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

Theorem fsumdvdscom 25676
Description: A double commutation of divisor sums based on fsumdvdsdiag 25675. 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 2982 . . 3 𝑢Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴
2 nfcv 2982 . . . 4 𝑗{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}
3 nfcsb1v 3911 . . . 4 𝑗𝑢 / 𝑗𝐴
42, 3nfsumw 15037 . . 3 𝑗Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴
5 breq2 5067 . . . . 5 (𝑗 = 𝑢 → (𝑥𝑗𝑥𝑢))
65rabbidv 3486 . . . 4 (𝑗 = 𝑢 → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢})
7 csbeq1a 3901 . . . . 5 (𝑗 = 𝑢𝐴 = 𝑢 / 𝑗𝐴)
87adantr 481 . . . 4 ((𝑗 = 𝑢𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}) → 𝐴 = 𝑢 / 𝑗𝐴)
96, 8sumeq12dv 15053 . . 3 (𝑗 = 𝑢 → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴)
101, 4, 9cbvsumi 15044 . 2 Σ𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 = Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴
11 breq2 5067 . . . . . 6 (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → (𝑥𝑢𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)))
1211rabbidv 3486 . . . . 5 (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)})
13 csbeq1 3890 . . . . . 6 (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → 𝑢 / 𝑗𝐴 = (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴)
1413adantr 481 . . . . 5 ((𝑢 = (𝑁 / 𝑣) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}) → 𝑢 / 𝑗𝐴 = (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴)
1512, 14sumeq12dv 15053 . . . 4 (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴)
16 fzfid 13331 . . . . 5 (𝜑 → (1...𝑁) ∈ Fin)
17 fsumdvdscom.1 . . . . . 6 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
18 dvdsssfz1 15658 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ⊆ (1...𝑁))
1917, 18syl 17 . . . . 5 (𝜑 → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ⊆ (1...𝑁))
2016, 19ssfid 8730 . . . 4 (𝜑 → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∈ Fin)
21 eqid 2826 . . . . . 6 {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}
22 eqid 2826 . . . . . 6 (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧)) = (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧))
2321, 22dvdsflip 15657 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧)):{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}–1-1-onto→{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
2417, 23syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧)):{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}–1-1-onto→{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
25 oveq2 7156 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑣 → (𝑁 / 𝑧) = (𝑁 / 𝑣))
26 ovex 7181 . . . . . 6 (𝑁 / 𝑧) ∈ V
2725, 22, 26fvmpt3i 6770 . . . . 5 (𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} → ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧))‘𝑣) = (𝑁 / 𝑣))
2827adantl 482 . . . 4 ((𝜑𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧))‘𝑣) = (𝑁 / 𝑣))
29 fzfid 13331 . . . . . 6 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (1...𝑢) ∈ Fin)
30 ssrab2 4060 . . . . . . . 8 {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ⊆ ℕ
31 simpr 485 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
3230, 31sseldi 3969 . . . . . . 7 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑢 ∈ ℕ)
33 dvdsssfz1 15658 . . . . . . 7 (𝑢 ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢} ⊆ (1...𝑢))
3432, 33syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢} ⊆ (1...𝑢))
3529, 34ssfid 8730 . . . . 5 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢} ∈ Fin)
36 fsumdvdscom.3 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗})) → 𝐴 ∈ ℂ)
3736ralrimivva 3196 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 ∈ ℂ)
38 nfv 1908 . . . . . . . . 9 𝑢𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 ∈ ℂ
393nfel1 2999 . . . . . . . . . 10 𝑗𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ
402, 39nfral 3231 . . . . . . . . 9 𝑗𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ
417eleq1d 2902 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑢 → (𝐴 ∈ ℂ ↔ 𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ))
426, 41raleqbidv 3407 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑢 → (∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 ∈ ℂ ↔ ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ))
4338, 40, 42cbvral 3451 . . . . . . . 8 (∀𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑗}𝐴 ∈ ℂ ↔ ∀𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
4437, 43sylib 219 . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
4544r19.21bi 3213 . . . . . 6 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
4645r19.21bi 3213 . . . . 5 (((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}) → 𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
4735, 46fsumcl 15080 . . . 4 ((𝜑𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
4815, 20, 24, 28, 47fsumf1o 15070 . . 3 (𝜑 → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 = Σ𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴)
