Theorem dprdfsub 20230

Description: Take the difference of group sums over two families of elements of disjoint subgroups. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Apr-2016.) (Revised by AV, 14-Jul-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
eldprdi.0	⊢ 0 = (0g‘𝐺)
eldprdi.w	⊢ 𝑊 = {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp 0 }
eldprdi.1	⊢ (𝜑 → 𝐺dom DProd 𝑆)
eldprdi.2	⊢ (𝜑 → dom 𝑆 = 𝐼)
eldprdi.3	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑊)
dprdfadd.4	⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ 𝑊)
dprdfsub.b	⊢ − = (-g‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
dprdfsub	⊢ (𝜑 → ((𝐹 ∘f − 𝐻) ∈ 𝑊 ∧ (𝐺 Σg (𝐹 ∘f − 𝐻)) = ((𝐺 Σg 𝐹) − (𝐺 Σg 𝐻))))

Distinct variable groups:   ℎ,𝐹   ℎ,𝐻   ℎ,𝑖,𝐺   ℎ,𝐼,𝑖   0 ,ℎ   𝑆,ℎ,𝑖

Allowed substitution hints:   𝜑(ℎ, 𝑖)   𝐹(𝑖)   𝐻(𝑖)   − (ℎ, 𝑖)   𝑊(ℎ, 𝑖)   0 (𝑖)

