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

Theorem gzsumshift 14126
Description: Shifting the indexes of a group sum indexed by consecutive integers. (Contributed by Jim Kingdon, 26-Mar-2026.)
Hypotheses
Ref Expression
gzsumshift.b 𝐵 = (Base‘𝐺)
gzsumshift.g (𝜑𝐺 ∈ CMnd)
gzsumshift.m (𝜑𝑁 ∈ (ℤ𝑀))
gzsumshift.f (𝜑𝐹:(𝑀...𝑁)⟶𝐵)
gzsumshift.s 𝑆 = (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀)))
Assertion
Ref Expression
gzsumshift (𝜑 → (𝐺 Σgz 𝐹) = (𝐺 Σgz (𝐹𝑆)))
Distinct variable groups:   𝑗,𝑀   𝑗,𝑁   𝜑,𝑗
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑗)   𝑆(𝑗)   𝐹(𝑗)   𝐺(𝑗)

Proof of Theorem gzsumshift
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 gzsumshift.m . . . 4 (𝜑𝑁 ∈ (ℤ𝑀))
2 1zzd 9650 . . . . 5 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
3 eluzel2 9905 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑀 ∈ ℤ)
41, 3syl 14 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
52, 4zsubcld 9752 . . . 4 (𝜑 → (1 − 𝑀) ∈ ℤ)
6 eluzelz 9910 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
71, 6syl 14 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
85, 4, 7mptfzshft 12187 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))):((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀)))–1-1-onto→(𝑀...𝑁))
9 gzsumshift.s . . . . . . . . . . 11 𝑆 = (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀)))
104zcnd 9748 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
11 1cnd 8332 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
1210, 11pncan3d 8630 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑀 + (1 − 𝑀)) = 1)
1312oveq1d 6090 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) = (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))))
1413mpteq1d 4211 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))) = (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))))
159, 14eqtr4id 2290 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑆 = (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))))
1613eqcomd 2244 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) = ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))))
17 eqidd 2239 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑀...𝑁) = (𝑀...𝑁))
1815, 16, 17f1oeq123d 5628 . . . . . . . . 9 (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 . . . . . . . 8 (𝜑𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))–1-1-onto→(𝑀...𝑁))
20 f1of 5634 . . . . . . . 8 (𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))–1-1-onto→(𝑀...𝑁) → 𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))⟶(𝑀...𝑁))
2119, 20syl 14 . . . . . . 7 (𝜑𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))⟶(𝑀...𝑁))
2221adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑆:(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))⟶(𝑀...𝑁))
23 1zzd 9650 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 1 ∈ ℤ)
247, 5zaddcld 9751 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑁 + (1 − 𝑀)) ∈ ℤ)
2524adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑁 + (1 − 𝑀)) ∈ ℤ)
26 elfzelz 10407 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑘 ∈ ℤ)
2726adantl 277 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℤ)
285adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (1 − 𝑀) ∈ ℤ)
2927, 28zaddcld 9751 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 + (1 − 𝑀)) ∈ ℤ)
304zred 9747 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑀 ∈ ℝ)
3130adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑀 ∈ ℝ)
3227zred 9747 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℝ)
33 1red 8331 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 1 ∈ ℝ)
34 elfzle1 10410 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑀𝑘)
3534adantl 277 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑀𝑘)
3631, 32, 33, 35lesub2dd 8880 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (1 − 𝑘) ≤ (1 − 𝑀))
