Theorem seq3f1o 10778

Description: Rearrange a sum via an arbitrary bijection on ( M ... N ). (Contributed by Mario Carneiro, 27-Feb-2014.) (Revised by Jim Kingdon, 3-Nov-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
iseqf1o.1	|- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S ) ) -> ( x .+ y ) e. S )
iseqf1o.2	|- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S ) ) -> ( x .+ y ) = ( y .+ x ) )
iseqf1o.3	|- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S /\ z e. S ) ) -> ( ( x .+ y ) .+ z ) = ( x .+ ( y .+ z ) ) )
iseqf1o.4	|- ( ph -> N e. ( ZZ>= ` M ) )
iseqf1o.6	|- ( ph -> F : ( M ... N ) -1-1-onto-> ( M ... N ) )
iseqf1o.7	|- ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( G ` x ) e. S )
iseqf1o.h	|- ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( H ` x ) e. S )
iseqf1o.8	|- ( ( ph /\ k e. ( M ... N ) ) -> ( H ` k ) = ( G ` ( F ` k ) ) )

Assertion

Ref	Expression
seq3f1o	|- ( ph -> ( seq M ( .+ , H ) ` N ) = ( seq M ( .+ , G ) ` N ) )

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

Allowed substitution hint:   H( z)

Proof of Theorem seq3f1o

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		iseqf1o.4	. . 3 |- ( ph -> N e. ( ZZ>= ` M ) )
2		elfzle2 10262	. . . . . 6 |- ( k e. ( M ... N ) -> k <_ N )
3	2	iftrued 3612	. . . . 5 |- ( k e. ( M ... N ) -> if ( k <_ N , ( G ` ( F ` k ) ) , ( G ` M ) ) = ( G ` ( F ` k ) ) )
4	3	adantl 277	. . . 4 |- ( ( ph /\ k e. ( M ... N ) ) -> if ( k <_ N , ( G ` ( F ` k ) ) , ( G ` M ) ) = ( G ` ( F ` k ) ) )
5		elfzuz 10255	. . . . 5 |- ( k e. ( M ... N ) -> k e. ( ZZ>= ` M ) )
6		fveq2 5639	. . . . . . . 8 |- ( x = ( F ` k ) -> ( G ` x ) = ( G ` ( F ` k ) ) )
7	6	eleq1d 2300	. . . . . . 7 |- ( x = ( F ` k ) -> ( ( G ` x ) e. S <-> ( G ` ( F ` k ) ) e. S ) )
8		iseqf1o.7	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( G ` x ) e. S )
9	8	ralrimiva 2605	. . . . . . . 8 |- ( ph -> A. x e. ( ZZ>= ` M ) ( G ` x ) e. S )
10	9	adantr 276	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ k e. ( M ... N ) ) -> A. x e. ( ZZ>= ` M ) ( G ` x ) e. S )
11		iseqf1o.6	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> F : ( M ... N ) -1-1-onto-> ( M ... N ) )
12		f1of 5583	. . . . . . . . . 10 |- ( F : ( M ... N ) -1-1-onto-> ( M ... N ) -> F : ( M ... N ) --> ( M ... N ) )
13	11, 12	syl 14	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> F : ( M ... N ) --> ( M ... N ) )
14	13	ffvelcdmda 5782	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ k e. ( M ... N ) ) -> ( F ` k ) e. ( M ... N ) )
15		elfzuz 10255	. . . . . . . 8 |- ( ( F ` k ) e. ( M ... N ) -> ( F ` k ) e. ( ZZ>= ` M ) )
16	14, 15	syl 14	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ k e. ( M ... N ) ) -> ( F ` k ) e. ( ZZ>= ` M ) )
17	7, 10, 16	rspcdva 2915	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ k e. ( M ... N ) ) -> ( G ` ( F ` k ) ) e. S )
18	4, 17	eqeltrd 2308	. . . . 5 |- ( ( ph /\ k e. ( M ... N ) ) -> if ( k <_ N , ( G ` ( F ` k ) ) , ( G ` M ) ) e. S )
19		breq1 4091	. . . . . . 7 |- ( a = k -> ( a <_ N <-> k <_ N ) )
20		2fveq3 5644	. . . . . . 7 |- ( a = k -> ( G ` ( F ` a ) ) = ( G ` ( F ` k ) ) )
21	19, 20	ifbieq1d 3628	. . . . . 6 |- ( a = k -> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) = if ( k <_ N , ( G ` ( F ` k ) ) , ( G ` M ) ) )
