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

Theorem gzsumshift 14149
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 9671 . . . . 5 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
3 eluzel2 9926 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑀 ∈ ℤ)
41, 3syl 14 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
52, 4zsubcld 9773 . . . 4 (𝜑 → (1 − 𝑀) ∈ ℤ)
6 eluzelz 9931 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
71, 6syl 14 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
85, 4, 7mptfzshft 12209 . . . . . . . . 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 9769 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
11 1cnd 8342 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
1210, 11pncan3d 8640 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑀 + (1 − 𝑀)) = 1)
1312oveq1d 6100 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑀 + (1 − 𝑀))...(𝑁 + (1 − 𝑀))) = (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))))
1413mpteq1d 4216 . . . . . . . . . . 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 5633 . . . . . . . . 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 5639 . . . . . . . 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 9671 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 1 ∈ ℤ)
247, 5zaddcld 9772 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑁 + (1 − 𝑀)) ∈ ℤ)
2524adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑁 + (1 − 𝑀)) ∈ ℤ)
26 elfzelz 10428 . . . . . . . . 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 9772 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 + (1 − 𝑀)) ∈ ℤ)
304zred 9768 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑀 ∈ ℝ)
3130adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑀 ∈ ℝ)
3227zred 9768 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℝ)
33 1red 8341 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 1 ∈ ℝ)
34 elfzle1 10431 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑀𝑘)
3534adantl 277 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑀𝑘)
3631, 32, 33, 35lesub2dd 8890 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (1 − 𝑘) ≤ (1 − 𝑀))
3733, 31resubcld 8708 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (1 − 𝑀) ∈ ℝ)
3833, 32, 37lesubadd2d 8872 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((1 − 𝑘) ≤ (1 − 𝑀) ↔ 1 ≤ (𝑘 + (1 − 𝑀))))
3936, 38mpbid 147 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 1 ≤ (𝑘 + (1 − 𝑀)))
407zred 9768 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑁 ∈ ℝ)
4140adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℝ)
42 elfzle2 10432 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑘𝑁)
4342adantl 277 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘𝑁)
4432, 41, 37, 43leadd1dd 8887 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 + (1 − 𝑀)) ≤ (𝑁 + (1 − 𝑀)))
4523, 25, 29, 39, 44elfzd 10419 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑘 + (1 − 𝑀)) ∈ (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))))
46 fvco3 5776 . . . . . 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 5697 . . . . . . . 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 6092 . . . . . . . . 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 10465 . . . . . . . . . . 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 9773 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝑘 + (1 − 𝑀)) − (1 − 𝑀)) ∈ ℤ)
5950, 51, 57, 58fvmptd3 5799 . . . . . . . 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 9769 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (𝑀...𝑁) → 𝑘 ∈ ℂ)
6261adantl 277 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℂ)