Proof of Theorem dprdfsub

Dummy variables 𝑘 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eldprdi.w	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑊 = {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp 0 }
2		eldprdi.1	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐺dom DProd 𝑆)
3		eldprdi.2	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → dom 𝑆 = 𝐼)
4		eldprdi.3	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑊)
5		eqid 2761	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺)
6	1, 2, 3, 4, 5	dprdff 20221	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐼⟶(Base‘𝐺))
7	6	ffvelcdmda 7082	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐼) → (𝐹‘𝑘) ∈ (Base‘𝐺))
8		dprdfadd.4	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ 𝑊)
9	1, 2, 3, 8, 5	dprdff 20221	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐻:𝐼⟶(Base‘𝐺))
10	9	ffvelcdmda 7082	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐼) → (𝐻‘𝑘) ∈ (Base‘𝐺))
11		eqid 2761	. . . . . . 7 ⊢ (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
12		eqid 2761	. . . . . . 7 ⊢ (invg‘𝐺) = (invg‘𝐺)
13		dprdfsub.b	. . . . . . 7 ⊢ − = (-g‘𝐺)
14	5, 11, 12, 13	grpsubval 19189	. . . . . 6 ⊢ (((𝐹‘𝑘) ∈ (Base‘𝐺) ∧ (𝐻‘𝑘) ∈ (Base‘𝐺)) → ((𝐹‘𝑘) − (𝐻‘𝑘)) = ((𝐹‘𝑘)(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘(𝐻‘𝑘))))
15	7, 10, 14	syl2anc 596	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐼) → ((𝐹‘𝑘) − (𝐻‘𝑘)) = ((𝐹‘𝑘)(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘(𝐻‘𝑘))))
16	15	mpteq2dva 5198	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ ((𝐹‘𝑘) − (𝐻‘𝑘))) = (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ ((𝐹‘𝑘)(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘(𝐻‘𝑘)))))
17	2, 3	dprddomcld 20210	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ V)
18	6	feqmptd 6951	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ (𝐹‘𝑘)))
19	9	feqmptd 6951	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐻 = (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ (𝐻‘𝑘)))
20	17, 7, 10, 18, 19	offval2 7711	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∘f − 𝐻) = (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ ((𝐹‘𝑘) − (𝐻‘𝑘))))
21		fvexd 6898	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐼) → ((invg‘𝐺)‘(𝐻‘𝑘)) ∈ V)
22		dprdgrp 20214	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐺dom DProd 𝑆 → 𝐺 ∈ Grp)
23	2, 22	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Grp)
24	5, 12, 23	grpinvf1o 19212	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (invg‘𝐺):(Base‘𝐺)–1-1-onto→(Base‘𝐺))
25		f1of 6822	. . . . . . . 8 ⊢ ((invg‘𝐺):(Base‘𝐺)–1-1-onto→(Base‘𝐺) → (invg‘𝐺):(Base‘𝐺)⟶(Base‘𝐺))
26	24, 25	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (invg‘𝐺):(Base‘𝐺)⟶(Base‘𝐺))
27	26	feqmptd 6951	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (invg‘𝐺) = (𝑥 ∈ (Base‘𝐺) ↦ ((invg‘𝐺)‘𝑥)))
28		fveq2 6883	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = (𝐻‘𝑘) → ((invg‘𝐺)‘𝑥) = ((invg‘𝐺)‘(𝐻‘𝑘)))
29	10, 19, 27, 28	fmptco 7128	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((invg‘𝐺) ∘ 𝐻) = (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ ((invg‘𝐺)‘(𝐻‘𝑘))))
30	17, 7, 21, 18, 29	offval2 7711	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∘f (+g‘𝐺)((invg‘𝐺) ∘ 𝐻)) = (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ ((𝐹‘𝑘)(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘(𝐻‘𝑘)))))
31	16, 20, 30	3eqtr4d 2806	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∘f − 𝐻) = (𝐹 ∘f (+g‘𝐺)((invg‘𝐺) ∘ 𝐻)))
32		eldprdi.0	. . . . 5 ⊢ 0 = (0g‘𝐺)
33	32, 1, 2, 3, 8, 12	dprdfinv 20228	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (((invg‘𝐺) ∘ 𝐻) ∈ 𝑊 ∧ (𝐺 Σg ((invg‘𝐺) ∘ 𝐻)) = ((invg‘𝐺)‘(𝐺 Σg 𝐻))))
34	33	simpld 500	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((invg‘𝐺) ∘ 𝐻) ∈ 𝑊)
35	32, 1, 2, 3, 4, 34, 11	dprdfadd 20229	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 ∘f (+g‘𝐺)((invg‘𝐺) ∘ 𝐻)) ∈ 𝑊 ∧ (𝐺 Σg (𝐹 ∘f (+g‘𝐺)((invg‘𝐺) ∘ 𝐻))) = ((𝐺 Σg 𝐹)(+g‘𝐺)(𝐺 Σg ((invg‘𝐺) ∘ 𝐻)))))
36	35	simpld 500	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∘f (+g‘𝐺)((invg‘𝐺) ∘ 𝐻)) ∈ 𝑊)
37	31, 36	eqeltrd 2861	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∘f − 𝐻) ∈ 𝑊)
38	31	oveq2d 7434	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg (𝐹 ∘f − 𝐻)) = (𝐺 Σg (𝐹 ∘f (+g‘𝐺)((invg‘𝐺) ∘ 𝐻))))
39	33	simprd 501	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg ((invg‘𝐺) ∘ 𝐻)) = ((invg‘𝐺)‘(𝐺 Σg 𝐻)))
40	39	oveq2d 7434	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐺 Σg 𝐹)(+g‘𝐺)(𝐺 Σg ((invg‘𝐺) ∘ 𝐻))) = ((𝐺 Σg 𝐹)(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘(𝐺 Σg 𝐻))))
41	35	simprd 501	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg (𝐹 ∘f (+g‘𝐺)((invg‘𝐺) ∘ 𝐻))) = ((𝐺 Σg 𝐹)(+g‘𝐺)(𝐺 Σg ((invg‘𝐺) ∘ 𝐻))))
42	5	dprdssv 20225	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 DProd 𝑆) ⊆ (Base‘𝐺)
43	32, 1, 2, 3, 4	eldprdi 20227	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ (𝐺 DProd 𝑆))
44	42, 43	sselid 3929	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ (Base‘𝐺))
45	32, 1, 2, 3, 8	eldprdi 20227	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐻) ∈ (𝐺 DProd 𝑆))
46	42, 45	sselid 3929	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐻) ∈ (Base‘𝐺))
47	5, 11, 12, 13	grpsubval 19189	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 Σg 𝐹) ∈ (Base‘𝐺) ∧ (𝐺 Σg 𝐻) ∈ (Base‘𝐺)) → ((𝐺 Σg 𝐹) − (𝐺 Σg 𝐻)) = ((𝐺 Σg 𝐹)(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘(𝐺 Σg 𝐻))))
48	44, 46, 47	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐺 Σg 𝐹) − (𝐺 Σg 𝐻)) = ((𝐺 Σg 𝐹)(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘(𝐺 Σg 𝐻))))
49	40, 41, 48	3eqtr4d 2806	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg (𝐹 ∘f (+g‘𝐺)((invg‘𝐺) ∘ 𝐻))) = ((𝐺 Σg 𝐹) − (𝐺 Σg 𝐻)))
50	38, 49	eqtrd 2796	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg (𝐹 ∘f − 𝐻)) = ((𝐺 Σg 𝐹) − (𝐺 Σg 𝐻)))
51	37, 50	jca 521	1 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 ∘f − 𝐻) ∈ 𝑊 ∧ (𝐺 Σg (𝐹 ∘f − 𝐻)) = ((𝐺 Σg 𝐹) − (𝐺 Σg 𝐻))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  {crab 3413  Vcvv 3451   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  dom cdm 5651   ∘ ccom 5655  ⟶wf 6533  –1-1-onto→wf1o 6536  ‘cfv 6537  (class class class)co 7418   ∘_f cof 7689  Xcixp 8918   finSupp cfsupp 9346  Basecbs 17380  +_gcplusg 17421  0_gc0g 17603   Σ_g cgsu 17604  Grpcgrp 19137  inv_gcminusg 19138  -_gcsg 19139   DProd cdprd 20202