22		eqid 2231	. . . . . 6 |- ( a e. ( ZZ>= ` M ) |-> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) ) = ( a e. ( ZZ>= ` M ) |-> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) )
23	21, 22	fvmptg 5722	. . . . 5 |- ( ( k e. ( ZZ>= ` M ) /\ if ( k <_ N , ( G ` ( F ` k ) ) , ( G ` M ) ) e. S ) -> ( ( a e. ( ZZ>= ` M ) |-> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) ) ` k ) = if ( k <_ N , ( G ` ( F ` k ) ) , ( G ` M ) ) )
24	5, 18, 23	syl2an2 598	. . . 4 |- ( ( ph /\ k e. ( M ... N ) ) -> ( ( a e. ( ZZ>= ` M ) |-> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) ) ` k ) = if ( k <_ N , ( G ` ( F ` k ) ) , ( G ` M ) ) )
25		iseqf1o.8	. . . 4 |- ( ( ph /\ k e. ( M ... N ) ) -> ( H ` k ) = ( G ` ( F ` k ) ) )
26	4, 24, 25	3eqtr4rd 2275	. . 3 |- ( ( ph /\ k e. ( M ... N ) ) -> ( H ` k ) = ( ( a e. ( ZZ>= ` M ) |-> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) ) ` k ) )
27		iseqf1o.h	. . 3 |- ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( H ` x ) e. S )
28		simpr 110	. . . . 5 |- ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> x e. ( ZZ>= ` M ) )
29		fveq2 5639	. . . . . . . 8 |- ( b = ( F ` x ) -> ( G ` b ) = ( G ` ( F ` x ) ) )
30	29	eleq1d 2300	. . . . . . 7 |- ( b = ( F ` x ) -> ( ( G ` b ) e. S <-> ( G ` ( F ` x ) ) e. S ) )
31		fveq2 5639	. . . . . . . . . . 11 |- ( x = b -> ( G ` x ) = ( G ` b ) )
32	31	eleq1d 2300	. . . . . . . . . 10 |- ( x = b -> ( ( G ` x ) e. S <-> ( G ` b ) e. S ) )
33	32	cbvralv 2767	. . . . . . . . 9 |- ( A. x e. ( ZZ>= ` M ) ( G ` x ) e. S <-> A. b e. ( ZZ>= ` M ) ( G ` b ) e. S )
34	9, 33	sylib 122	. . . . . . . 8 |- ( ph -> A. b e. ( ZZ>= ` M ) ( G ` b ) e. S )
35	34	ad2antrr 488	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) /\ x <_ N ) -> A. b e. ( ZZ>= ` M ) ( G ` b ) e. S )
36	13	ad2antrr 488	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) /\ x <_ N ) -> F : ( M ... N ) --> ( M ... N ) )
37		eluzel2 9759	. . . . . . . . . . . 12 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> M e. ZZ )
38	1, 37	syl 14	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> M e. ZZ )
39	38	ad2antrr 488	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) /\ x <_ N ) -> M e. ZZ )
40		eluzelz 9764	. . . . . . . . . . . 12 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> N e. ZZ )
41	1, 40	syl 14	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> N e. ZZ )
42	41	ad2antrr 488	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) /\ x <_ N ) -> N e. ZZ )
43		eluzelz 9764	. . . . . . . . . . 11 |- ( x e. ( ZZ>= ` M ) -> x e. ZZ )
44	43	ad2antlr 489	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) /\ x <_ N ) -> x e. ZZ )
45		eluzle 9767	. . . . . . . . . . 11 |- ( x e. ( ZZ>= ` M ) -> M <_ x )
46	45	ad2antlr 489	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) /\ x <_ N ) -> M <_ x )
47		simpr 110	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) /\ x <_ N ) -> x <_ N )
48		elfz4 10252	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( M e. ZZ /\ N e. ZZ /\ x e. ZZ ) /\ ( M <_ x /\ x <_ N ) ) -> x e. ( M ... N ) )
49	39, 42, 44, 46, 47, 48	syl32anc 1281	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) /\ x <_ N ) -> x e. ( M ... N ) )
50	36, 49	ffvelcdmd 5783	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) /\ x <_ N ) -> ( F ` x ) e. ( M ... N ) )
51		elfzuz 10255	. . . . . . . 8 |- ( ( F ` x ) e. ( M ... N ) -> ( F ` x ) e. ( ZZ>= ` M ) )