4913eleq1d 2902 . . . . . . . 8 (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → (𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ ↔ (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ))
5012, 49raleqbidv 3407 . . . . . . 7 (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → (∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ ↔ ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ))
5144adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ∀𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
52 dvdsdivcl 15656 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑁 / 𝑣) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
5317, 52sylan 580 . . . . . . 7 ((𝜑𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑁 / 𝑣) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
5450, 51, 53rspcdva 3629 . . . . . 6 ((𝜑𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
5554r19.21bi 3213 . . . . 5 (((𝜑𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}) → (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
5655anasss 467 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)})) → (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
5717, 56fsumdvdsdiag 25675 . . 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)
58 oveq2 7156 . . . . . . 7 (𝑣 = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚) → (𝑁 / 𝑣) = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)))
5958csbeq1d 3891 . . . . . 6 (𝑣 = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚) → (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) / 𝑗𝐴)
60 fzfid 13331 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (1...(𝑁 / 𝑘)) ∈ Fin)
61 dvdsdivcl 15656 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑁 / 𝑘) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
6230, 61sseldi 3969 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑁 / 𝑘) ∈ ℕ)
6317, 62sylan 580 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑁 / 𝑘) ∈ ℕ)
64 dvdsssfz1 15658 . . . . . . . 8 ((𝑁 / 𝑘) ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ⊆ (1...(𝑁 / 𝑘)))
6563, 64syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ⊆ (1...(𝑁 / 𝑘)))
6660, 65ssfid 8730 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ∈ Fin)
67 eqid 2826 . . . . . . . 8 {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}
68 eqid 2826 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧)) = (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧))
6967, 68dvdsflip 15657 . . . . . . 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)})
7063, 69syl 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)})
71 oveq2 7156 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑚 → ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧) = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))
72 ovex 7181 . . . . . . . 8 ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧) ∈ V
7371, 68, 72fvmpt3i 6770 . . . . . . 7 (𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} → ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧))‘𝑚) = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))
7473adantl 482 . . . . . 6 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧))‘𝑚) = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))
7517fsumdvdsdiaglem 25674 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)})))
7656ex 413 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}) → (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ))
7775, 76syld 47 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ))
7877impl 456 . . . . . 6 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 ∈ ℂ)
7959, 66, 70, 74, 78fsumf1o 15070 . . . . 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)
80 ovexd 7183 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) ∈ V)
81 nncn 11635 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
82 nnne0 11660 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≠ 0)
8381, 82jca 512 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0))
8417, 83syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0))
8584ad2antrr 722 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0))
8685simpld 495 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → 𝑁 ∈ ℂ)
87 elrabi 3679 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} → 𝑘 ∈ ℕ)
8887adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑘 ∈ ℕ)
8988adantr 481 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → 𝑘 ∈ ℕ)
90 nncn 11635 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℂ)
91 nnne0 11660 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ≠ 0)
9290, 91jca 512 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ≠ 0))
9389, 92syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ≠ 0))
94 elrabi 3679 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} → 𝑚 ∈ ℕ)
9594adantl 482 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → 𝑚 ∈ ℕ)
96 nncn 11635 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℂ)
