ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  gsumshift GIF version

Theorem gsumshift 14105
Description: Shifting the indexes of a group sum indexed by consecutive integers. (Contributed by Jim Kingdon, 26-Mar-2026.)
Hypotheses
Ref Expression
gsumshift.b 𝐵 = (Base‘𝐺)
gsumshift.g (𝜑𝐺 ∈ CMnd)
gsumshift.m (𝜑𝑁 ∈ (ℤ𝑀))
gsumshift.f (𝜑𝐹:(𝑀...𝑁)⟶𝐵)
gsumshift.s 𝑆 = (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀)))
Assertion
Ref Expression
gsumshift (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐹) = (𝐺 Σg (𝐹𝑆)))
Distinct variable groups:   𝑗,𝑀   𝑗,𝑁   𝜑,𝑗
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑗)   𝑆(𝑗)   𝐹(𝑗)   𝐺(𝑗)

Proof of Theorem gsumshift
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 gsumshift.m . . . 4 (𝜑𝑁 ∈ (ℤ𝑀))
2 1zzd 9621 . . . . 5 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
3 eluzel2 9876 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑀 ∈ ℤ)
41, 3syl 14 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
52, 4zsubcld 9723 . . . 4 (𝜑 → (1 − 𝑀) ∈ ℤ)
6 eluzelz 9881 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
71, 6syl 14 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
85, 4, 7mptfzshft 12153 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))):((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀)))–1-1-onto→(𝑀...𝑁))
9 gsumshift.s . . . . . . . . . . . 12 𝑆 = (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀)))
104zcnd 9719 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
11 1cnd 8306 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
1210, 11pncan3d 8603 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀 + (1 − 𝑀)) = 1)
1312oveq1d 6073 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) = (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))))
1413mpteq1d 4200 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))) = (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))))
159, 14eqtr4id 2286 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑆 = (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))))
1613eqcomd 2240 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) = ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))))
17 eqidd 2235 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑀...𝑁) = (𝑀...𝑁))
1815, 16, 17f1oeq123d 5613 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))–1-1-onto→(𝑀...𝑁) ↔ (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))):((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀)))–1-1-onto→(𝑀...𝑁)))
198, 18mpbird 167 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))–1-1-onto→(𝑀...𝑁))
20 f1of 5619 . . . . . . . . 9 (𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))–1-1-onto→(𝑀...𝑁) → 𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))⟶(𝑀...𝑁))
2119, 20syl 14 . . . . . . . 8 (𝜑𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))⟶(𝑀...𝑁))
2221adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))⟶(𝑀...𝑁))
23 1zzd 9621 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 1 ∈ ℤ)
247, 5zaddcld 9722 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑁 + (1 − 𝑀)) ∈ ℤ)
2524adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑁 + (1 − 𝑀)) ∈ ℤ)
26 elfzelz 10378 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑘 ∈ ℤ)
2726adantl 277 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℤ)
285adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (1 − 𝑀) ∈ ℤ)
2927, 28zaddcld 9722 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 + (1 − 𝑀)) ∈ ℤ)
304zred 9718 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑀 ∈ ℝ)
3130adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑀 ∈ ℝ)
3227zred 9718 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℝ)
33 1red 8305 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 1 ∈ ℝ)
34 elfzle1 10381 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑀𝑘)
3534adantl 277 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑀𝑘)
3631, 32, 33, 35lesub2dd 8853 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (1 − 𝑘) ≤ (1 − 𝑀))
3733, 31resubcld 8671 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (1 − 𝑀) ∈ ℝ)
3833, 32, 37lesubadd2d 8835 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((1 − 𝑘) ≤ (1 − 𝑀) ↔ 1 ≤ (𝑘 + (1 − 𝑀))))
