Theorem fsumf1of 46004

Description: Re-index a finite sum using a bijection. Same as fsumf1o 15685, but using bound-variable hypotheses instead of distinct variable conditions. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
fsumf1of.1	⊢ Ⅎ𝑘𝜑
fsumf1of.2	⊢ Ⅎ𝑛𝜑
fsumf1of.3	⊢ (𝑘 = 𝐺 → 𝐵 = 𝐷)
fsumf1of.4	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ Fin)
fsumf1of.5	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐶–1-1-onto→𝐴)
fsumf1of.6	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝐶) → (𝐹‘𝑛) = 𝐺)
fsumf1of.7	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)

Assertion

Ref	Expression
fsumf1of	⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = Σ𝑛 ∈ 𝐶 𝐷)

Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝐵,𝑛   𝐶,𝑛   𝐷,𝑘   𝑛,𝐹   𝑘,𝐺   𝑘,𝑛

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘,𝑛)   𝐴(𝑛)   𝐵(𝑘)   𝐶(𝑘)   𝐷(𝑛)   𝐹(𝑘)   𝐺(𝑛)

Proof of Theorem fsumf1of

Dummy variables 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		csbeq1a 3851	. . . 4 ⊢ (𝑘 = 𝑖 → 𝐵 = ⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵)
2		nfcv 2898	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑖𝐵
3		nfcsb1v 3861	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵
4	1, 2, 3	cbvsum 15657	. . 3 ⊢ Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = Σ𝑖 ∈ 𝐴 ⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵
5	4	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = Σ𝑖 ∈ 𝐴 ⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵)
6		nfv 1916	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘 𝑖 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺
7		nfcv 2898	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷
8	3, 7	nfeq 2912	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷
9	6, 8	nfim 1898	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑘(𝑖 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺 → ⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷)
10		eqeq1 2740	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = 𝑖 → (𝑘 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺 ↔ 𝑖 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺))
11	1	eqeq1d 2738	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = 𝑖 → (𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷 ↔ ⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷))
12	10, 11	imbi12d 344	. . . 4 ⊢ (𝑘 = 𝑖 → ((𝑘 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷) ↔ (𝑖 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺 → ⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷)))
13		nfcv 2898	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑛𝑘
14		nfcsb1v 3861	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑛⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺
15	13, 14	nfeq 2912	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑛 𝑘 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺
16		nfcv 2898	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑛𝐵
17		nfcsb1v 3861	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑛⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷
18	16, 17	nfeq 2912	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑛 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷
19	15, 18	nfim 1898	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑛(𝑘 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷)
20		csbeq1a 3851	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → 𝐺 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺)
21	20	eqeq2d 2747	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (𝑘 = 𝐺 ↔ 𝑘 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺))
22		csbeq1a 3851	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → 𝐷 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷)
23	22	eqeq2d 2747	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (𝐵 = 𝐷 ↔ 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷))
24	21, 23	imbi12d 344	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → ((𝑘 = 𝐺 → 𝐵 = 𝐷) ↔ (𝑘 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷)))
25		fsumf1of.3	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = 𝐺 → 𝐵 = 𝐷)
26	19, 24, 25	chvarfv 2248	. . . 4 ⊢ (𝑘 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷)
27	9, 12, 26	chvarfv 2248	. . 3 ⊢ (𝑖 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺 → ⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷)
28		fsumf1of.4	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ Fin)
29		fsumf1of.5	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐶–1-1-onto→𝐴)
30		fsumf1of.2	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑛𝜑
31		nfv 1916	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑛 𝑗 ∈ 𝐶
32	30, 31	nfan 1901	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑛(𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝐶)
33		nfcv 2898	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑛(𝐹‘𝑗)
34	33, 14	nfeq 2912	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑛(𝐹‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺
35	32, 34	nfim 1898	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑛((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝐶) → (𝐹‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺)
36		eleq1w 2819	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (𝑛 ∈ 𝐶 ↔ 𝑗 ∈ 𝐶))
37	36	anbi2d 631	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝐶) ↔ (𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝐶)))
38		fveq2 6840	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (𝐹‘𝑛) = (𝐹‘𝑗))
39	38, 20	eqeq12d 2752	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → ((𝐹‘𝑛) = 𝐺 ↔ (𝐹‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺))
40	37, 39	imbi12d 344	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝐶) → (𝐹‘𝑛) = 𝐺) ↔ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝐶) → (𝐹‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺)))
41		fsumf1of.6	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝐶) → (𝐹‘𝑛) = 𝐺)
42	35, 40, 41	chvarfv 2248	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝐶) → (𝐹‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐺)
43		fsumf1of.1	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘𝜑
44		nfv 1916	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘 𝑖 ∈ 𝐴
45	43, 44	nfan 1901	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘(𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝐴)
46	3	nfel1 2915	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℂ
47	45, 46	nfim 1898	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝐴) → ⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℂ)
48		eleq1w 2819	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = 𝑖 → (𝑘 ∈ 𝐴 ↔ 𝑖 ∈ 𝐴))
49	48	anbi2d 631	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = 𝑖 → ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝐴)))
50	1	eleq1d 2821	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = 𝑖 → (𝐵 ∈ ℂ ↔ ⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℂ))
51	49, 50	imbi12d 344	. . . 4 ⊢ (𝑘 = 𝑖 → (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ) ↔ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝐴) → ⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℂ)))
52		fsumf1of.7	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
53	47, 51, 52	chvarfv 2248	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝐴) → ⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℂ)
54	27, 28, 29, 42, 53	fsumf1o 15685	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ𝑖 ∈ 𝐴 ⦋𝑖 / 𝑘⦌𝐵 = Σ𝑗 ∈ 𝐶 ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷)
55		nfcv 2898	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑗𝐷
56	22, 55, 17	cbvsum 15657	. . . 4 ⊢ Σ𝑛 ∈ 𝐶 𝐷 = Σ𝑗 ∈ 𝐶 ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷
57	56	eqcomi 2745	. . 3 ⊢ Σ𝑗 ∈ 𝐶 ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷 = Σ𝑛 ∈ 𝐶 𝐷
58	57	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ𝑗 ∈ 𝐶 ⦋𝑗 / 𝑛⦌𝐷 = Σ𝑛 ∈ 𝐶 𝐷)
59	5, 54, 58	3eqtrd 2775	1 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = Σ𝑛 ∈ 𝐶 𝐷)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1542  Ⅎwnf 1785   ∈ wcel 2114  ⦋csb 3837  –1-1-onto→wf1o 6497  ‘cfv 6498  Fincfn 8893  ℂcc 11036  Σcsu 15648

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 2708  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-inf2 9562  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115  ax-pre-sup 11116

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 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3062  df-rmo 3342  df-reu 3343  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-pss 3909  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4851  df-int 4890  df-iun 4935  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-tr 5193  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-se 5585  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6265  df-ord 6326  df-on 6327  df-lim 6328  df-suc 6329  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-isom 6507  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-om 7818  df-1st 7942  df-2nd 7943  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-1o 8405  df-er 8643  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-fin 8897  df-sup 9355  df-oi 9425  df-card 9863  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-div 11808  df-nn 12175  df-2 12244  df-3 12245  df-n0 12438  df-z 12525  df-uz 12789  df-rp 12943  df-fz 13462  df-fzo 13609  df-seq 13964  df-exp 14024  df-hash 14293  df-cj 15061  df-re 15062  df-im 15063  df-sqrt 15197  df-abs 15198  df-clim 15450  df-sum 15649

This theorem is referenced by:  sge0f1o  46810