Theorem ballotlem8 32026

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 32025	. 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 31975	. . . . 5 ⊢ 𝑂 ∈ V
13		difexg 5200	. . . . 5 ⊢ (𝑂 ∈ V → (𝑂 ∖ 𝐸) ∈ V)
14	12, 13	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (𝑂 ∖ 𝐸) ∈ V
15	14	rabex 5205	. . 3 ⊢ {𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ 1 ∈ 𝑐} ∈ V
16	15	f1oen 8553	. 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 13763	. 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 1538   ∈ wcel 2111  ∀wral 3070  {crab 3074  Vcvv 3409   ∖ cdif 3857   ∩ cin 3859  ifcif 4423  𝒫 cpw 4497   class class class wbr 5035   ↦ cmpt 5115   ↾ cres 5529   “ cima 5530  –1-1-onto→wf1o 6338  ‘cfv 6339  (class class class)co 7155   ≈ cen 8529  infcinf 8943  ℝcr 10579  0cc0 10580  1c1 10581   + caddc 10583   < clt 10718   ≤ cle 10719   − cmin 10913   / cdiv 11340  ℕcn 11679  ℤcz 12025  ...cfz 12944  ♯chash 13745

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2729  ax-rep 5159  ax-sep 5172  ax-nul 5179  ax-pow 5237  ax-pr 5301  ax-un 7464  ax-cnex 10636  ax-resscn 10637  ax-1cn 10638  ax-icn 10639  ax-addcl 10640  ax-addrcl 10641  ax-mulcl 10642  ax-mulrcl 10643  ax-mulcom 10644  ax-addass 10645  ax-mulass 10646  ax-distr 10647  ax-i2m1 10648  ax-1ne0 10649  ax-1rid 10650  ax-rnegex 10651  ax-rrecex 10652  ax-cnre 10653  ax-pre-lttri 10654  ax-pre-lttrn 10655  ax-pre-ltadd 10656  ax-pre-mulgt0 10657

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2557  df-eu 2588  df-clab 2736  df-cleq 2750  df-clel 2830  df-nfc 2901  df-ne 2952  df-nel 3056  df-ral 3075  df-rex 3076  df-reu 3077  df-rmo 3078  df-rab 3079  df-v 3411  df-sbc 3699  df-csb 3808  df-dif 3863  df-un 3865  df-in 3867  df-ss 3877  df-pss 3879  df-nul 4228  df-if 4424  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4802  df-int 4842  df-iun 4888  df-br 5036  df-opab 5098  df-mpt 5116  df-tr 5142  df-id 5433  df-eprel 5438  df-po 5446  df-so 5447  df-fr 5486  df-we 5488  df-xp 5533  df-rel 5534  df-cnv 5535  df-co 5536  df-dm 5537  df-rn 5538  df-res 5539  df-ima 5540  df-pred 6130  df-ord 6176  df-on 6177  df-lim 6178  df-suc 6179  df-iota 6298  df-fun 6341  df-fn 6342  df-f 6343  df-f1 6344  df-fo 6345  df-f1o 6346  df-fv 6347  df-riota 7113  df-ov 7158  df-oprab 7159  df-mpo 7160  df-om 7585  df-1st 7698  df-2nd 7699  df-wrecs 7962  df-recs 8023  df-rdg 8061  df-1o 8117  df-oadd 8121  df-er 8304  df-en 8533  df-dom 8534  df-sdom 8535  df-fin 8536  df-sup 8944  df-inf 8945  df-dju 9368  df-card 9406  df-pnf 10720  df-mnf 10721  df-xr 10722  df-ltxr 10723  df-le 10724  df-sub 10915  df-neg 10916  df-nn 11680  df-2 11742  df-n0 11940  df-z 12026  df-uz 12288  df-rp 12436  df-fz 12945  df-hash 13746

This theorem is referenced by:  ballotth  32027