3936, 38mpbid 147 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 1 ≤ (𝑘 + (1 − 𝑀)))
407zred 9718 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑁 ∈ ℝ)
4140adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℝ)
42 elfzle2 10382 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑘𝑁)
4342adantl 277 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘𝑁)
4432, 41, 37, 43leadd1dd 8850 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 + (1 − 𝑀)) ≤ (𝑁 + (1 − 𝑀)))
4523, 25, 29, 39, 44elfzd 10369 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 + (1 − 𝑀)) ∈ (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))))
46 fvco3 5753 . . . . . . 7 ((𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))⟶(𝑀...𝑁) ∧ (𝑘 + (1 − 𝑀)) ∈ (1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))) → ((𝐹𝑆)‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = (𝐹‘(𝑆‘(𝑘 + (1 − 𝑀)))))
4722, 45, 46syl2anc 411 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝐹𝑆)‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = (𝐹‘(𝑆‘(𝑘 + (1 − 𝑀)))))
4815adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑆 = (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))))
4948fveq1d 5677 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑆‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = ((𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀)))‘(𝑘 + (1 − 𝑀))))
50 eqid 2234 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))) = (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀)))
51 oveq1 6065 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = (𝑘 + (1 − 𝑀)) → (𝑗 − (1 − 𝑀)) = ((𝑘 + (1 − 𝑀)) − (1 − 𝑀)))
52 simpr 110 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁))
534adantr 276 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑀 ∈ ℤ)
547adantr 276 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
55 fzaddel 10414 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑘 ∈ ℤ ∧ (1 − 𝑀) ∈ ℤ)) → (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) ↔ (𝑘 + (1 − 𝑀)) ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀)))))
5653, 54, 27, 28, 55syl22anc 1275 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) ↔ (𝑘 + (1 − 𝑀)) ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀)))))
5752, 56mpbid 147 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 + (1 − 𝑀)) ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))))
5829, 28zsubcld 9723 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝑘 + (1 − 𝑀)) − (1 − 𝑀)) ∈ ℤ)
5950, 51, 57, 58fvmptd3 5776 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀)))‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = ((𝑘 + (1 − 𝑀)) − (1 − 𝑀)))
6049, 59eqtrd 2267 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑆‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = ((𝑘 + (1 − 𝑀)) − (1 − 𝑀)))
6126zcnd 9719 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑘 ∈ ℂ)
6261adantl 277 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℂ)
6311, 10subcld 8600 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (1 − 𝑀) ∈ ℂ)
6463adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (1 − 𝑀) ∈ ℂ)
6562, 64pncand 8601 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝑘 + (1 − 𝑀)) − (1 − 𝑀)) = 𝑘)
6660, 65eqtrd 2267 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑆‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = 𝑘)
6766fveq2d 5679 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹‘(𝑆‘(𝑘 + (1 − 𝑀)))) = (𝐹𝑘))
6847, 67eqtrd 2267 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝐹𝑆)‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = (𝐹𝑘))
6968eqcomd 2240 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹𝑘) = ((𝐹𝑆)‘(𝑘 + (1 − 𝑀))))
70 gsumshift.g . . . . 5 (𝜑𝐺 ∈ CMnd)
71 plusgslid 13409 . . . . . 6 (+g = Slot (+g‘ndx) ∧ (+g‘ndx) ∈ ℕ)
7271slotex 13323 . . . . 5 (𝐺 ∈ CMnd → (+g𝐺) ∈ V)
7370, 72syl 14 . . . 4 (𝜑 → (+g𝐺) ∈ V)
74 gsumshift.f . . . . 5 (𝜑𝐹:(𝑀...𝑁)⟶𝐵)
754, 7fzfigd 10817 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀...𝑁) ∈ Fin)
7674, 75fexd 5921 . . . 4 (𝜑𝐹 ∈ V)
772, 24fzfigd 10817 . . . . . 6 (𝜑 → (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ∈ Fin)
