, 122, 119, 123syl3anc 1174 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( x  u.  {
y } )  e. 
Fin )
12513sselda 3025 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  j  e.  ( x  u.  { y } ) )  -> 
j  e.  A )
12626anassrs 392 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  A )  /\  k  e.  B )  ->  C  e.  CC )
12718, 126fsumcl 10781 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  j  e.  A )  ->  sum_ k  e.  B  C  e.  CC )
128125, 127syldan 276 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  j  e.  ( x  u.  { y } ) )  ->  sum_ k  e.  B  C  e.  CC )
129119, 120, 124, 128fsumsplit 10788 . . 3  |-  ( ph  -> 
sum_ j  e.  ( x  u.  { y } ) sum_ k  e.  B  C  =  ( sum_ j  e.  x  sum_ k  e.  B  C  +  sum_ j  e.  {
y } sum_ k  e.  B  C )
)
130129adantr 270 . 2  |-  ( (
ph  /\  ps )  -> 
sum_ j  e.  ( x  u.  { y } ) sum_ k  e.  B  C  =  ( sum_ j  e.  x  sum_ k  e.  B  C  +  sum_ j  e.  {
y } sum_ k  e.  B  C )
)
131 eliun 3732 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  e.  U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  <->  E. j  e.  x  z  e.  ( {
j }  X.  B
) )
132 xp1st 5928 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( z  e.  ( { j }  X.  B )  ->  ( 1st `  z
)  e.  { j } )
133 elsni 3462 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( 1st `  z )  e.  { j }  ->  ( 1st `  z
)  =  j )
134132, 133syl 14 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  e.  ( { j }  X.  B )  ->  ( 1st `  z
)  =  j )
135134adantl 271 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( j  e.  x  /\  z  e.  ( {
j }  X.  B
) )  ->  ( 1st `  z )  =  j )
136 simpl 107 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( j  e.  x  /\  z  e.  ( {
j }  X.  B
) )  ->  j  e.  x )
137135, 136eqeltrd 2164 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( j  e.  x  /\  z  e.  ( {
j }  X.  B
) )  ->  ( 1st `  z )  e.  x )
138137rexlimiva 2484 . . . . . . . . . 10  |-  ( E. j  e.  x  z  e.  ( { j }  X.  B )  ->  ( 1st `  z
)  e.  x )
139131, 138sylbi 119 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  ->  ( 1st `  z
)  e.  x )
140 xp1st 5928 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
)  ->  ( 1st `  z )  e.  {
y } )
141139, 140anim12i 331 . . . . . . . 8  |-  ( ( z  e.  U_ j  e.  x  ( {
j }  X.  B
)  /\  z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) )  -> 
( ( 1st `  z
)  e.  x  /\  ( 1st `  z )  e.  { y } ) )
142 elin 3183 . . . . . . . 8  |-  ( z  e.  ( U_ j  e.  x  ( {
j }  X.  B
)  i^i  ( {
y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) )  <->  ( z  e.  U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  /\  z  e.  ( { y }  X.  [_ y  / 
j ]_ B ) ) )
143 elin 3183 . . . . . . . 8  |-  ( ( 1st `  z )  e.  ( x  i^i 
{ y } )  <-> 
( ( 1st `  z
)  e.  x  /\  ( 1st `  z )  e.  { y } ) )
144141, 142, 1433imtr4i 199 . . . . . . 7  |-  ( z  e.  ( U_ j  e.  x  ( {
j }  X.  B
)  i^i  ( {
y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) )  ->  ( 1st `  z )  e.  ( x  i^i  {
y } ) )
145119eleq2d 2157 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( 1st `  z
)  e.  ( x  i^i  { y } )  <->  ( 1st `  z
)  e.  (/) ) )
146 noel 3290 . . . . . . . . 9  |-  -.  ( 1st `  z )  e.  (/)
147146pm2.21i 610 . . . . . . . 8  |-  ( ( 1st `  z )  e.  (/)  ->  z  e.  (/) )
148145, 147syl6bi 161 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( 1st `  z
)  e.  ( x  i^i  { y } )  ->  z  e.  (/) ) )