52	50, 51	syl 14	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) /\ x <_ N ) -> ( F ` x ) e. ( ZZ>= ` M ) )
53	30, 35, 52	rspcdva 2915	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) /\ x <_ N ) -> ( G ` ( F ` x ) ) e. S )
54		fveq2 5639	. . . . . . . . 9 |- ( x = M -> ( G ` x ) = ( G ` M ) )
55	54	eleq1d 2300	. . . . . . . 8 |- ( x = M -> ( ( G ` x ) e. S <-> ( G ` M ) e. S ) )
56		uzid 9769	. . . . . . . . 9 |- ( M e. ZZ -> M e. ( ZZ>= ` M ) )
57	38, 56	syl 14	. . . . . . . 8 |- ( ph -> M e. ( ZZ>= ` M ) )
58	55, 9, 57	rspcdva 2915	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( G ` M ) e. S )
59	58	ad2antrr 488	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) /\ -. x <_ N ) -> ( G ` M ) e. S )
60	41	adantr 276	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> N e. ZZ )
61		zdcle 9555	. . . . . . 7 |- ( ( x e. ZZ /\ N e. ZZ ) -> DECID x <_ N )
62	43, 60, 61	syl2an2 598	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> DECID x <_ N )
63	53, 59, 62	ifcldadc 3635	. . . . 5 |- ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> if ( x <_ N , ( G ` ( F ` x ) ) , ( G ` M ) ) e. S )
64		breq1 4091	. . . . . . 7 |- ( a = x -> ( a <_ N <-> x <_ N ) )
65		2fveq3 5644	. . . . . . 7 |- ( a = x -> ( G ` ( F ` a ) ) = ( G ` ( F ` x ) ) )
66	64, 65	ifbieq1d 3628	. . . . . 6 |- ( a = x -> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) = if ( x <_ N , ( G ` ( F ` x ) ) , ( G ` M ) ) )
67	66, 22	fvmptg 5722	. . . . 5 |- ( ( x e. ( ZZ>= ` M ) /\ if ( x <_ N , ( G ` ( F ` x ) ) , ( G ` M ) ) e. S ) -> ( ( a e. ( ZZ>= ` M ) |-> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) ) ` x ) = if ( x <_ N , ( G ` ( F ` x ) ) , ( G ` M ) ) )
68	28, 63, 67	syl2anc 411	. . . 4 |- ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( ( a e. ( ZZ>= ` M ) |-> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) ) ` x ) = if ( x <_ N , ( G ` ( F ` x ) ) , ( G ` M ) ) )
69	68, 63	eqeltrd 2308	. . 3 |- ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( ( a e. ( ZZ>= ` M ) |-> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) ) ` x ) e. S )
70		iseqf1o.1	. . 3 |- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S ) ) -> ( x .+ y ) e. S )
71	1, 26, 27, 69, 70	seq3fveq 10740	. 2 |- ( ph -> ( seq M ( .+ , H ) ` N ) = ( seq M ( .+ , ( a e. ( ZZ>= ` M ) |-> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) ) ) ` N ) )
72		iseqf1o.2	. . 3 |- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S ) ) -> ( x .+ y ) = ( y .+ x ) )
73		iseqf1o.3	. . 3 |- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S /\ z e. S ) ) -> ( ( x .+ y ) .+ z ) = ( x .+ ( y .+ z ) ) )
74	66	cbvmptv 4185	. . 3 |- ( a e. ( ZZ>= ` M ) |-> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) ) = ( x e. ( ZZ>= ` M ) |-> if ( x <_ N , ( G ` ( F ` x ) ) , ( G ` M ) ) )
75	70, 72, 73, 1, 11, 8, 74	seq3f1oleml 10777	. 2 |- ( ph -> ( seq M ( .+ , ( a e. ( ZZ>= ` M ) |-> if ( a <_ N , ( G ` ( F ` a ) ) , ( G ` M ) ) ) ) ` N ) = ( seq M ( .+ , G ) ` N ) )
76	71, 75	eqtrd 2264	1 |- ( ph -> ( seq M ( .+ , H ) ` N ) = ( seq M ( .+ , G ) ` N ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104  DECID wdc 841   /\ w3a 1004   = wceq 1397   e. wcel 2202   A.wral 2510   ifcif 3605   class class class wbr 4088   |-> cmpt 4150   -->wf 5322   -1-1-onto->wf1o 5325   ` cfv 5326  (class class class)co 6017   <_ cle 8214   ZZcz 9478   ZZ>=cuz 9754   ...cfz 10242   seqcseq 10708

