Theorem seq3caopr 10566

Description: The sum of two infinite series (generalized to an arbitrary commutative and associative operation). (Contributed by NM, 17-Mar-2005.) (Revised by Jim Kingdon, 23-Apr-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
seq3caopr.1	|- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S ) ) -> ( x .+ y ) e. S )
seq3caopr.2	|- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S ) ) -> ( x .+ y ) = ( y .+ x ) )
seq3caopr.3	|- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S /\ z e. S ) ) -> ( ( x .+ y ) .+ z ) = ( x .+ ( y .+ z ) ) )
seq3caopr.4	|- ( ph -> N e. ( ZZ>= ` M ) )
seq3caopr.5	|- ( ( ph /\ k e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( F ` k ) e. S )
seq3caopr.6	|- ( ( ph /\ k e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( G ` k ) e. S )
seq3caopr.7	|- ( ( ph /\ k e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( H ` k ) = ( ( F ` k ) .+ ( G ` k ) ) )

Assertion

Ref	Expression
seq3caopr	|- ( ph -> ( seq M ( .+ , H ) ` N ) = ( ( seq M ( .+ , F ) ` N ) .+ ( seq M ( .+ , G ) ` N ) ) )

Distinct variable groups:   .+ , k, x, y, z   k, F   k, G   k, H   k, M   k, N   S, k, x, y, z   ph, k, x, y, z

Allowed substitution hints:   F( x, y, z)   G( x, y, z)   H( x, y, z)   M( x, y, z)   N( x, y, z)

Proof of Theorem seq3caopr

Dummy variables a b c d are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		seq3caopr.1	. . 3 |- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S ) ) -> ( x .+ y ) e. S )
2	1	caovclg 6071	. 2 |- ( ( ph /\ ( a e. S /\ b e. S ) ) -> ( a .+ b ) e. S )
3		simpl 109	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> ph )
4		simprrl 539	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> c e. S )
5		simprlr 538	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> b e. S )
6		seq3caopr.2	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S ) ) -> ( x .+ y ) = ( y .+ x ) )
7	6	caovcomg 6074	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ ( c e. S /\ b e. S ) ) -> ( c .+ b ) = ( b .+ c ) )
8	3, 4, 5, 7	syl12anc 1247	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> ( c .+ b ) = ( b .+ c ) )
9	8	oveq1d 5933	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> ( ( c .+ b ) .+ d ) = ( ( b .+ c ) .+ d ) )
10		simprrr 540	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> d e. S )
11		seq3caopr.3	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S /\ z e. S ) ) -> ( ( x .+ y ) .+ z ) = ( x .+ ( y .+ z ) ) )
12	11	caovassg 6077	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( c e. S /\ b e. S /\ d e. S ) ) -> ( ( c .+ b ) .+ d ) = ( c .+ ( b .+ d ) ) )
13	3, 4, 5, 10, 12	syl13anc 1251	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> ( ( c .+ b ) .+ d ) = ( c .+ ( b .+ d ) ) )
14	11	caovassg 6077	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( b e. S /\ c e. S /\ d e. S ) ) -> ( ( b .+ c ) .+ d ) = ( b .+ ( c .+ d ) ) )
15	3, 5, 4, 10, 14	syl13anc 1251	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> ( ( b .+ c ) .+ d ) = ( b .+ ( c .+ d ) ) )
16	9, 13, 15	3eqtr3d 2234	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> ( c .+ ( b .+ d ) ) = ( b .+ ( c .+ d ) ) )
17	16	oveq2d 5934	. . 3 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> ( a .+ ( c .+ ( b .+ d ) ) ) = ( a .+ ( b .+ ( c .+ d ) ) ) )
18		simprll 537	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> a e. S )
19	1	caovclg 6071	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( b e. S /\ d e. S ) ) -> ( b .+ d ) e. S )
20	3, 5, 10, 19	syl12anc 1247	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> ( b .+ d ) e. S )
21	11	caovassg 6077	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( a e. S /\ c e. S /\ ( b .+ d ) e. S ) ) -> ( ( a .+ c ) .+ ( b .+ d ) ) = ( a .+ ( c .+ ( b .+ d ) ) ) )
22	3, 18, 4, 20, 21	syl13anc 1251	. . 3 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> ( ( a .+ c ) .+ ( b .+ d ) ) = ( a .+ ( c .+ ( b .+ d ) ) ) )
23	1	caovclg 6071	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) -> ( c .+ d ) e. S )
24	23	adantrl 478	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> ( c .+ d ) e. S )
25	11	caovassg 6077	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( a e. S /\ b e. S /\ ( c .+ d ) e. S ) ) -> ( ( a .+ b ) .+ ( c .+ d ) ) = ( a .+ ( b .+ ( c .+ d ) ) ) )
26	3, 18, 5, 24, 25	syl13anc 1251	. . 3 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> ( ( a .+ b ) .+ ( c .+ d ) ) = ( a .+ ( b .+ ( c .+ d ) ) ) )
27	17, 22, 26	3eqtr4d 2236	. 2 |- ( ( ph /\ ( ( a e. S /\ b e. S ) /\ ( c e. S /\ d e. S ) ) ) -> ( ( a .+ c ) .+ ( b .+ d ) ) = ( ( a .+ b ) .+ ( c .+ d ) ) )
28		seq3caopr.4	. 2 |- ( ph -> N e. ( ZZ>= ` M ) )
29		seq3caopr.5	. 2 |- ( ( ph /\ k e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( F ` k ) e. S )
30		seq3caopr.6	. 2 |- ( ( ph /\ k e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( G ` k ) e. S )
31		seq3caopr.7	. 2 |- ( ( ph /\ k e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( H ` k ) = ( ( F ` k ) .+ ( G ` k ) ) )
32	2, 2, 27, 28, 29, 30, 31	seq3caopr2 10564	1 |- ( ph -> ( seq M ( .+ , H ) ` N ) = ( ( seq M ( .+ , F ) ` N ) .+ ( seq M ( .+ , G ) ` N ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   /\ w3a 980   = wceq 1364   e. wcel 2164   ` cfv 5254  (class class class)co 5918   ZZ>=cuz 9592   seqcseq 10518