149144, 148syl5 32 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( z  e.  (
U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  i^i  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) )  -> 
z  e.  (/) ) )
150149ssrdv 3031 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  i^i  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) )  C_  (/) )
151 ss0 3322 . . . . 5  |-  ( (
U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  i^i  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) )  C_  (/) 
->  ( U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  i^i  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) )  =  (/) )
152150, 151syl 14 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  i^i  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) )  =  (/) )
153 iunxun 3807 . . . . . 6  |-  U_ j  e.  ( x  u.  {
y } ) ( { j }  X.  B )  =  (
U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  u.  U_ j  e.  { y }  ( { j }  X.  B ) )
154 nfcv 2228 . . . . . . . . 9  |-  F/_ m
( { j }  X.  B )
155 nfcv 2228 . . . . . . . . . 10  |-  F/_ j { m }
156155, 5nfxp 4462 . . . . . . . . 9  |-  F/_ j
( { m }  X.  [_ m  /  j ]_ B )
157 sneq 3455 . . . . . . . . . 10  |-  ( j  =  m  ->  { j }  =  { m } )
158157, 8xpeq12d 4461 . . . . . . . . 9  |-  ( j  =  m  ->  ( { j }  X.  B )  =  ( { m }  X.  [_ m  /  j ]_ B ) )
159154, 156, 158cbviun 3765 . . . . . . . 8  |-  U_ j  e.  { y }  ( { j }  X.  B )  =  U_ m  e.  { y }  ( { m }  X.  [_ m  / 
j ]_ B )
160 sneq 3455 . . . . . . . . . 10  |-  ( m  =  y  ->  { m }  =  { y } )
161160, 38xpeq12d 4461 . . . . . . . . 9  |-  ( m  =  y  ->  ( { m }  X.  [_ m  /  j ]_ B )  =  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) )
16215, 161iunxsn 3804 . . . . . . . 8  |-  U_ m  e.  { y }  ( { m }  X.  [_ m  /  j ]_ B )  =  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B )
163159, 162eqtri 2108 . . . . . . 7  |-  U_ j  e.  { y }  ( { j }  X.  B )  =  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B )
164163uneq2i 3151 . . . . . 6  |-  ( U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  u.  U_ j  e.  { y }  ( { j }  X.  B ) )  =  ( U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  u.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) )
165153, 164eqtri 2108 . . . . 5  |-  U_ j  e.  ( x  u.  {
y } ) ( { j }  X.  B )  =  (
U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  u.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) )
166165a1i 9 . . . 4  |-  ( ph  ->  U_ j  e.  ( x  u.  { y } ) ( { j }  X.  B
)  =  ( U_ j  e.  x  ( { j }  X.  B )  u.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B ) ) )
167 snfig 6521 . . . . . . . 8  |-  ( j  e.  _V  ->  { j }  e.  Fin )
168167elv 2623 . . . . . . 7  |-  { j }  e.  Fin
169125, 18syldan 276 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  j  e.  ( x  u.  { y } ) )  ->  B  e.  Fin )
170 xpfi 6630 . . . . . . 7  |-  ( ( { j }  e.  Fin  /\  B  e.  Fin )  ->  ( { j }  X.  B )  e.  Fin )
171168, 169, 170sylancr 405 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  j  e.  ( x  u.  { y } ) )  -> 
( { j }  X.  B )  e. 
Fin )
172171ralrimiva 2446 . . . . 5  |-  ( ph  ->  A. j  e.  ( x  u.  { y } ) ( { j }  X.  B
)  e.  Fin )
173 disjsnxp 5994 . . . . . 6  |- Disj  j  e.  ( x  u.  {
y } ) ( { j }  X.  B )
174173a1i 9 . . . . 5  |-  ( ph  -> Disj  j  e.  ( x  u.  { y } ) ( { j }  X.  B ) )
175 iunfidisj 6645 . . . . 5  |-  ( ( ( x  u.  {
y } )  e. 