3733, 31resubcld 8698 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (1 − 𝑀) ∈ ℝ)
3833, 32, 37lesubadd2d 8862 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((1 − 𝑘) ≤ (1 − 𝑀) ↔ 1 ≤ (𝑘 + (1 − 𝑀))))
3936, 38mpbid 147 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 1 ≤ (𝑘 + (1 − 𝑀)))
407zred 9747 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑁 ∈ ℝ)
4140adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℝ)
42 elfzle2 10411 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑘𝑁)
4342adantl 277 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘𝑁)
4432, 41, 37, 43leadd1dd 8877 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 + (1 − 𝑀)) ≤ (𝑁 + (1 − 𝑀)))
4523, 25, 29, 39, 44elfzd 10398 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 + (1 − 𝑀)) ∈ (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))))
46 fvco3 5770 . . . . . 6 ((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 415 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝐹𝑆)‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = (𝐹‘(𝑆‘(𝑘 + (1 − 𝑀)))))
4815adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑆 = (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))))
4948fveq1d 5692 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑆‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = ((𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀)))‘(𝑘 + (1 − 𝑀))))
50 eqid 2238 . . . . . . . . 9 (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))) = (𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀)))
51 oveq1 6082 . . . . . . . . 9 (𝑗 = (𝑘 + (1 − 𝑀)) → (𝑗 − (1 − 𝑀)) = ((𝑘 + (1 − 𝑀)) − (1 − 𝑀)))
52 simpr 110 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁))
534adantr 276 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑀 ∈ ℤ)
547adantr 276 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
55 fzaddel 10443 . . . . . . . . . . 11 (((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 1279 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) ↔ (𝑘 + (1 − 𝑀)) ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀)))))
5752, 56mpbid 147 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 + (1 − 𝑀)) ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))))
5829, 28zsubcld 9752 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝑘 + (1 − 𝑀)) − (1 − 𝑀)) ∈ ℤ)
5950, 51, 57, 58fvmptd3 5793 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝑗 ∈ ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀)))‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = ((𝑘 + (1 − 𝑀)) − (1 − 𝑀)))
6049, 59eqtrd 2271 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑆‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = ((𝑘 + (1 − 𝑀)) − (1 − 𝑀)))
6126zcnd 9748 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑘 ∈ ℂ)
6261adantl 277 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℂ)
6311, 10subcld 8627 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1 − 𝑀) ∈ ℂ)
6463adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (1 − 𝑀) ∈ ℂ)
6562, 64pncand 8628 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝑘 + (1 − 𝑀)) − (1 − 𝑀)) = 𝑘)
6660, 65eqtrd 2271 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑆‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = 𝑘)
6766fveq2d 5694 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹‘(𝑆‘(𝑘 + (1 − 𝑀)))) = (𝐹𝑘))
6847, 67eqtr2d 2272 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹𝑘) = ((𝐹𝑆)‘(𝑘 + (1 − 𝑀))))
69 gzsumshift.g . . . . 5 (𝜑𝐺 ∈ CMnd)
70 plusgslid 13443 . . . . . 6 (+g = Slot (+g‘ndx) ∧ (+g‘ndx) ∈ ℕ)
7170slotex 13357 . . . . 5 (𝐺 ∈ CMnd → (+g𝐺) ∈ V)
7269, 71syl 14 . . . 4 (𝜑 → (+g𝐺) ∈ V)
73 gzsumshift.f . . . . 5 (𝜑𝐹:(𝑀...𝑁)⟶𝐵)
744, 7fzfigd 10846 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀...𝑁) ∈ Fin)
7573, 74fexd 5938 . . . 4 (𝜑𝐹 ∈ V)
762, 24fzfigd 10846 . . . . . 6 (𝜑 → (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ∈ Fin)
