Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  fsumdvdscom Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fsumdvdscom 25323
 Description: A double commutation of divisor sums based on fsumdvdsdiag 25322. Note that 𝐴 depends on both 𝑗 and 𝑘. (Contributed by Mario Carneiro, 13-May-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
fsumdvdscom.1 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
fsumdvdscom.2 (𝑗 = (𝑘 · 𝑚) → 𝐴 = 𝐵)
fsumdvdscom.3 ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗})) → 𝐴 ∈ ℂ)
Assertion
Ref Expression
fsumdvdscom (𝜑 → Σ𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑚   𝐵,𝑗   𝑗,𝑘,𝑚,𝑥,𝑁   𝜑,𝑗,𝑘,𝑚
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝐴(𝑥,𝑗,𝑘)   𝐵(𝑥,𝑘,𝑚)

Proof of Theorem fsumdvdscom
Dummy variables 𝑢 𝑣 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfcv 2968 . . 3 𝑢Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴
2 nfcv 2968 . . . 4 𝑗{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}
3 nfcsb1v 3772 . . . 4 𝑗𝑢 / 𝑗𝐴
42, 3nfsum 14797 . . 3 𝑗Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴
5 breq2 4876 . . . . 5 (𝑗 = 𝑢 → (𝑥𝑗𝑥𝑢))
65rabbidv 3401 . . . 4 (𝑗 = 𝑢 → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢})
7 csbeq1a 3765 . . . . 5 (𝑗 = 𝑢𝐴 = 𝑢 / 𝑗𝐴)
87adantr 474 . . . 4 ((𝑗 = 𝑢𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}) → 𝐴 = 𝑢 / 𝑗𝐴)
96, 8sumeq12dv 14813 . . 3 (𝑗 = 𝑢 → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴)
101, 4, 9cbvsumi 14803 . 2 Σ𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 = Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴
11 breq2 4876 . . . . . 6 (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → (𝑥𝑢𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)))
1211rabbidv 3401 . . . . 5 (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)})
13 csbeq1 3759 . . . . . 6 (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → 𝑢 / 𝑗𝐴 = (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴)
1413adantr 474 . . . . 5 ((𝑢 = (𝑁 / 𝑣) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}) → 𝑢 / 𝑗𝐴 = (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴)
1512, 14sumeq12dv 14813 . . . 4 (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴)
16 fzfid 13066 . . . . 5 (𝜑 → (1...𝑁) ∈ Fin)
17 fsumdvdscom.1 . . . . . 6 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
18 dvdsssfz1 15416 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ⊆ (1...𝑁))
1917, 18syl 17 . . . . 5 (𝜑 → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ⊆ (1...𝑁))
20 ssfi 8448 . . . . 5 (((1...𝑁) ∈ Fin ∧ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ⊆ (1...𝑁)) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∈ Fin)
2116, 19, 20syl2anc 581 . . . 4 (𝜑 → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∈ Fin)
22 eqid 2824 . . . . . 6 {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}
23 eqid 2824 . . . . . 6 (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧)) = (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧))
2422, 23dvdsflip 15415 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧)):{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}–1-1-onto→{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
2517, 24syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧)):{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}–1-1-onto→{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
26 oveq2 6912 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑣 → (𝑁 / 𝑧) = (𝑁 / 𝑣))
27 ovex 6936 . . . . . 6 (𝑁 / 𝑧) ∈ V
2826, 23, 27fvmpt3i 6533 . . . . 5 (𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} → ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧))‘𝑣) = (𝑁 / 𝑣))
2928adantl 475 . . . 4 ((𝜑𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧))‘𝑣) = (𝑁 / 𝑣))
30 fzfid 13066 . . . . . 6 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (1...𝑢) ∈ Fin)
31 ssrab2 3911 . . . . . . . 8 {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ⊆ ℕ
32 simpr 479 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
3331, 32sseldi 3824 . . . . . . 7 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑢 ∈ ℕ)
34 dvdsssfz1 15416 . . . . . . 7 (𝑢 ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢} ⊆ (1...𝑢))
3533, 34syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢} ⊆ (1...𝑢))
36 ssfi 8448 . . . . . 6 (((1...𝑢) ∈ Fin ∧ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢} ⊆ (1...𝑢)) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢} ∈ Fin)
3730, 35, 36syl2anc 581 . . . . 5 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢} ∈ Fin)
38 fsumdvdscom.3 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗})) → 𝐴 ∈ ℂ)
3938ralrimivva 3179 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 ∈ ℂ)
40 nfv 2015 . . . . . . . . 9 𝑢𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 ∈ ℂ
413nfel1 2983 . . . . . . . . . 10 𝑗𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ
422, 41nfral 3153 . . . . . . . . 9 𝑗𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ
437eleq1d 2890 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑢 → (𝐴 ∈ ℂ ↔ 𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ))
446, 43raleqbidv 3363 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑢 → (∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 ∈ ℂ ↔ ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ))
4540, 42, 44cbvral 3378 . . . . . . . 8 (∀𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 ∈ ℂ ↔ ∀𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
4639, 45sylib 210 . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
4746r19.21bi 3140 . . . . . 6 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