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4144  ax-sep 4147  ax-nul 4155  ax-pow 4203  ax-pr 4238  ax-un 4464  ax-setind 4569  ax-iinf 4620  ax-cnex 7963  ax-resscn 7964  ax-1cn 7965  ax-1re 7966  ax-icn 7967  ax-addcl 7968  ax-addrcl 7969  ax-mulcl 7970  ax-addcom 7972  ax-addass 7974  ax-distr 7976  ax-i2m1 7977  ax-0lt1 7978  ax-0id 7980  ax-rnegex 7981  ax-cnre 7983  ax-pre-ltirr 7984  ax-pre-ltwlin 7985  ax-pre-lttrn 7986  ax-pre-ltadd 7988

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2986  df-csb 3081  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3447  df-pw 3603  df-sn 3624  df-pr 3625  df-op 3627  df-uni 3836  df-int 3871  df-iun 3914  df-br 4030  df-opab 4091  df-mpt 4092  df-tr 4128  df-id 4324  df-iord 4397  df-on 4399  df-ilim 4400  df-suc 4402  df-iom 4623  df-xp 4665  df-rel 4666  df-cnv 4667  df-co 4668  df-dm 4669  df-rn 4670  df-res 4671  df-ima 4672  df-iota 5215  df-fun 5256  df-fn 5257  df-f 5258  df-f1 5259  df-fo 5260  df-f1o 5261  df-fv 5262  df-riota 5873  df-ov 5921  df-oprab 5922  df-mpo 5923  df-1st 6193  df-2nd 6194  df-recs 6358  df-frec 6444  df-pnf 8056  df-mnf 8057  df-xr 8058  df-ltxr 8059  df-le 8060  df-sub 8192  df-neg 8193  df-inn 8983  df-n0 9241  df-z 9318  df-uz 9593  df-fz 10075  df-fzo 10209  df-seqfrec 10519

This theorem is referenced by:  ser3add  10593  prod3fmul  11684