Fin  /\  A. j  e.  ( x  u.  {
y } ) ( { j }  X.  B )  e.  Fin  /\ Disj  j  e.  ( x  u.  { y } ) ( { j }  X.  B ) )  ->  U_ j  e.  ( x  u.  { y } ) ( { j }  X.  B
)  e.  Fin )
176124, 172, 174, 175syl3anc 1174 . . . 4  |-  ( ph  ->  U_ j  e.  ( x  u.  { y } ) ( { j }  X.  B
)  e.  Fin )
177 eliun 3732 . . . . . 6  |-  ( z  e.  U_ j  e.  ( x  u.  {
y } ) ( { j }  X.  B )  <->  E. j  e.  ( x  u.  {
y } ) z  e.  ( { j }  X.  B ) )
178 elxp 4453 . . . . . . . 8  |-  ( z  e.  ( { j }  X.  B )  <->  E. m E. k ( z  =  <. m ,  k >.  /\  (
m  e.  { j }  /\  k  e.  B ) ) )
179 simprl 498 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  ( x  u.  {
y } ) )  /\  ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) ) )  ->  z  =  <. m ,  k >. )
180 simprrl 506 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  ( x  u.  {
y } ) )  /\  ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) ) )  ->  m  e.  {
j } )
181 elsni 3462 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( m  e.  { j }  ->  m  =  j )
182180, 181syl 14 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  ( x  u.  {
y } ) )  /\  ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) ) )  ->  m  =  j )
183182opeq1d 3626 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  ( x  u.  {
y } ) )  /\  ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) ) )  ->  <. m ,  k
>.  =  <. j ,  k >. )
184179, 183eqtrd 2120 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  ( x  u.  {
y } ) )  /\  ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) ) )  ->  z  =  <. j ,  k >. )
185184, 93syl 14 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  ( x  u.  {
y } ) )  /\  ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) ) )  ->  D  =  C )
186 simpll 496 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  ( x  u.  {
y } ) )  /\  ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) ) )  ->  ph )
187125adantr 270 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  ( x  u.  {
y } ) )  /\  ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) ) )  ->  j  e.  A
)
188 simprrr 507 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  ( x  u.  {
y } ) )  /\  ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) ) )  ->  k  e.  B
)
189186, 187, 188, 26syl12anc 1172 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  ( x  u.  {
y } ) )  /\  ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) ) )  ->  C  e.  CC )
190185, 189eqeltrd 2164 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  ( x  u.  {
y } ) )  /\  ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) ) )  ->  D  e.  CC )
191190ex 113 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  j  e.  ( x  u.  { y } ) )  -> 
( ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) )  ->  D  e.  CC )
)
192191exlimdvv 1825 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  j  e.  ( x  u.  { y } ) )  -> 
( E. m E. k ( z  = 
<. m ,  k >.  /\  ( m  e.  {
j }  /\  k  e.  B ) )  ->  D  e.  CC )
)
193178, 192syl5bi 150 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  j  e.  ( x  u.  { y } ) )  -> 
( z  e.  ( { j }  X.  B )  ->  D  e.  CC ) )
194193rexlimdva 2489 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( E. j  e.  ( x  u.  {
y } ) z  e.  ( { j }  X.  B )  ->  D  e.  CC ) )
195177, 194syl5bi 150 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( z  e.  U_ j  e.  ( x  u.  { y } ) ( { j }  X.  B )  ->  D  e.  CC )
)
196195imp 122 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  z  e.  U_ j  e.  ( x  u.  { y } ) ( { j }  X.  B ) )  ->  D  e.  CC )