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7749  ax-cnex 11249  ax-resscn 11250  ax-1cn 11251  ax-icn 11252  ax-addcl 11253  ax-addrcl 11254  ax-mulcl 11255  ax-mulrcl 11256  ax-mulcom 11257  ax-addass 11258  ax-mulass 11259  ax-distr 11260  ax-i2m1 11261  ax-1ne0 11262  ax-1rid 11263  ax-rnegex 11264  ax-rrecex 11265  ax-cnre 11266  ax-pre-lttri 11267  ax-pre-lttrn 11268  ax-pre-ltadd 11269  ax-pre-mulgt0 11270

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7375  df-ov 7421  df-oprab 7422  df-mpo 7423  df-of 7691  df-om 7876  df-1st 7999  df-2nd 8000  df-supp 8171  df-tpos 8236  df-frecs 8292  df-wrecs 8323  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8469  df-2o 8470  df-er 8710  df-map 8842  df-ixp 8919  df-en 8967  df-dom 8968  df-sdom 8969  df-fin 8970  df-fsupp 9347  df-oi 9497  df-card 10013  df-pnf 11338  df-mnf 11339  df-xr 11340  df-ltxr 11341  df-le 11342  df-sub 11536  df-neg 11537  df-nn 12329  df-2 12398  df-n0 12600  df-z 12687  df-uz 12959  df-fz 13633  df-fzo 13782  df-seq 14138  df-hash 14468  df-sets 17335  df-slot 17353  df-ndx 17365  df-base 17381  df-ress 17402  df-plusg 17434  df-0g 17605  df-gsum 17606  df-mre 17749  df-mrc 17750  df-acs 17752  df-mgm 18809  df-sgrp 18901  df-mnd 18917  df-mhm 18971  df-submnd 18972  df-grp 19140  df-minusg 19141  df-sbg 19142  df-subg 19326  df-ghm 19421  df-gim 19466  df-cntz 19524  df-oppg 19553  df-cmn 19989  df-dprd 20204

This theorem is used by:  dprdfeq0  20231  dprdf11  20232  dprdsubg  20233