Theorem ballotlem8 31798

Description: There are as many countings with ties starting with a ballot for A as there are starting with a ballot for B. (Contributed by Thierry Arnoux, 7-Dec-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
ballotth.m	⊢ 𝑀 ∈ ℕ
ballotth.n	⊢ 𝑁 ∈ ℕ
ballotth.o	⊢ 𝑂 = {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (♯‘𝑐) = 𝑀}
ballotth.p	⊢ 𝑃 = (𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ((♯‘𝑥) / (♯‘𝑂)))
ballotth.f	⊢ 𝐹 = (𝑐 ∈ 𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((♯‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (♯‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
ballotth.e	⊢ 𝐸 = {𝑐 ∈ 𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹‘𝑐)‘𝑖)}
ballotth.mgtn	⊢ 𝑁 < 𝑀
ballotth.i	⊢ 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹‘𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
ballotth.s	⊢ 𝑆 = (𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ↦ (𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ↦ if(𝑖 ≤ (𝐼‘𝑐), (((𝐼‘𝑐) + 1) − 𝑖), 𝑖)))
ballotth.r	⊢ 𝑅 = (𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ↦ ((𝑆‘𝑐) “ 𝑐))

Assertion

Ref	Expression
ballotlem8	⊢ (♯‘{𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ 1 ∈ 𝑐}) = (♯‘{𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ ¬ 1 ∈ 𝑐})

Distinct variable groups:   𝑀,𝑐   𝑁,𝑐   𝑂,𝑐   𝑖,𝑀   𝑖,𝑁   𝑖,𝑂   𝑘,𝑀   𝑘,𝑁   𝑘,𝑂   𝑖,𝑐,𝐹,𝑘   𝑖,𝐸,𝑘   𝑘,𝐼,𝑐   𝐸,𝑐   𝑖,𝐼,𝑐   𝑆,𝑘,𝑖,𝑐   𝑅,𝑖,𝑘   𝑥,𝑐,𝐹   𝑥,𝑀   𝑥,𝑁,𝑘,𝑖

Allowed substitution hints:   𝑃(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝑅(𝑥,𝑐)   𝑆(𝑥)   𝐸(𝑥)   𝐼(𝑥)   𝑂(𝑥)

Proof of Theorem ballotlem8

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ballotth.m	. . 3 ⊢ 𝑀 ∈ ℕ
2		ballotth.n	. . 3 ⊢ 𝑁 ∈ ℕ
3		ballotth.o	. . 3 ⊢ 𝑂 = {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (♯‘𝑐) = 𝑀}
4		ballotth.p	. . 3 ⊢ 𝑃 = (𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ((♯‘𝑥) / (♯‘𝑂)))
5		ballotth.f	. . 3 ⊢ 𝐹 = (𝑐 ∈ 𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((♯‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (♯‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
6		ballotth.e	. . 3 ⊢ 𝐸 = {𝑐 ∈ 𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹‘𝑐)‘𝑖)}
7		ballotth.mgtn	. . 3 ⊢ 𝑁 < 𝑀
8		ballotth.i	. . 3 ⊢ 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹‘𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
9		ballotth.s	. . 3 ⊢ 𝑆 = (𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ↦ (𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ↦ if(𝑖 ≤ (𝐼‘𝑐), (((𝐼‘𝑐) + 1) − 𝑖), 𝑖)))
10		ballotth.r	. . 3 ⊢ 𝑅 = (𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ↦ ((𝑆‘𝑐) “ 𝑐))
11	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10	ballotlem7 31797	. 2 ⊢ (𝑅 ↾ {𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ 1 ∈ 𝑐}):{𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ 1 ∈ 𝑐}–1-1-onto→{𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ ¬ 1 ∈ 𝑐}
12	1, 2, 3	ballotlemoex 31747	. . . . 5 ⊢ 𝑂 ∈ V
13		difexg 5234	. . . . 5 ⊢ (𝑂 ∈ V → (𝑂 ∖ 𝐸) ∈ V)
14	12, 13	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (𝑂 ∖ 𝐸) ∈ V
15	14	rabex 5238	. . 3 ⊢ {𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ 1 ∈ 𝑐} ∈ V
16	15	f1oen 8533	. 2 ⊢ ((𝑅 ↾ {𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ 1 ∈ 𝑐}):{𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ 1 ∈ 𝑐}–1-1-onto→{𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ ¬ 1 ∈ 𝑐} → {𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ 1 ∈ 𝑐} ≈ {𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ ¬ 1 ∈ 𝑐})
17		hasheni 13711	. 2 ⊢ ({𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ 1 ∈ 𝑐} ≈ {𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ ¬ 1 ∈ 𝑐} → (♯‘{𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ 1 ∈ 𝑐}) = (♯‘{𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ ¬ 1 ∈ 𝑐}))
18	11, 16, 17	mp2b 10	1 ⊢ (♯‘{𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ 1 ∈ 𝑐}) = (♯‘{𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ ¬ 1 ∈ 𝑐})