197152, 166, 176, 196fsumsplit 10788 . . 3  |-  ( ph  -> 
sum_ z  e.  U_  j  e.  ( x  u.  { y } ) ( { j }  X.  B ) D  =  ( sum_ z  e.  U_  j  e.  x  ( { j }  X.  B ) D  +  sum_ z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) D ) )
198197adantr 270 . 2  |-  ( (
ph  /\  ps )  -> 
sum_ z  e.  U_  j  e.  ( x  u.  { y } ) ( { j }  X.  B ) D  =  ( sum_ z  e.  U_  j  e.  x  ( { j }  X.  B ) D  +  sum_ z  e.  ( { y }  X.  [_ y  /  j ]_ B
) D ) )
199116, 130, 1983eqtr4d 2130 1  |-  ( (
ph  /\  ps )  -> 
sum_ j  e.  ( x  u.  { y } ) sum_ k  e.  B  C  =  sum_ z  e.  U_  j  e.  ( x  u.  {
y } ) ( { j }  X.  B ) D )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 102    <-> wb 103    = wceq 1289   E.wex 1426    e. wcel 1438   A.wral 2359   E.wrex 2360   _Vcvv 2619   [_csb 2933    u. cun 2997    i^i cin 2998    C_ wss 2999   (/)c0 3286   {csn 3444   <.cop 3447   U_ciun 3728  Disj wdisj 3820    X. cxp 4434    |` cres 4438   -1-1-onto->wf1o 5009   ` cfv 5010  (class class class)co 5644   1stc1st 5901   2ndc2nd 5902   Fincfn 6447   CCcc 7338    + caddc 7343   sum_csu 10729
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 579  ax-in2 580  ax-io 665  ax-5 1381  ax-7 1382  ax-gen 1383  ax-ie1 1427  ax-ie2 1428  ax-8 1440  ax-10 1441  ax-11 1442  ax-i12 1443  ax-bndl 1444  ax-4 1445  ax-13 1449  ax-14 1450  ax-17 1464  ax-i9 1468  ax-ial 1472  ax-i5r 1473  ax-ext 2070  ax-coll 3952  ax-sep 3955  ax-nul 3963  ax-pow 4007  ax-pr 4034  ax-un 4258  ax-setind 4351  ax-iinf 4401  ax-cnex 7426  ax-resscn 7427  ax-1cn 7428  ax-1re 7429  ax-icn 7430  ax-addcl 7431  ax-addrcl 7432  ax-mulcl 7433  ax-mulrcl 7434  ax-addcom 7435  ax-mulcom 7436  ax-addass 7437  ax-mulass 7438  ax-distr 7439  ax-i2m1 7440  ax-0lt1 7441  ax-1rid 7442  ax-0id 7443  ax-rnegex 7444  ax-precex 7445  ax-cnre 7446  ax-pre-ltirr 7447  ax-pre-ltwlin 7448  ax-pre-lttrn 7449  ax-pre-apti 7450  ax-pre-ltadd 7451  ax-pre-mulgt0 7452  ax-pre-mulext 7453  ax-arch 7454  ax-caucvg 7455
This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 781  df-3or 925  df-3an 926  df-tru 1292  df-fal 1295  df-nf 1395  df-sb 1693  df-eu 1951  df-mo 1952  df-clab 2075  df-cleq 2081  df-clel 2084  df-nfc 2217  df-ne 2256  df-nel 2351  df-ral 2364  df-rex 2365  df-reu 2366  df-rmo 2367  df-rab 2368  df-v 2621  df-sbc 2841  df-csb 2934  df-dif 3001  df-un 3003  df-in 3005  df-ss 3012  df-nul 3287  df-if 3392  df-pw 3429  df-sn 3450  df-pr 3451  df-op 3453  df-uni 3652  df-int 3687  df-iun 3730  df-disj 3821  df-br 3844  df-opab 3898  df-mpt 3899  df-tr 3935  df-id 4118  df-po 4121  df-iso 4122  df-iord 4191  df-on 4193  df-ilim 4194  df-suc 4196  df-iom 4404  df-xp 4442  df-rel 4443  df-cnv 4444  df-co 4445  df-dm 4446  df-rn 4447  df-res 4448  df-ima 4449  df-iota 4975  df-fun 5012  df-fn 5013  df-f 5014  df-f1 5015  df-fo 5016  df-f1o 5017  df-fv 5018  df-isom 5019  df-riota 5600  df-ov 5647  df-oprab 5648  df-mpt2 5649  df-1st 5903  df-2nd 5904  df-recs 6062  df-irdg 6127  df-frec 6148  df-1o 6173  df-oadd 6177  df-er 6282  df-en 6448  df-dom 6449  df-fin 6450  df-pnf 7514  df-mnf 7515  df-xr 7516  df-ltxr 7517  df-le 7518  df-sub 7645  df-neg 7646  df-reap 8042  df-ap 8049  df-div 8130  df-inn 8413  df-2 8471  df-3 8472  df-4 8473  df-n0 8664  df-z 8741  df-uz 9010  df-q 9095  df-rp 9125  df-fz 9415  df-fzo 9542  df-iseq 9841  df-seq3 9842  df-exp 9943  df-ihash 10172  df-cj 10264  df-re 10265  df-im 10266  df-rsqrt 10419  df-abs 10420  df-clim 10654  df-isum 10730
This theorem is referenced by:  fsum2d  10816
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