Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ballotlemsel1i Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ballotlemsel1i 34516
Description: The range (1...(𝐼𝐶)) is invariant under (𝑆𝐶). (Contributed by Thierry Arnoux, 28-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)))
Assertion
Ref Expression
ballotlemsel1i ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ (1...(𝐼𝐶)))
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
Allowed substitution hints:   𝐶(𝑥,𝑐)   𝑃(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝑆(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝐸(𝑥)   𝐹(𝑥)   𝐼(𝑥)   𝐽(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝑀(𝑥)   𝑁(𝑥)   𝑂(𝑥)

Proof of Theorem ballotlemsel1i
StepHypRef Expression
1 1zzd 12650 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 1 ∈ ℤ)
2 ballotth.m . . . . . 6 𝑀 ∈ ℕ
3 ballotth.n . . . . . 6 𝑁 ∈ ℕ
4 ballotth.o . . . . . 6 𝑂 = {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (♯‘𝑐) = 𝑀}
5 ballotth.p . . . . . 6 𝑃 = (𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ((♯‘𝑥) / (♯‘𝑂)))
6 ballotth.f . . . . . 6 𝐹 = (𝑐𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((♯‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (♯‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
7 ballotth.e . . . . . 6 𝐸 = {𝑐𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹𝑐)‘𝑖)}
8 ballotth.mgtn . . . . . 6 𝑁 < 𝑀
9 ballotth.i . . . . . 6 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
102, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9ballotlemiex 34505 . . . . 5 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ ((𝐹𝐶)‘(𝐼𝐶)) = 0))
1110simpld 494 . . . 4 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
1211elfzelzd 13566 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) ∈ ℤ)
1312adantr 480 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → (𝐼𝐶) ∈ ℤ)
14 nnaddcl 12290 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 + 𝑁) ∈ ℕ)
152, 3, 14mp2an 692 . . . . . . . . 9 (𝑀 + 𝑁) ∈ ℕ
1615nnzi 12643 . . . . . . . 8 (𝑀 + 𝑁) ∈ ℤ
1716a1i 11 . . . . . . 7 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑀 + 𝑁) ∈ ℤ)
18 elfzle2 13569 . . . . . . . 8 ((𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) → (𝐼𝐶) ≤ (𝑀 + 𝑁))
1911, 18syl 17 . . . . . . 7 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) ≤ (𝑀 + 𝑁))
20 eluz2 12885 . . . . . . 7 ((𝑀 + 𝑁) ∈ (ℤ‘(𝐼𝐶)) ↔ ((𝐼𝐶) ∈ ℤ ∧ (𝑀 + 𝑁) ∈ ℤ ∧ (𝐼𝐶) ≤ (𝑀 + 𝑁)))
2112, 17, 19, 20syl3anbrc 1343 . . . . . 6 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑀 + 𝑁) ∈ (ℤ‘(𝐼𝐶)))
22 fzss2 13605 . . . . . 6 ((𝑀 + 𝑁) ∈ (ℤ‘(𝐼𝐶)) → (1...(𝐼𝐶)) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
2321, 22syl 17 . . . . 5 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (1...(𝐼𝐶)) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
2423sselda 3982 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
25 ballotth.s . . . . 5 𝑆 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ (𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ↦ if(𝑖 ≤ (𝐼𝑐), (((𝐼𝑐) + 1) − 𝑖), 𝑖)))
262, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 25ballotlemsdom 34515 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
2724, 26syldan 591 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
2827elfzelzd 13566 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ ℤ)
29 elfzelz 13565 . . . . . 6 (𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶)) → 𝐽 ∈ ℤ)
3029adantl 481 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 𝐽 ∈ ℤ)
3130zred 12724 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 𝐽 ∈ ℝ)
3213zred 12724 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → (𝐼𝐶) ∈ ℝ)
33 1red 11263 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 1 ∈ ℝ)
3432, 33readdcld 11291 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝐼𝐶) + 1) ∈ ℝ)
35 elfzle2 13569 . . . . . 6 (𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶)) → 𝐽 ≤ (𝐼𝐶))
3635adantl 481 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 𝐽 ≤ (𝐼𝐶))