4847r19.21bi 3140 . . . . 5 (((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}) → 𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
4937, 48fsumcl 14840 . . . 4 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
5015, 21, 25, 29, 49fsumf1o 14830 . . 3 (𝜑 → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 = Σ𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴)
5113eleq1d 2890 . . . . . . . 8 (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → (𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ ↔ (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ))
5212, 51raleqbidv 3363 . . . . . . 7 (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → (∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ ↔ ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ))
5346adantr 474 . . . . . . 7 ((𝜑𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ∀𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
54 dvdsdivcl 15414 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑁 / 𝑣) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
5517, 54sylan 577 . . . . . . 7 ((𝜑𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑁 / 𝑣) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
5652, 53, 55rspcdva 3531 . . . . . 6 ((𝜑𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
5756r19.21bi 3140 . . . . 5 (((𝜑𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}) → (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
5857anasss 460 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)})) → (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
5917, 58fsumdvdsdiag 25322 . . 3 (𝜑 → Σ𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴)
60 oveq2 6912 . . . . . . 7 (𝑣 = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚) → (𝑁 / 𝑣) = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)))
6160csbeq1d 3763 . . . . . 6 (𝑣 = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚) → (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) / 𝑗𝐴)
62 fzfid 13066 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (1...(𝑁 / 𝑘)) ∈ Fin)
63 dvdsdivcl 15414 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑁 / 𝑘) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
6431, 63sseldi 3824 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑁 / 𝑘) ∈ ℕ)
6517, 64sylan 577 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑁 / 𝑘) ∈ ℕ)
66 dvdsssfz1 15416 . . . . . . . 8 ((𝑁 / 𝑘) ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ⊆ (1...(𝑁 / 𝑘)))
6765, 66syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ⊆ (1...(𝑁 / 𝑘)))
68 ssfi 8448 . . . . . . 7 (((1...(𝑁 / 𝑘)) ∈ Fin ∧ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ⊆ (1...(𝑁 / 𝑘))) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ∈ Fin)
6962, 67, 68syl2anc 581 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ∈ Fin)
70 eqid 2824 . . . . . . . 8 {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}
71 eqid 2824 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧)) = (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧))
7270, 71dvdsflip 15415 . . . . . . 7 ((𝑁 / 𝑘) ∈ ℕ → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧)):{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}–1-1-onto→{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)})
7365, 72syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧)):{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}–1-1-onto→{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)})
74 oveq2 6912 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑚 → ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧) = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))
75 ovex 6936 . . . . . . . 8 ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧) ∈ V
7674, 71, 75fvmpt3i 6533 . . . . . . 7 (𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} → ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧))‘𝑚) = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))
7776adantl 475 . . . . . 6 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧))‘𝑚) = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))
7817fsumdvdsdiaglem 25321 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)})))
7958ex 403 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}) → (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ))
8078, 79syld 47 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ))
8180impl 449 . . . . . 6 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
8261, 69, 73, 77, 81fsumf1o 14830 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → Σ𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 = Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}(𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) / 𝑗𝐴)
83 ovexd 6938 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) ∈ V)
84 nncn 11358 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
85 nnne0 11385 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≠ 0)
8684, 85jca 509 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0))
8717, 86syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0))
8887ad2antrr 719 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0))
8988simpld 490 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → 𝑁 ∈ ℂ)
90 elrabi 3579 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} → 𝑘 ∈ ℕ)
9190adantl 475 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑘 ∈ ℕ)
9291adantr 474 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → 𝑘 ∈ ℕ)
93 nncn 11358 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℂ)
94 nnne0 11385 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ≠ 0)
9593, 94jca 509 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ≠ 0))
9692, 95syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ≠ 0))