6311, 10subcld 8637 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1 − 𝑀) ∈ ℂ)
6463adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (1 − 𝑀) ∈ ℂ)
6562, 64pncand 8638 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝑘 + (1 − 𝑀)) − (1 − 𝑀)) = 𝑘)
6660, 65eqtrd 2271 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝑆‘(𝑘 + (1 − 𝑀))) = 𝑘)
6766fveq2d 5699 . . . . 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 13466 . . . . . 6 (+g = Slot (+g‘ndx) ∧ (+g‘ndx) ∈ ℕ)
7170slotex 13379 . . . . 5 (𝐺 ∈ CMnd → (+g𝐺) ∈ V)
7269, 71syl 14 . . . 4 (𝜑 → (+g𝐺) ∈ V)
73 gzsumshift.f . . . . 5 (𝜑𝐹:(𝑀...𝑁)⟶𝐵)
744, 7fzfigd 10868 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀...𝑁) ∈ Fin)
7573, 74fexd 5948 . . . 4 (𝜑𝐹 ∈ V)
762, 24fzfigd 10868 . . . . . 6 (𝜑 → (1...(𝑁 + (1 − 𝑀))) ∈ Fin)
77 mptexg 5942 . . . . . . 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 5332 . . . . 5 ((𝐹 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) → (𝐹𝑆) ∈ V)
8175, 79, 80syl2anc 415 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝑆) ∈ V)
821, 5, 68, 72, 75, 81seqshft2g 10919 . . 3 (𝜑 → (seq𝑀((+g𝐺), 𝐹)‘𝑁) = (seq(𝑀 + (1 − 𝑀))((+g𝐺), (𝐹𝑆))‘(𝑁 + (1 − 𝑀))))
8312seqeq1d 10890 . . . 4 (𝜑 → seq(𝑀 + (1 − 𝑀))((+g𝐺), (𝐹𝑆)) = seq1((+g𝐺), (𝐹𝑆)))
8483fveq1d 5697 . . 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 13714 . 2 (𝜑 → (𝐺 Σgz 𝐹) = (seq𝑀((+g𝐺), 𝐹)‘𝑁))
89 1red 8341 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
90 eluzle 9934 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑀𝑁)
911, 90syl 14 . . . . . 6 (𝜑𝑀𝑁)
9230, 40, 89, 91lesub2dd 8890 . . . . 5 (𝜑 → (1 − 𝑁) ≤ (1 − 𝑀))
9389, 30resubcld 8708 . . . . . 6 (𝜑 → (1 − 𝑀) ∈ ℝ)
9489, 40, 93lesubadd2d 8872 . . . . 5 (𝜑 → ((1 − 𝑁) ≤ (1 − 𝑀) ↔ 1 ≤ (𝑁 + (1 − 𝑀))))
9592, 94mpbid 147 . . . 4 (𝜑 → 1 ≤ (𝑁 + (1 − 𝑀)))
96 eluz2 9927 . . . 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 5553 . . 3 (𝜑 → (𝐹𝑆):(1...(𝑁 + (1 − 𝑀)))⟶𝐵)
9986, 87, 69, 97, 98gzsumval2 13714 . 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
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 104  wb 105   = wceq 1402  wcel 2209  Vcvv 2821   class class class wbr 4130  cmpt 4192  ccom 4778  wf 5373  1-1-ontowf1o 5376  cfv 5377  (class class class)co 6085  Fincfn 7022  cc 8177  cr 8178  1c1 8180   + caddc 8182  cle 8361  cmin 8497  cz 9644  cuz 9921  ...cfz 10411  seqcseq 10884  Basecbs 13352  +gcplusg 13431   Σgz cgzsu 13611  CMndccmn 14087
This proof depends on 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 4246  ax-sep 4249  ax-nul 4259  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-setind 4684  ax-iinf 4735  ax-cnex 8270  ax-resscn 8271  ax-1cn 8272  ax-1re 8273  ax-icn 8274  ax-addcl 8275  ax-addrcl 8276  ax-mulcl 8277  ax-addcom 8279  ax-addass 8281  ax-distr 8283  ax-i2m1 8284  ax-0lt1 8285  ax-0id 8287  ax-rnegex 8288  ax-cnre 8290  ax-pre-ltirr 8291  ax-pre-ltwlin 8292  ax-pre-lttrn 8293  ax-pre-apti 8294  ax-pre-ltadd 8295
This proof 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 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-tr 4230  df-id 4438  df-iord 4511  df-on 4513  df-ilim 4514  df-suc 4516  df-iom 4738  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-riota 6038  df-ov 6088  df-oprab 6089  df-mpo 6090  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-recs 6576  df-frec 6662  df-1o 6687  df-er 6807  df-en 7023  df-fin 7025  df-pnf 8362  df-mnf 8363  df-xr 8364  df-ltxr 8365  df-le 8366  df-sub 8499  df-neg 8500  df-inn 9305  df-2 9363  df-n0 9564  df-z 9645  df-uz 9922  df-fz 10412  df-seqfrec 10885  df-ndx 13355  df-slot 13356  df-base 13358  df-plusg 13444  df-0g 13612  df-gzsum 13613
This theorem is used by:  gzsumgsum  14155
  Copyright terms: Public domain W3C validator