3713zcnd 12725 . . . . . 6 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → (𝐼𝐶) ∈ ℂ)
38 1cnd 11257 . . . . . 6 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 1 ∈ ℂ)
3937, 38pncand 11622 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → (((𝐼𝐶) + 1) − 1) = (𝐼𝐶))
4036, 39breqtrrd 5170 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 𝐽 ≤ (((𝐼𝐶) + 1) − 1))
4131, 34, 33, 40lesubd 11868 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 1 ≤ (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽))
422, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 25ballotlemsv 34513 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) = if(𝐽 ≤ (𝐼𝐶), (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽), 𝐽))
4324, 42syldan 591 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) = if(𝐽 ≤ (𝐼𝐶), (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽), 𝐽))
4436iftrued 4532 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → if(𝐽 ≤ (𝐼𝐶), (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽), 𝐽) = (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽))
4543, 44eqtrd 2776 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) = (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽))
4641, 45breqtrrd 5170 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 1 ≤ ((𝑆𝐶)‘𝐽))
4712adantr 480 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → (𝐼𝐶) ∈ ℤ)
48 elfznn 13594 . . . . . 6 (𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) → 𝐽 ∈ ℕ)
4948adantl 481 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → 𝐽 ∈ ℕ)
5047, 49ltesubnnd 32825 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽) ≤ (𝐼𝐶))
5124, 50syldan 591 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽) ≤ (𝐼𝐶))
5245, 51eqbrtrd 5164 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ≤ (𝐼𝐶))
531, 13, 28, 46, 52elfzd 13556 1 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ (1...(𝐼𝐶)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1539  wcel 2107  wral 3060  {crab 3435  cdif 3947  cin 3949  wss 3950  ifcif 4524  𝒫 cpw 4599   class class class wbr 5142  cmpt 5224  cfv 6560  (class class class)co 7432  infcinf 9482  cr 11155  0cc0 11156  1c1 11157   + caddc 11159   < clt 11296  cle 11297  cmin 11493   / cdiv 11921  cn 12267  cz 12615  cuz 12879  ...cfz 13548  chash 14370
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2707  ax-rep 5278  ax-sep 5295  ax-nul 5305  ax-pow 5364  ax-pr 5431  ax-un 7756  ax-cnex 11212  ax-resscn 11213  ax-1cn 11214  ax-icn 11215  ax-addcl 11216  ax-addrcl 11217  ax-mulcl 11218  ax-mulrcl 11219  ax-mulcom 11220  ax-addass 11221  ax-mulass 11222  ax-distr 11223  ax-i2m1 11224  ax-1ne0 11225  ax-1rid 11226  ax-rnegex 11227  ax-rrecex 11228  ax-cnre 11229  ax-pre-lttri 11230  ax-pre-lttrn 11231  ax-pre-ltadd 11232  ax-pre-mulgt0 11233
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-nfc 2891  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3379  df-reu 3380  df-rab 3436  df-v 3481  df-sbc 3788  df-csb 3899  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4907  df-int 4946  df-iun 4992  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5577  df-eprel 5583  df-po 5591  df-so 5592  df-fr 5636  df-we 5638  df-xp 5690  df-rel 5691  df-cnv 5692  df-co 5693  df-dm 5694  df-rn 5695  df-res 5696  df-ima 5697  df-pred 6320  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6513  df-fun 6562  df-fn 6563  df-f 6564  df-f1 6565  df-fo 6566  df-f1o 6567  df-fv 6568  df-riota 7389  df-ov 7435  df-oprab 7436  df-mpo 7437  df-om 7889  df-1st 8015  df-2nd 8016  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8412  df-rdg 8451  df-1o 8507  df-oadd 8511  df-er 8746  df-en 8987  df-dom 8988  df-sdom 8989  df-fin 8990  df-sup 9483  df-inf 9484  df-dju 9942  df-card 9980  df-pnf 11298  df-mnf 11299  df-xr 11300  df-ltxr 11301  df-le 11302  df-sub 11495  df-neg 11496  df-nn 12268  df-2 12330  df-n0 12529  df-z 12616  df-uz 12880  df-rp 13036  df-fz 13549  df-hash 14371
This theorem is referenced by:  ballotlemfrceq  34532  ballotlemfrcn0  34533
  Copyright terms: Public domain W3C validator