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 619  ax-in2 620  ax-io 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4204  ax-sep 4207  ax-nul 4215  ax-pow 4264  ax-pr 4299  ax-un 4530  ax-setind 4635  ax-iinf 4686  ax-cnex 8122  ax-resscn 8123  ax-1cn 8124  ax-1re 8125  ax-icn 8126  ax-addcl 8127  ax-addrcl 8128  ax-mulcl 8129  ax-addcom 8131  ax-addass 8133  ax-distr 8135  ax-i2m1 8136  ax-0lt1 8137  ax-0id 8139  ax-rnegex 8140  ax-cnre 8142  ax-pre-ltirr 8143  ax-pre-ltwlin 8144  ax-pre-lttrn 8145  ax-pre-apti 8146  ax-pre-ltadd 8147

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 842  df-3or 1005  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2363  df-ne 2403  df-nel 2498  df-ral 2515  df-rex 2516  df-reu 2517  df-rab 2519  df-v 2804  df-sbc 3032  df-csb 3128  df-dif 3202  df-un 3204  df-in 3206  df-ss 3213  df-nul 3495  df-if 3606  df-pw 3654  df-sn 3675  df-pr 3676  df-op 3678  df-uni 3894  df-int 3929  df-iun 3972  df-br 4089  df-opab 4151  df-mpt 4152  df-tr 4188  df-id 4390  df-iord 4463  df-on 4465  df-ilim 4466  df-suc 4468  df-iom 4689  df-xp 4731  df-rel 4732  df-cnv 4733  df-co 4734  df-dm 4735  df-rn 4736  df-res 4737  df-ima 4738  df-iota 5286  df-fun 5328  df-fn 5329  df-f 5330  df-f1 5331  df-fo 5332  df-f1o 5333  df-fv 5334  df-riota 5970  df-ov 6020  df-oprab 6021  df-mpo 6022  df-1st 6302  df-2nd 6303  df-recs 6470  df-frec 6556  df-1o 6581  df-er 6701  df-en 6909  df-fin 6911  df-pnf 8215  df-mnf 8216  df-xr 8217  df-ltxr 8218  df-le 8219  df-sub 8351  df-neg 8352  df-inn 9143  df-n0 9402  df-z 9479  df-uz 9755  df-fz 10243  df-fzo 10377  df-seqfrec 10709

This theorem is referenced by:  summodclem3  11940  prodmodclem3  12135