77 mptexg 5933 . . . . . . 7 ((1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ∈ Fin → (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ↦ (𝑗 − (1 − 𝑀))) ∈ V)
789, 77eqeltrid 2325 . . . . . 6 ((1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ∈ Fin → 𝑆 ∈ V)
7976, 78syl 14 . . . . 5 (𝜑𝑆 ∈ V)
80 coexg 5327 . . . . 5 ((𝐹 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) → (𝐹𝑆) ∈ V)
8175, 79, 80syl2anc 415 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝑆) ∈ V)
821, 5, 68, 72, 75, 81seqshft2g 10897 . . 3 (𝜑 → (seq𝑀((+g𝐺), 𝐹)‘𝑁) = (seq(𝑀 + (1 − 𝑀))((+g𝐺), (𝐹𝑆))‘(𝑁 + (1 − 𝑀))))
8312seqeq1d 10868 . . . 4 (𝜑 → seq(𝑀 + (1 − 𝑀))((+g𝐺), (𝐹𝑆)) = seq1((+g𝐺), (𝐹𝑆)))
8483fveq1d 5692 . . 3 (𝜑 → (seq(𝑀 + (1 − 𝑀))((+g𝐺), (𝐹𝑆))‘(𝑁 + (1 − 𝑀))) = (seq1((+g𝐺), (𝐹𝑆))‘(𝑁 + (1 − 𝑀))))
8582, 84eqtrd 2271 . 2 (𝜑 → (seq𝑀((+g𝐺), 𝐹)‘𝑁) = (seq1((+g𝐺), (𝐹𝑆))‘(𝑁 + (1 − 𝑀))))
86 gzsumshift.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝐺)
87 eqid 2238 . . 3 (+g𝐺) = (+g𝐺)
8886, 87, 69, 1, 73gzsumval2 13691 . 2 (𝜑 → (𝐺 Σgz 𝐹) = (seq𝑀((+g𝐺), 𝐹)‘𝑁))
89 1red 8331 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
90 eluzle 9913 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑀𝑁)
911, 90syl 14 . . . . . 6 (𝜑𝑀𝑁)
9230, 40, 89, 91lesub2dd 8880 . . . . 5 (𝜑 → (1 − 𝑁) ≤ (1 − 𝑀))
9389, 30resubcld 8698 . . . . . 6 (𝜑 → (1 − 𝑀) ∈ ℝ)
9489, 40, 93lesubadd2d 8862 . . . . 5 (𝜑 → ((1 − 𝑁) ≤ (1 − 𝑀) ↔ 1 ≤ (𝑁 + (1 − 𝑀))))
9592, 94mpbid 147 . . . 4 (𝜑 → 1 ≤ (𝑁 + (1 − 𝑀)))
96 eluz2 9906 . . . 4 ((𝑁 + (1 − 𝑀)) ∈ (ℤ‘1) ↔ (1 ∈ ℤ ∧ (𝑁 + (1 − 𝑀)) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ (𝑁 + (1 − 𝑀))))
972, 24, 95, 96syl3anbrc 1212 . . 3 (𝜑 → (𝑁 + (1 − 𝑀)) ∈ (ℤ‘1))
9873, 21fcod 5548 . . 3 (𝜑 → (𝐹𝑆):(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))⟶𝐵)
9986, 87, 69, 97, 98gzsumval2 13691 . 2 (𝜑 → (𝐺 Σgz (𝐹𝑆)) = (seq1((+g𝐺), (𝐹𝑆))‘(𝑁 + (1 − 𝑀))))
10085, 88, 993eqtr4d 2281 1 (𝜑 → (𝐺 Σgz 𝐹) = (𝐺 Σgz (𝐹𝑆)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 104  wb 105   = wceq 1402  wcel 2209  Vcvv 2821   class class class wbr 4125  cmpt 4187  ccom 4773  wf 5368  1-1-ontowf1o 5371  cfv 5372  (class class class)co 6075  Fincfn 7012  cc 8167  cr 8168  1c1 8170   + caddc 8172  cle 8351  cmin 8487  cz 9623  cuz 9900  ...cfz 10390  seqcseq 10862  Basecbs 13330  +gcplusg 13408   Σgz cgzsu 13588  CMndccmn 14064
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 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4241  ax-sep 4244  ax-nul 4254  ax-pow 4306  ax-pr 4341  ax-un 4573  ax-setind 4679  ax-iinf 4730  ax-cnex 8260  ax-resscn 8261  ax-1cn 8262  ax-1re 8263  ax-icn 8264  ax-addcl 8265  ax-addrcl 8266  ax-mulcl 8267  ax-addcom 8269  ax-addass 8271  ax-distr 8273  ax-i2m1 8274  ax-0lt1 8275  ax-0id 8277  ax-rnegex 8278  ax-cnre 8280  ax-pre-ltirr 8281  ax-pre-ltwlin 8282  ax-pre-lttrn 8283  ax-pre-apti 8284  ax-pre-ltadd 8285
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-pw 3687  df-sn 3711  df-pr 3712  df-op 3714  df-uni 3931  df-int 3966  df-iun 4009  df-br 4126  df-opab 4188  df-mpt 4189  df-tr 4225  df-id 4433  df-iord 4506  df-on 4508  df-ilim 4509  df-suc 4511  df-iom 4733  df-xp 4775  df-rel 4776  df-cnv 4777  df-co 4778  df-dm 4779  df-rn 4780  df-res 4781  df-ima 4782  df-iota 5332  df-fun 5374  df-fn 5375  df-f 5376  df-f1 5377  df-fo 5378  df-f1o 5379  df-fv 5380  df-riota 6028  df-ov 6078  df-oprab 6079  df-mpo 6080  df-1st 6364  df-2nd 6365  df-recs 6566  df-frec 6652  df-1o 6677  df-er 6797  df-en 7013  df-fin 7015  df-pnf 8352  df-mnf 8353  df-xr 8354  df-ltxr 8355  df-le 8356  df-sub 8489  df-neg 8490  df-inn 9284  df-2 9342  df-n0 9543  df-z 9624  df-uz 9901  df-fz 10391  df-seqfrec 10863  df-ndx 13333  df-slot 13334  df-base 13336  df-plusg 13421  df-0g 13589  df-gzsum 13590
This theorem is referenced by:  gzsumgsum  14132
  Copyright terms: Public domain W3C validator