97 nnne0 11660 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ≠ 0)
9896, 97jca 512 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 ∈ ℕ → (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0))
9995, 98syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0))
100 divdiv1 11340 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ≠ 0) ∧ (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0)) → ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚) = (𝑁 / (𝑘 · 𝑚)))
10186, 93, 99, 100syl3anc 1365 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚) = (𝑁 / (𝑘 · 𝑚)))
102101oveq2d 7164 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) = (𝑁 / (𝑁 / (𝑘 · 𝑚))))
103 nnmulcl 11650 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ)
10488, 94, 103syl2an 595 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ)
105 nncn 11635 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ → (𝑘 · 𝑚) ∈ ℂ)
106 nnne0 11660 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ → (𝑘 · 𝑚) ≠ 0)
107105, 106jca 512 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ → ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℂ ∧ (𝑘 · 𝑚) ≠ 0))
108104, 107syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℂ ∧ (𝑘 · 𝑚) ≠ 0))
109 ddcan 11343 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℂ ∧ (𝑘 · 𝑚) ≠ 0)) → (𝑁 / (𝑁 / (𝑘 · 𝑚))) = (𝑘 · 𝑚))
11085, 108, 109syl2anc 584 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / (𝑁 / (𝑘 · 𝑚))) = (𝑘 · 𝑚))
111102, 110eqtrd 2861 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) = (𝑘 · 𝑚))
112111eqeq2d 2837 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑗 = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) ↔ 𝑗 = (𝑘 · 𝑚)))
113112biimpa 477 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) ∧ 𝑗 = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))) → 𝑗 = (𝑘 · 𝑚))
114 fsumdvdscom.2 . . . . . . . 8 (𝑗 = (𝑘 · 𝑚) → 𝐴 = 𝐵)
115113, 114syl 17 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) ∧ 𝑗 = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))) → 𝐴 = 𝐵)
11680, 115csbied 3923 . . . . . 6 (((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) / 𝑗𝐴 = 𝐵)
117116sumeq2dv 15050 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}(𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) / 𝑗𝐴 = Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
11879, 117eqtrd 2861 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → Σ𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 = Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
119118sumeq2dv 15050 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}(𝑁 / 𝑣) / 𝑗𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
12048, 57, 1193eqtrd 2865 . 2 (𝜑 → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑢}𝑢 / 𝑗𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
12110, 120syl5eq 2873 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 396   = wceq 1530  wcel 2107  wne 3021  wral 3143  {crab 3147  Vcvv 3500  csb 3887  wss 3940   class class class wbr 5063  cmpt 5143  1-1-ontowf1o 6351  cfv 6352  (class class class)co 7148  cc 10524  0cc0 10526  1c1 10527   · cmul 10531   / cdiv 11286  cn 11627  ...cfz 12882  Σcsu 15032  cdvds 15597
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 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2153  ax-12 2169  ax-13 2385  ax-ext 2798  ax-rep 5187  ax-sep 5200  ax-nul 5207  ax-pow 5263  ax-pr 5326  ax-un 7451  ax-inf2 9093  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-fal 1543  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2620  df-eu 2652  df-clab 2805  df-cleq 2819  df-clel 2898  df-nfc 2968  df-ne 3022  df-nel 3129  df-ral 3148  df-rex 3149  df-reu 3150  df-rmo 3151  df-rab 3152  df-v 3502  df-sbc 3777  df-csb 3888  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3956  df-pss 3958  df-nul 4296  df-if 4471  df-pw 4544  df-sn 4565  df-pr 4567  df-tp 4569  df-op 4571  df-uni 4838  df-int 4875  df-iun 4919  df-br 5064  df-opab 5126  df-mpt 5144  df-tr 5170  df-id 5459  df-eprel 5464  df-po 5473  df-so 5474  df-fr 5513  df-se 5514  df-we 5515  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-res 5566  df-ima 5567  df-pred 6146  df-ord 6192  df-on 6193  df-lim 6194  df-suc 6195  df-iota 6312  df-fun 6354  df-fn 6355  df-f 6356  df-f1 6357  df-fo 6358  df-f1o 6359  df-fv 6360  df-isom 6361  df-riota 7106  df-ov 7151  df-oprab 7152  df-mpo 7153  df-om 7569  df-1st 7680  df-2nd 7681  df-wrecs 7938  df-recs 7999  df-rdg 8037  df-1o 8093  df-oadd 8097  df-er 8279  df-en 8499  df-dom 8500  df-sdom 8501  df-fin 8502  df-sup 8895  df-oi 8963  df-card 9357  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11628  df-2 11689  df-3 11690  df-n0 11887  df-z 11971  df-uz 12233  df-rp 12380  df-fz 12883  df-fzo 13024  df-seq 13360  df-exp 13420  df-hash 13681  df-cj 14448  df-re 14449  df-im 14450  df-sqrt 14584  df-abs 14585  df-clim 14835  df-sum 15033  df-dvds 15598
This theorem is referenced by:  logsqvma  26032
  Copyright terms: Public domain W3C validator