Syntax hints:  ¬ wn 3   = wceq 1536   ∈ wcel 2113  ∀wral 3141  {crab 3145  Vcvv 3497   ∖ cdif 3936   ∩ cin 3938  ifcif 4470  𝒫 cpw 4542   class class class wbr 5069   ↦ cmpt 5149   ↾ cres 5560   “ cima 5561  –1-1-onto→wf1o 6357  ‘cfv 6358  (class class class)co 7159   ≈ cen 8509  infcinf 8908  ℝcr 10539  0cc0 10540  1c1 10541   + caddc 10543   < clt 10678   ≤ cle 10679   − cmin 10873   / cdiv 11300  ℕcn 11641  ℤcz 11984  ...cfz 12895  ♯chash 13693

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1969  ax-7 2014  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2176  ax-ext 2796  ax-rep 5193  ax-sep 5206  ax-nul 5213  ax-pow 5269  ax-pr 5333  ax-un 7464  ax-cnex 10596  ax-resscn 10597  ax-1cn 10598  ax-icn 10599  ax-addcl 10600  ax-addrcl 10601  ax-mulcl 10602  ax-mulrcl 10603  ax-mulcom 10604  ax-addass 10605  ax-mulass 10606  ax-distr 10607  ax-i2m1 10608  ax-1ne0 10609  ax-1rid 10610  ax-rnegex 10611  ax-rrecex 10612  ax-cnre 10613  ax-pre-lttri 10614  ax-pre-lttrn 10615  ax-pre-ltadd 10616  ax-pre-mulgt0 10617

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1539  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2069  df-mo 2621  df-eu 2653  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2966  df-ne 3020  df-nel 3127  df-ral 3146  df-rex 3147  df-reu 3148  df-rmo 3149  df-rab 3150  df-v 3499  df-sbc 3776  df-csb 3887  df-dif 3942  df-un 3944  df-in 3946  df-ss 3955  df-pss 3957  df-nul 4295  df-if 4471  df-pw 4544  df-sn 4571  df-pr 4573  df-tp 4575  df-op 4577  df-uni 4842  df-int 4880  df-iun 4924  df-br 5070  df-opab 5132  df-mpt 5150  df-tr 5176  df-id 5463  df-eprel 5468  df-po 5477  df-so 5478  df-fr 5517  df-we 5519  df-xp 5564  df-rel 5565  df-cnv 5566  df-co 5567  df-dm 5568  df-rn 5569  df-res 5570  df-ima 5571  df-pred 6151  df-ord 6197  df-on 6198  df-lim 6199  df-suc 6200  df-iota 6317  df-fun 6360  df-fn 6361  df-f 6362  df-f1 6363  df-fo 6364  df-f1o 6365  df-fv 6366  df-riota 7117  df-ov 7162  df-oprab 7163  df-mpo 7164  df-om 7584  df-1st 7692  df-2nd 7693  df-wrecs 7950  df-recs 8011  df-rdg 8049  df-1o 8105  df-oadd 8109  df-er 8292  df-en 8513  df-dom 8514  df-sdom 8515  df-fin 8516  df-sup 8909  df-inf 8910  df-dju 9333  df-card 9371  df-pnf 10680  df-mnf 10681  df-xr 10682  df-ltxr 10683  df-le 10684  df-sub 10875  df-neg 10876  df-nn 11642  df-2 11703  df-n0 11901  df-z 11985  df-uz 12247  df-rp 12393  df-fz 12896  df-hash 13694

This theorem is referenced by:  ballotth  31799