97 elrabi 3579 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} → 𝑚 ∈ ℕ)
9897adantl 475 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → 𝑚 ∈ ℕ)
99 nncn 11358 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℂ)
100 nnne0 11385 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ≠ 0)
10199, 100jca 509 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 ∈ ℕ → (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0))
10298, 101syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0))
103 divdiv1 11061 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ≠ 0) ∧ (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0)) → ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚) = (𝑁 / (𝑘 · 𝑚)))
10489, 96, 102, 103syl3anc 1496 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚) = (𝑁 / (𝑘 · 𝑚)))
105104oveq2d 6920 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) = (𝑁 / (𝑁 / (𝑘 · 𝑚))))
106 nnmulcl 11374 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ)
10791, 97, 106syl2an 591 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ)
108 nncn 11358 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ → (𝑘 · 𝑚) ∈ ℂ)
109 nnne0 11385 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ → (𝑘 · 𝑚) ≠ 0)
110108, 109jca 509 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ → ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℂ ∧ (𝑘 · 𝑚) ≠ 0))
111107, 110syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℂ ∧ (𝑘 · 𝑚) ≠ 0))
112 ddcan 11064 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℂ ∧ (𝑘 · 𝑚) ≠ 0)) → (𝑁 / (𝑁 / (𝑘 · 𝑚))) = (𝑘 · 𝑚))
11388, 111, 112syl2anc 581 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / (𝑁 / (𝑘 · 𝑚))) = (𝑘 · 𝑚))
114105, 113eqtrd 2860 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) = (𝑘 · 𝑚))
115114eqeq2d 2834 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑗 = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) ↔ 𝑗 = (𝑘 · 𝑚)))
116115biimpa 470 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) ∧ 𝑗 = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))) → 𝑗 = (𝑘 · 𝑚))
117 fsumdvdscom.2 . . . . . . . 8 (𝑗 = (𝑘 · 𝑚) → 𝐴 = 𝐵)
118116, 117syl 17 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) ∧ 𝑗 = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))) → 𝐴 = 𝐵)
11983, 118csbied 3783 . . . . . 6 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) / 𝑗𝐴 = 𝐵)
120119sumeq2dv 14809 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}(𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) / 𝑗𝐴 = Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
12182, 120eqtrd 2860 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → Σ𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 = Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
122121sumeq2dv 14809 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
12350, 59, 1223eqtrd 2864 . 2 (𝜑 → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
12410, 123syl5eq 2872 1 (𝜑 → Σ𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 386   = wceq 1658   ∈ wcel 2166   ≠ wne 2998  ∀wral 3116  {crab 3120  Vcvv 3413  ⦋csb 3756   ⊆ wss 3797   class class class wbr 4872   ↦ cmpt 4951  –1-1-onto→wf1o 6121  ‘cfv 6122  (class class class)co 6904  Fincfn 8221  ℂcc 10249  0cc0 10251  1c1 10252   · cmul 10256   / cdiv 11008  ℕcn 11349  ...cfz 12618  Σcsu 14792   ∥ cdvds 15356 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1896  ax-4 1910  ax-5 2011  ax-6 2077  ax-7 2114  ax-8 2168  ax-9 2175  ax-10 2194  ax-11 2209  ax-12 2222  ax-13 2390  ax-ext 2802  ax-rep 4993  ax-sep 5004  ax-nul 5012  ax-pow 5064  ax-pr 5126  ax-un 7208  ax-inf2 8814  ax-cnex 10307  ax-resscn 10308  ax-1cn 10309  ax-icn 10310  ax-addcl 10311  ax-addrcl 10312  ax-mulcl 10313  ax-mulrcl 10314  ax-mulcom 10315  ax-addass 10316  ax-mulass 10317  ax-distr 10318  ax-i2m1 10319  ax-1ne0 10320  ax-1rid 10321  ax-rnegex 10322  ax-rrecex 10323  ax-cnre 10324  ax-pre-lttri 10325  ax-pre-lttrn 10326  ax-pre-ltadd 10327  ax-pre-mulgt0 10328  ax-pre-sup 10329 This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 881  df-3or 1114  df-3an 1115  df-tru 1662  df-fal 1672  df-ex 1881  df-nf 1885  df-sb 2070  df-mo 2604  df-eu 2639  df-clab 2811  df-cleq 2817  df-clel 2820  df-nfc 2957  df-ne 2999  df-nel 3102  df-ral 3121  df-rex 3122  df-reu 3123  df-rmo 3124  df-rab 3125  df-v 3415  df-sbc 3662  df-csb 3757  df-dif 3800  df-un 3802  df-in 3804  df-ss 3811  df-pss 3813  df-nul 4144  df-if 4306  df-pw 4379  df-sn 4397  df-pr 4399  df-tp 4401  df-op 4403  df-uni 4658  df-int 4697  df-iun 4741  df-br 4873  df-opab 4935  df-mpt 4952  df-tr 4975  df-id 5249  df-eprel 5254  df-po 5262  df-so 5263  df-fr 5300  df-se 5301  df-we 5302  df-xp 5347  df-rel 5348  df-cnv 5349  df-co 5350  df-dm 5351  df-rn 5352  df-res 5353  df-ima 5354  df-pred 5919  df-ord 5965  df-on 5966  df-lim 5967  df-suc 5968  df-iota 6085  df-fun 6124  df-fn 6125  df-f 6126  df-f1 6127  df-fo 6128  df-f1o 6129  df-fv 6130  df-isom 6131  df-riota 6865  df-ov 6907  df-oprab 6908  df-mpt2 6909  df-om 7326  df-1st 7427  df-2nd 7428  df-wrecs 7671  df-recs 7733  df-rdg 7771  df-1o 7825  df-oadd 7829  df-er 8008  df-en 8222  df-dom 8223  df-sdom 8224  df-fin 8225  df-sup 8616  df-oi 8683  df-card 9077  df-pnf 10392  df-mnf 10393  df-xr 10394  df-ltxr 10395  df-le 10396  df-sub 10586  df-neg 10587  df-div 11009  df-nn 11350  df-2 11413  df-3 11414  df-n0 11618  df-z 11704  df-uz 11968  df-rp 12112  df-fz 12619  df-fzo 12760  df-seq 13095  df-exp 13154  df-hash 13410  df-cj 14215  df-re 14216  df-im 14217  df-sqrt 14351  df-abs 14352  df-clim 14595  df-sum 14793  df-dvds 15357 This theorem is referenced by:  logsqvma  25643
 Copyright terms: Public domain W3C validator