Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ballotlemro Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ballotlemro 34065
Description: Range of 𝑅 is included in 𝑂. (Contributed by Thierry Arnoux, 17-Apr-2017.)
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 = (𝑐𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((♯‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (♯‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
ballotth.e 𝐸 = {𝑐𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹𝑐)‘𝑖)}
ballotth.mgtn 𝑁 < 𝑀
ballotth.i 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
ballotth.s 𝑆 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ (𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ↦ if(𝑖 ≤ (𝐼𝑐), (((𝐼𝑐) + 1) − 𝑖), 𝑖)))
ballotth.r 𝑅 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ ((𝑆𝑐) “ 𝑐))
Assertion
Ref Expression
ballotlemro (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑅𝐶) ∈ 𝑂)
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   𝐶,𝑖,𝑘   𝑖,𝐸,𝑘   𝐶,𝑘   𝑘,𝐼,𝑐   𝐸,𝑐   𝑖,𝐼,𝑐   𝑆,𝑘,𝑖,𝑐
Allowed substitution hints:   𝐶(𝑥,𝑐)   𝑃(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝑅(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝑆(𝑥)   𝐸(𝑥)   𝐹(𝑥)   𝐼(𝑥)   𝑀(𝑥)   𝑁(𝑥)   𝑂(𝑥)

Proof of Theorem ballotlemro
StepHypRef Expression
1 ballotth.m . . . 4 𝑀 ∈ ℕ
2 ballotth.n . . . 4 𝑁 ∈ ℕ
3 ballotth.o . . . 4 𝑂 = {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (♯‘𝑐) = 𝑀}
4 ballotth.p . . . 4 𝑃 = (𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ((♯‘𝑥) / (♯‘𝑂)))
5 ballotth.f . . . 4 𝐹 = (𝑐𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((♯‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (♯‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
6 ballotth.e . . . 4 𝐸 = {𝑐𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹𝑐)‘𝑖)}
7 ballotth.mgtn . . . 4 𝑁 < 𝑀
8 ballotth.i . . . 4 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
9 ballotth.s . . . 4 𝑆 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ (𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ↦ if(𝑖 ≤ (𝐼𝑐), (((𝐼𝑐) + 1) − 𝑖), 𝑖)))
10 ballotth.r . . . 4 𝑅 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ ((𝑆𝑐) “ 𝑐))
111, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10ballotlemrval 34060 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑅𝐶) = ((𝑆𝐶) “ 𝐶))
12 imassrn 6068 . . . 4 ((𝑆𝐶) “ 𝐶) ⊆ ran (𝑆𝐶)
131, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9ballotlemsf1o 34056 . . . . . 6 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–1-1-onto→(1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ (𝑆𝐶) = (𝑆𝐶)))
1413simpld 494 . . . . 5 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–1-1-onto→(1...(𝑀 + 𝑁)))
15 f1ofo 6840 . . . . 5 ((𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–1-1-onto→(1...(𝑀 + 𝑁)) → (𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–onto→(1...(𝑀 + 𝑁)))
16 forn 6808 . . . . 5 ((𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–onto→(1...(𝑀 + 𝑁)) → ran (𝑆𝐶) = (1...(𝑀 + 𝑁)))
1714, 15, 163syl 18 . . . 4 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ran (𝑆𝐶) = (1...(𝑀 + 𝑁)))
1812, 17sseqtrid 4030 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((𝑆𝐶) “ 𝐶) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
1911, 18eqsstrd 4016 . 2 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑅𝐶) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
20 f1of1 6832 . . . . . . 7 ((𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–1-1-onto→(1...(𝑀 + 𝑁)) → (𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–1-1→(1...(𝑀 + 𝑁)))
2114, 20syl 17 . . . . . 6 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–1-1→(1...(𝑀 + 𝑁)))
22 eldifi 4122 . . . . . . . 8 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → 𝐶𝑂)
231, 2, 3ballotlemelo 34030 . . . . . . . 8 (𝐶𝑂 ↔ (𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ (♯‘𝐶) = 𝑀))
2422, 23sylib 217 . . . . . . 7 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ (♯‘𝐶) = 𝑀))
2524simpld 494 . . . . . 6 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → 𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
26 id 22 . . . . . 6 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → 𝐶 ∈ (𝑂𝐸))
27 f1imaeng 9024 . . . . . 6 (((𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–1-1→(1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐶 ∈ (𝑂𝐸)) → ((𝑆𝐶) “ 𝐶) ≈ 𝐶)
2821, 25, 26, 27syl3anc 1369 . . . . 5 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((𝑆𝐶) “ 𝐶) ≈ 𝐶)
2911, 28eqbrtrd 5164 . . . 4 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑅𝐶) ≈ 𝐶)
30 hasheni 14325 . . . 4 ((𝑅𝐶) ≈ 𝐶 → (♯‘(𝑅𝐶)) = (♯‘𝐶))
3129, 30syl 17 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (♯‘(𝑅𝐶)) = (♯‘𝐶))
3224simprd 495 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (♯‘𝐶) = 𝑀)
3331, 32eqtrd 2767 . 2 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (♯‘(𝑅𝐶)) = 𝑀)
341, 2, 3ballotlemelo 34030 . 2 ((𝑅𝐶) ∈ 𝑂 ↔ ((𝑅𝐶) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ (♯‘(𝑅𝐶)) = 𝑀))
3519, 33, 34sylanbrc 582 1 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑅𝐶) ∈ 𝑂)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1534  wcel 2099  wral 3056  {crab 3427  cdif 3941  cin 3943  wss 3944  ifcif 4524  𝒫 cpw 4598   class class class wbr 5142  cmpt 5225  ccnv 5671  ran crn 5673  cima 5675  1-1wf1 6539  ontowfo 6540  1-1-ontowf1o 6541  cfv 6542  (class class class)co 7414  cen 8950  infcinf 9450  cr 11123  0cc0 11124  1c1 11125   + caddc 11127   < clt 11264  cle 11265  cmin 11460   / cdiv 11887  cn 12228  cz 12574  ...cfz 13502  chash 14307
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2164  ax-ext 2698  ax-rep 5279  ax-sep 5293  ax-nul 5300  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7732  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2705  df-cleq 2719  df-clel 2805  df-nfc 2880  df-ne 2936  df-nel 3042  df-ral 3057  df-rex 3066  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3428  df-v 3471  df-sbc 3775  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3963  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-op 4631  df-uni 4904  df-int 4945  df-iun 4993  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-riota 7370  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7863  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-1o 8478  df-oadd 8482  df-er 8716  df-en 8954  df-dom 8955  df-sdom 8956  df-fin 8957  df-sup 9451  df-inf 9452  df-dju 9910  df-card 9948  df-pnf 11266  df-mnf 11267  df-xr 11268  df-ltxr 11269  df-le 11270  df-sub 11462  df-neg 11463  df-nn 12229  df-2 12291  df-n0 12489  df-z 12575  df-uz 12839  df-rp 12993  df-fz 13503  df-hash 14308
This theorem is referenced by:  ballotlemfrc  34069  ballotlemfrceq  34071  ballotlemfrcn0  34072  ballotlemrc  34073
  Copyright terms: Public domain W3C validator