Theorem gzsumsubmcl 14119

Description: Closure of a group sum in a submonoid. (Contributed by Mario Carneiro, 10-Jan-2015.) (Revised by AV, 3-Jun-2019.) (Revised by Jim Kingdon, 30-Aug-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
gzsumsubmcl.g	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Mnd)
gzsumsubmcl.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
gzsumsubmcl.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
gzsumsubmcl.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ (SubMnd‘𝐺))
gzsumsubmcl.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:(𝑀...𝑁)⟶𝑆)

Assertion

Ref	Expression
gzsumsubmcl	⊢ (𝜑 → (𝐺 Σgz 𝐹) ∈ 𝑆)

Proof of Theorem gzsumsubmcl

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2238	. . . . . 6 ⊢ (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺)
2		eqid 2238	. . . . . 6 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
3		eqid 2238	. . . . . 6 ⊢ (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
4		gzsumsubmcl.g	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Mnd)
5		gzsumsubmcl.m	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
6		gzsumsubmcl.n	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
7		gzsumsubmcl.f	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹:(𝑀...𝑁)⟶𝑆)
8		gzsumsubmcl.s	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ (SubMnd‘𝐺))
9	1	submss 13760	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑆 ∈ (SubMnd‘𝐺) → 𝑆 ⊆ (Base‘𝐺))
10	8, 9	syl 14	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ (Base‘𝐺))
11	7, 10	fssd 5542	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:(𝑀...𝑁)⟶(Base‘𝐺))
12	1, 2, 3, 4, 5, 6, 11	gzsumfzval 13688	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σgz 𝐹) = if(𝑁 < 𝑀, (0g‘𝐺), (seq𝑀((+g‘𝐺), 𝐹)‘𝑁)))
13	12	adantr 276	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑁 < 𝑀) → (𝐺 Σgz 𝐹) = if(𝑁 < 𝑀, (0g‘𝐺), (seq𝑀((+g‘𝐺), 𝐹)‘𝑁)))
14		simpr 110	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑁 < 𝑀) → 𝑁 < 𝑀)
15	14	iftrued 3644	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑁 < 𝑀) → if(𝑁 < 𝑀, (0g‘𝐺), (seq𝑀((+g‘𝐺), 𝐹)‘𝑁)) = (0g‘𝐺))
16	13, 15	eqtrd 2271	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑁 < 𝑀) → (𝐺 Σgz 𝐹) = (0g‘𝐺))
17	2	subm0cl 13762	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ (SubMnd‘𝐺) → (0g‘𝐺) ∈ 𝑆)
18	8, 17	syl 14	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (0g‘𝐺) ∈ 𝑆)
19	18	adantr 276	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑁 < 𝑀) → (0g‘𝐺) ∈ 𝑆)
20	16, 19	eqeltrd 2315	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑁 < 𝑀) → (𝐺 Σgz 𝐹) ∈ 𝑆)
21	12	adantr 276	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → (𝐺 Σgz 𝐹) = if(𝑁 < 𝑀, (0g‘𝐺), (seq𝑀((+g‘𝐺), 𝐹)‘𝑁)))
22		simpr 110	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → ¬ 𝑁 < 𝑀)
23	22	iffalsed 3647	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → if(𝑁 < 𝑀, (0g‘𝐺), (seq𝑀((+g‘𝐺), 𝐹)‘𝑁)) = (seq𝑀((+g‘𝐺), 𝐹)‘𝑁))
24	21, 23	eqtrd 2271	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → (𝐺 Σgz 𝐹) = (seq𝑀((+g‘𝐺), 𝐹)‘𝑁))
25	5	adantr 276	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → 𝑀 ∈ ℤ)
26	6	adantr 276	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
27	25	zred 9747	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → 𝑀 ∈ ℝ)
28	26	zred 9747	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → 𝑁 ∈ ℝ)
29	27, 28, 22	nltled 8437	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → 𝑀 ≤ 𝑁)
30		eluz2 9906	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ↔ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑁))
31	25, 26, 29, 30	syl3anbrc 1212	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
32	7	adantr 276	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → 𝐹:(𝑀...𝑁)⟶𝑆)
33	32	ffvelcdmda 5834	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑆)
34	8	ad2antrr 492	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → 𝑆 ∈ (SubMnd‘𝐺))
35		simprl 535	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → 𝑥 ∈ 𝑆)
36		simprr 537	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → 𝑦 ∈ 𝑆)
37	3	submcl 13763	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubMnd‘𝐺) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑥(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑆)
38	34, 35, 36, 37	syl3anc 1278	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝑥(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑆)
39	5, 6	fzfigd 10846	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑀...𝑁) ∈ Fin)
40	39	adantr 276	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → (𝑀...𝑁) ∈ Fin)
41	32, 40	fexd 5938	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → 𝐹 ∈ V)
42		plusgslid 13443	. . . . . . 7 ⊢ (+g = Slot (+g‘ndx) ∧ (+g‘ndx) ∈ ℕ)
43	42	slotex 13357	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ Mnd → (+g‘𝐺) ∈ V)
44	4, 43	syl 14	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (+g‘𝐺) ∈ V)
45	44	adantr 276	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → (+g‘𝐺) ∈ V)
46	31, 33, 38, 41, 45	seqclg 10887	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → (seq𝑀((+g‘𝐺), 𝐹)‘𝑁) ∈ 𝑆)
47	24, 46	eqeltrd 2315	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑁 < 𝑀) → (𝐺 Σgz 𝐹) ∈ 𝑆)
48		zdclt 9701	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → DECID 𝑁 < 𝑀)
49	6, 5, 48	syl2anc 415	. . 3 ⊢ (𝜑 → DECID 𝑁 < 𝑀)
50		exmiddc 848	. . 3 ⊢ (DECID 𝑁 < 𝑀 → (𝑁 < 𝑀 ∨ ¬ 𝑁 < 𝑀))
51	49, 50	syl 14	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁 < 𝑀 ∨ ¬ 𝑁 < 𝑀))
52	20, 47, 51	mpjaodan 810	1 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σgz 𝐹) ∈ 𝑆)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ∨ wo 720  DECID wdc 846   = wceq 1402   ∈ wcel 2209  Vcvv 2821   ⊆ wss 3220  ifcif 3635   class class class wbr 4125  ⟶wf 5368  ‘cfv 5372  (class class class)co 6075  Fincfn 7012   < clt 8350   ≤ cle 8351  ℤcz 9623  ℤ_≥cuz 9900  ...cfz 10390  seqcseq 10862  Basecbs 13330  +_gcplusg 13408  0_gc0g 13587   Σ_gz cgzsu 13588  Mndcmnd 13706  SubMndcsubmnd 13742

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-if 3636  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-fzo 10528  df-seqfrec 10863  df-ndx 13333  df-slot 13334  df-base 13336  df-plusg 13421  df-0g 13589  df-gzsum 13590  df-submnd 13744

This theorem is referenced by: (None)