Theorem ballotlem8 31411

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 31410	. 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 31360	. . . . 5 ⊢ 𝑂 ∈ V
13		difexg 5122	. . . . 5 ⊢ (𝑂 ∈ V → (𝑂 ∖ 𝐸) ∈ V)
14	12, 13	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (𝑂 ∖ 𝐸) ∈ V
15	14	rabex 5126	. . 3 ⊢ {𝑐 ∈ (𝑂 ∖ 𝐸) ∣ 1 ∈ 𝑐} ∈ V
16	15	f1oen 8378	. 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 13558	. 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 1522   ∈ wcel 2081  ∀wral 3105  {crab 3109  Vcvv 3437   ∖ cdif 3856   ∩ cin 3858  ifcif 4381  𝒫 cpw 4453   class class class wbr 4962   ↦ cmpt 5041   ↾ cres 5445   “ cima 5446  –1-1-onto→wf1o 6224  ‘cfv 6225  (class class class)co 7016   ≈ cen 8354  infcinf 8751  ℝcr 10382  0cc0 10383  1c1 10384   + caddc 10386   < clt 10521   ≤ cle 10522   − cmin 10717   / cdiv 11145  ℕcn 11486  ℤcz 11829  ...cfz 12742  ♯chash 13540

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1777  ax-4 1791  ax-5 1888  ax-6 1947  ax-7 1992  ax-8 2083  ax-9 2091  ax-10 2112  ax-11 2126  ax-12 2141  ax-13 2344  ax-ext 2769  ax-rep 5081  ax-sep 5094  ax-nul 5101  ax-pow 5157  ax-pr 5221  ax-un 7319  ax-cnex 10439  ax-resscn 10440  ax-1cn 10441  ax-icn 10442  ax-addcl 10443  ax-addrcl 10444  ax-mulcl 10445  ax-mulrcl 10446  ax-mulcom 10447  ax-addass 10448  ax-mulass 10449  ax-distr 10450  ax-i2m1 10451  ax-1ne0 10452  ax-1rid 10453  ax-rnegex 10454  ax-rrecex 10455  ax-cnre 10456  ax-pre-lttri 10457  ax-pre-lttrn 10458  ax-pre-ltadd 10459  ax-pre-mulgt0 10460

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 843  df-3or 1081  df-3an 1082  df-tru 1525  df-ex 1762  df-nf 1766  df-sb 2043  df-mo 2576  df-eu 2612  df-clab 2776  df-cleq 2788  df-clel 2863  df-nfc 2935  df-ne 2985  df-nel 3091  df-ral 3110  df-rex 3111  df-reu 3112  df-rmo 3113  df-rab 3114  df-v 3439  df-sbc 3707  df-csb 3812  df-dif 3862  df-un 3864  df-in 3866  df-ss 3874  df-pss 3876  df-nul 4212  df-if 4382  df-pw 4455  df-sn 4473  df-pr 4475  df-tp 4477  df-op 4479  df-uni 4746  df-int 4783  df-iun 4827  df-br 4963  df-opab 5025  df-mpt 5042  df-tr 5064  df-id 5348  df-eprel 5353  df-po 5362  df-so 5363  df-fr 5402  df-we 5404  df-xp 5449  df-rel 5450  df-cnv 5451  df-co 5452  df-dm 5453  df-rn 5454  df-res 5455  df-ima 5456  df-pred 6023  df-ord 6069  df-on 6070  df-lim 6071  df-suc 6072  df-iota 6189  df-fun 6227  df-fn 6228  df-f 6229  df-f1 6230  df-fo 6231  df-f1o 6232  df-fv 6233  df-riota 6977  df-ov 7019  df-oprab 7020  df-mpo 7021  df-om 7437  df-1st 7545  df-2nd 7546  df-wrecs 7798  df-recs 7860  df-rdg 7898  df-1o 7953  df-oadd 7957  df-er 8139  df-en 8358  df-dom 8359  df-sdom 8360  df-fin 8361  df-sup 8752  df-inf 8753  df-dju 9176  df-card 9214  df-pnf 10523  df-mnf 10524  df-xr 10525  df-ltxr 10526  df-le 10527  df-sub 10719  df-neg 10720  df-nn 11487  df-2 11548  df-n0 11746  df-z 11830  df-uz 12094  df-rp 12240  df-fz 12743  df-hash 13541

This theorem is referenced by:  ballotth  31412