Theorem eulerpartlemsf 34497

Description: Lemma for eulerpart 34520. (Contributed by Thierry Arnoux, 8-Aug-2018.)

Hypotheses

Ref	Expression
eulerpartlems.r	⊢ 𝑅 = {𝑓 ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}
eulerpartlems.s	⊢ 𝑆 = (𝑓 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) ↦ Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑓‘𝑘) · 𝑘))

Assertion

Ref	Expression
eulerpartlemsf	⊢ 𝑆:((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅)⟶ℕ0

Distinct variable group:   𝑓,𝑘,𝑅

Allowed substitution hints:   𝑆(𝑓,𝑘)

Proof of Theorem eulerpartlemsf

Dummy variable 𝑔 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eulerpartlems.s	. 2 ⊢ 𝑆 = (𝑓 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) ↦ Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑓‘𝑘) · 𝑘))
2		simpl 482	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑔 = 𝑓 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑔 = 𝑓)
3	2	fveq1d 6837	. . . . . 6 ⊢ ((𝑔 = 𝑓 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑔‘𝑘) = (𝑓‘𝑘))
4	3	oveq1d 7375	. . . . 5 ⊢ ((𝑔 = 𝑓 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑔‘𝑘) · 𝑘) = ((𝑓‘𝑘) · 𝑘))
5	4	sumeq2dv 15629	. . . 4 ⊢ (𝑔 = 𝑓 → Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑔‘𝑘) · 𝑘) = Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑓‘𝑘) · 𝑘))
6	5	eleq1d 2822	. . 3 ⊢ (𝑔 = 𝑓 → (Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑔‘𝑘) · 𝑘) ∈ ℕ0 ↔ Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑓‘𝑘) · 𝑘) ∈ ℕ0))
7		eulerpartlems.r	. . . . . 6 ⊢ 𝑅 = {𝑓 ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}
8	7, 1	eulerpartlemsv2 34496	. . . . 5 ⊢ (𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) → (𝑆‘𝑔) = Σ𝑘 ∈ (◡𝑔 “ ℕ)((𝑔‘𝑘) · 𝑘))
9	7, 1	eulerpartlemsv1 34494	. . . . 5 ⊢ (𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) → (𝑆‘𝑔) = Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑔‘𝑘) · 𝑘))
10	8, 9	eqtr3d 2774	. . . 4 ⊢ (𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) → Σ𝑘 ∈ (◡𝑔 “ ℕ)((𝑔‘𝑘) · 𝑘) = Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑔‘𝑘) · 𝑘))
11	7, 1	eulerpartlemelr 34495	. . . . . 6 ⊢ (𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) → (𝑔:ℕ⟶ℕ0 ∧ (◡𝑔 “ ℕ) ∈ Fin))
12	11	simprd 495	. . . . 5 ⊢ (𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) → (◡𝑔 “ ℕ) ∈ Fin)
13	11	simpld 494	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) → 𝑔:ℕ⟶ℕ0)
14	13	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) ∧ 𝑘 ∈ (◡𝑔 “ ℕ)) → 𝑔:ℕ⟶ℕ0)
15		cnvimass 6042	. . . . . . . . 9 ⊢ (◡𝑔 “ ℕ) ⊆ dom 𝑔
16	15, 13	fssdm 6682	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) → (◡𝑔 “ ℕ) ⊆ ℕ)
17	16	sselda 3934	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) ∧ 𝑘 ∈ (◡𝑔 “ ℕ)) → 𝑘 ∈ ℕ)
18	14, 17	ffvelcdmd 7032	. . . . . 6 ⊢ ((𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) ∧ 𝑘 ∈ (◡𝑔 “ ℕ)) → (𝑔‘𝑘) ∈ ℕ0)
19	17	nnnn0d 12466	. . . . . 6 ⊢ ((𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) ∧ 𝑘 ∈ (◡𝑔 “ ℕ)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
20	18, 19	nn0mulcld 12471	. . . . 5 ⊢ ((𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) ∧ 𝑘 ∈ (◡𝑔 “ ℕ)) → ((𝑔‘𝑘) · 𝑘) ∈ ℕ0)
21	12, 20	fsumnn0cl 15663	. . . 4 ⊢ (𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) → Σ𝑘 ∈ (◡𝑔 “ ℕ)((𝑔‘𝑘) · 𝑘) ∈ ℕ0)
22	10, 21	eqeltrrd 2838	. . 3 ⊢ (𝑔 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) → Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑔‘𝑘) · 𝑘) ∈ ℕ0)
23	6, 22	vtoclga 3533	. 2 ⊢ (𝑓 ∈ ((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅) → Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑓‘𝑘) · 𝑘) ∈ ℕ0)
24	1, 23	fmpti 7059	1 ⊢ 𝑆:((ℕ0 ↑m ℕ) ∩ 𝑅)⟶ℕ0

Syntax hints:   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  {cab 2715   ∩ cin 3901   ↦ cmpt 5180  ^◡ccnv 5624   “ cima 5628  ⟶wf 6489  ‘cfv 6493  (class class class)co 7360   ↑_m cmap 8767  Fincfn 8887   · cmul 11035  ℕcn 12149  ℕ₀cn0 12405  Σcsu 15613

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5225  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7682  ax-inf2 9554  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107  ax-pre-sup 11108

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-se 5579  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-isom 6502  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-er 8637  df-map 8769  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-sup 9349  df-oi 9419  df-card 9855  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-div 11799  df-nn 12150  df-2 12212  df-3 12213  df-n0 12406  df-z 12493  df-uz 12756  df-rp 12910  df-fz 13428  df-fzo 13575  df-seq 13929  df-exp 13989  df-hash 14258  df-cj 15026  df-re 15027  df-im 15028  df-sqrt 15162  df-abs 15163  df-clim 15415  df-sum 15614

This theorem is referenced by:  eulerpartlems  34498  eulerpartlemsv3  34499  eulerpartlemgc  34500