78 mptexg 5916 . . . . . . 7 ((1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ∈ Fin → (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))) ∈ V)
799, 78eqeltrid 2321 . . . . . 6 ((1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ∈ Fin → 𝑆 ∈ V)
8077, 79syl 14 . . . . 5 (𝜑𝑆 ∈ V)
81 coexg 5312 . . . . 5 ((𝐹 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) → (𝐹𝑆) ∈ V)
8276, 80, 81syl2anc 411 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝑆) ∈ V)
831, 5, 69, 73, 76, 82seqshft2g 10868 . . 3 (𝜑 → (seq𝑀((+g𝐺), 𝐹)‘𝑁) = (seq(𝑀 + (1 − 𝑀))((+g𝐺), (𝐹𝑆))‘(𝑁 + (1 − 𝑀))))
8412seqeq1d 10839 . . . 4 (𝜑 → seq(𝑀 + (1 − 𝑀))((+g𝐺), (𝐹𝑆)) = seq1((+g𝐺), (𝐹𝑆)))
8584fveq1d 5677 . . 3 (𝜑 → (seq(𝑀 + (1 − 𝑀))((+g𝐺), (𝐹𝑆))‘(𝑁 + (1 − 𝑀))) = (seq1((+g𝐺), (𝐹𝑆))‘(𝑁 + (1 − 𝑀))))
8683, 85eqtrd 2267 . 2 (𝜑 → (seq𝑀((+g𝐺), 𝐹)‘𝑁) = (seq1((+g𝐺), (𝐹𝑆))‘(𝑁 + (1 − 𝑀))))
87 gsumshift.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝐺)
88 eqid 2234 . . 3 (+g𝐺) = (+g𝐺)
8987, 88, 70, 1, 74gsumval2 13660 . 2 (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐹) = (seq𝑀((+g𝐺), 𝐹)‘𝑁))
90 1red 8305 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
91 eluzle 9884 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑀𝑁)
921, 91syl 14 . . . . . 6 (𝜑𝑀𝑁)
9330, 40, 90, 92lesub2dd 8853 . . . . 5 (𝜑 → (1 − 𝑁) ≤ (1 − 𝑀))
9490, 30resubcld 8671 . . . . . 6 (𝜑 → (1 − 𝑀) ∈ ℝ)
9590, 40, 94lesubadd2d 8835 . . . . 5 (𝜑 → ((1 − 𝑁) ≤ (1 − 𝑀) ↔ 1 ≤ (𝑁 + (1 − 𝑀))))
9693, 95mpbid 147 . . . 4 (𝜑 → 1 ≤ (𝑁 + (1 − 𝑀)))
97 eluz2 9877 . . . 4 ((𝑁 + (1 − 𝑀)) ∈ (ℤ‘1) ↔ (1 ∈ ℤ ∧ (𝑁 + (1 − 𝑀)) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ (𝑁 + (1 − 𝑀))))
982, 24, 96, 97syl3anbrc 1208 . . 3 (𝜑 → (𝑁 + (1 − 𝑀)) ∈ (ℤ‘1))
99 fco 5532 . . . 4 ((𝐹:(𝑀...𝑁)⟶𝐵𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))⟶(𝑀...𝑁)) → (𝐹𝑆):(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))⟶𝐵)
10074, 21, 99syl2anc 411 . . 3 (𝜑 → (𝐹𝑆):(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))⟶𝐵)
10187, 88, 70, 98, 100gsumval2 13660 . 2 (𝜑 → (𝐺 Σg (𝐹𝑆)) = (seq1((+g𝐺), (𝐹𝑆))‘(𝑁 + (1 − 𝑀))))
10286, 89, 1013eqtr4d 2277 1 (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐹) = (𝐺 Σg (𝐹𝑆)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 104  wb 105   = wceq 1398  wcel 2205  Vcvv 2815   class class class wbr 4114  cmpt 4176  ccom 4758  wf 5353  1-1-ontowf1o 5356  cfv 5357  (class class class)co 6058  Fincfn 6988  cc 8141  cr 8142  1c1 8144   + caddc 8146  cle 8325  cmin 8460  cz 9594  cuz 9871  ...cfz 10361  seqcseq 10833  Basecbs 13296  +gcplusg 13374   Σg cgsu 13554  CMndccmn 14037
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 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-coll 4230  ax-sep 4233  ax-nul 4241  ax-pow 4292  ax-pr 4327  ax-un 4559  ax-setind 4664  ax-iinf 4715  ax-cnex 8234  ax-resscn 8235  ax-1cn 8236  ax-1re 8237  ax-icn 8238  ax-addcl 8239  ax-addrcl 8240  ax-mulcl 8241  ax-addcom 8243  ax-addass 8245  ax-distr 8247  ax-i2m1 8248  ax-0lt1 8249  ax-0id 8251  ax-rnegex 8252  ax-cnre 8254  ax-pre-ltirr 8255  ax-pre-ltwlin 8256  ax-pre-lttrn 8257  ax-pre-apti 8258  ax-pre-ltadd 8259
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3046  df-csb 3142  df-dif 3216  df-un 3218  df-in 3220  df-ss 3227  df-nul 3513  df-pw 3676  df-sn 3700  df-pr 3701  df-op 3703  df-uni 3920  df-int 3955  df-iun 3998  df-br 4115  df-opab 4177  df-mpt 4178  df-tr 4214  df-id 4419  df-iord 4492  df-on 4494  df-ilim 4495  df-suc 4497  df-iom 4718  df-xp 4760  df-rel 4761  df-cnv 4762  df-co 4763  df-dm 4764  df-rn 4765  df-res 4766  df-ima 4767  df-iota 5317  df-fun 5359  df-fn 5360  df-f 5361  df-f1 5362  df-fo 5363  df-f1o 5364  df-fv 5365  df-riota 6011  df-ov 6061  df-oprab 6062  df-mpo 6063  df-1st 6347  df-2nd 6348  df-recs 6549  df-frec 6635  df-1o 6660  df-er 6780  df-en 6989  df-fin 6991  df-pnf 8326  df-mnf 8327  df-xr 8328  df-ltxr 8329  df-le 8330  df-sub 8462  df-neg 8463  df-inn 9255  df-2 9313  df-n0 9514  df-z 9595  df-uz 9872  df-fz 10362  df-seqfrec 10834  df-ndx 13299  df-slot 13300  df-base 13302  df-plusg 13387  df-0g 13555  df-igsum 13556
This theorem is referenced by:  gsumgfsum  14106
  Copyright terms: Public domain W3C validator