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 34147
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 34142 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑅𝐶) = ((𝑆𝐶) “ 𝐶))
12 imassrn 6077 . . . 4 ((𝑆𝐶) “ 𝐶) ⊆ ran (𝑆𝐶)
131, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9ballotlemsf1o 34138 . . . . . 6 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–1-1-onto→(1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ (𝑆𝐶) = (𝑆𝐶)))
1413simpld 493 . . . . 5 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–1-1-onto→(1...(𝑀 + 𝑁)))
15 f1ofo 6849 . . . . 5 ((𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–1-1-onto→(1...(𝑀 + 𝑁)) → (𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–onto→(1...(𝑀 + 𝑁)))
16 forn 6817 . . . . 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 4032 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((𝑆𝐶) “ 𝐶) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
1911, 18eqsstrd 4018 . 2 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑅𝐶) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
20 f1of1 6841 . . . . . . 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 4125 . . . . . . . 8 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → 𝐶𝑂)
231, 2, 3ballotlemelo 34112 . . . . . . . 8 (𝐶𝑂 ↔ (𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ (♯‘𝐶) = 𝑀))
2422, 23sylib 217 . . . . . . 7 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ (♯‘𝐶) = 𝑀))
2524simpld 493 . . . . . 6 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → 𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
26 id 22 . . . . . 6 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → 𝐶 ∈ (𝑂𝐸))
27 f1imaeng 9039 . . . . . 6 (((𝑆𝐶):(1...(𝑀 + 𝑁))–1-1→(1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ 𝐶 ∈ (𝑂𝐸)) → ((𝑆𝐶) “ 𝐶) ≈ 𝐶)
2821, 25, 26, 27syl3anc 1368 . . . . 5 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((𝑆𝐶) “ 𝐶) ≈ 𝐶)
2911, 28eqbrtrd 5172 . . . 4 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑅𝐶) ≈ 𝐶)
30 hasheni 14345 . . . 4 ((𝑅𝐶) ≈ 𝐶 → (♯‘(𝑅𝐶)) = (♯‘𝐶))
3129, 30syl 17 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (♯‘(𝑅𝐶)) = (♯‘𝐶))
3224simprd 494 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (♯‘𝐶) = 𝑀)
3331, 32eqtrd 2767 . 2 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (♯‘(𝑅𝐶)) = 𝑀)
341, 2, 3ballotlemelo 34112 . 2 ((𝑅𝐶) ∈ 𝑂 ↔ ((𝑅𝐶) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ (♯‘(𝑅𝐶)) = 𝑀))
3519, 33, 34sylanbrc 581 1 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑅𝐶) ∈ 𝑂)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 394   = wceq 1533  wcel 2098  wral 3057  {crab 3428  cdif 3944  cin 3946  wss 3947  ifcif 4530  𝒫 cpw 4604   class class class wbr 5150  cmpt 5233  ccnv 5679  ran crn 5681  cima 5683  1-1wf1 6548  ontowfo 6549  1-1-ontowf1o 6550  cfv 6551  (class class class)co 7424  cen 8965  infcinf 9470  cr 11143  0cc0 11144  1c1 11145   + caddc 11147   < clt 11284  cle 11285  cmin 11480   / cdiv 11907  cn 12248  cz 12594  ...cfz 13522  chash 14327
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2698  ax-rep 5287  ax-sep 5301  ax-nul 5308  ax-pow 5367  ax-pr 5431  ax-un 7744  ax-cnex 11200  ax-resscn 11201  ax-1cn 11202  ax-icn 11203  ax-addcl 11204  ax-addrcl 11205  ax-mulcl 11206  ax-mulrcl 11207  ax-mulcom 11208  ax-addass 11209  ax-mulass 11210  ax-distr 11211  ax-i2m1 11212  ax-1ne0 11213  ax-1rid 11214  ax-rnegex 11215  ax-rrecex 11216  ax-cnre 11217  ax-pre-lttri 11218  ax-pre-lttrn 11219  ax-pre-ltadd 11220  ax-pre-mulgt0 11221
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2705  df-cleq 2719  df-clel 2805  df-nfc 2880  df-ne 2937  df-nel 3043  df-ral 3058  df-rex 3067  df-rmo 3372  df-reu 3373  df-rab 3429  df-v 3473  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4325  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-op 4637  df-uni 4911  df-int 4952  df-iun 5000  df-br 5151  df-opab 5213  df-mpt 5234  df-tr 5268  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5635  df-we 5637  df-xp 5686  df-rel 5687  df-cnv 5688  df-co 5689  df-dm 5690  df-rn 5691  df-res 5692  df-ima 5693  df-pred 6308  df-ord 6375  df-on 6376  df-lim 6377  df-suc 6378  df-iota 6503  df-fun 6553  df-fn 6554  df-f 6555  df-f1 6556  df-fo 6557  df-f1o 6558  df-fv 6559  df-riota 7380  df-ov 7427  df-oprab 7428  df-mpo 7429  df-om 7875  df-1st 7997  df-2nd 7998  df-frecs 8291  df-wrecs 8322  df-recs 8396  df-rdg 8435  df-1o 8491  df-oadd 8495  df-er 8729  df-en 8969  df-dom 8970  df-sdom 8971  df-fin 8972  df-sup 9471  df-inf 9472  df-dju 9930  df-card 9968  df-pnf 11286  df-mnf 11287  df-xr 11288  df-ltxr 11289  df-le 11290  df-sub 11482  df-neg 11483  df-nn 12249  df-2 12311  df-n0 12509  df-z 12595  df-uz 12859  df-rp 13013  df-fz 13523  df-hash 14328
This theorem is referenced by:  ballotlemfrc  34151  ballotlemfrceq  34153  ballotlemfrcn0  34154  ballotlemrc  34155
  Copyright terms: Public domain W3C validator