Theorem fsummmodsnunz 46030

Description: A finite sum of summands modulo a positive number with an additional summand is an integer. (Contributed by Alexander van der Vekens, 1-Sep-2018.)

Assertion

Ref	Expression
fsummmodsnunz	⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})(𝐵 mod 𝑁) ∈ ℤ)

Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝑁   𝑧,𝑘

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑧)   𝐵(𝑧,𝑘)   𝑁(𝑧)

Proof of Theorem fsummmodsnunz

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nfcv 2904	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑥(𝐵 mod 𝑁)
2		nfcsb1v 3918	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑥 / 𝑘⦌(𝐵 mod 𝑁)
3		csbeq1a 3907	. . 3 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → (𝐵 mod 𝑁) = ⦋𝑥 / 𝑘⦌(𝐵 mod 𝑁))
4	1, 2, 3	cbvsumi 15640	. 2 ⊢ Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})(𝐵 mod 𝑁) = Σ𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})⦋𝑥 / 𝑘⦌(𝐵 mod 𝑁)
5		snfi 9041	. . . . 5 ⊢ {𝑧} ∈ Fin
6		unfi 9169	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ {𝑧} ∈ Fin) → (𝐴 ∪ {𝑧}) ∈ Fin)
7	5, 6	mpan2 690	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → (𝐴 ∪ {𝑧}) ∈ Fin)
8	7	3ad2ant1 1134	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → (𝐴 ∪ {𝑧}) ∈ Fin)
9		rspcsbela 4435	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧}) ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ)
10	9	expcom 415	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ → (𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧}) → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ))
11	10	3ad2ant3 1136	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → (𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧}) → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ))
12	11	imp 408	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})) → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ)
13		vex 3479	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑥 ∈ V
14		csbov1g 7451	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ V → ⦋𝑥 / 𝑘⦌(𝐵 mod 𝑁) = (⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 mod 𝑁))
15	13, 14	ax-mp 5	. . . . . . . 8 ⊢ ⦋𝑥 / 𝑘⦌(𝐵 mod 𝑁) = (⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 mod 𝑁)
16		simpr 486	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ) → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ)
17		simpl 484	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℕ)
18	16, 17	zmodcld 13854	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ) → (⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 mod 𝑁) ∈ ℕ0)
19	18	nn0zd 12581	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ) → (⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 mod 𝑁) ∈ ℤ)
20	15, 19	eqeltrid 2838	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ) → ⦋𝑥 / 𝑘⦌(𝐵 mod 𝑁) ∈ ℤ)
21	20	ex 414	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ → ⦋𝑥 / 𝑘⦌(𝐵 mod 𝑁) ∈ ℤ))
22	21	3ad2ant2 1135	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → (⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ → ⦋𝑥 / 𝑘⦌(𝐵 mod 𝑁) ∈ ℤ))
23	22	adantr 482	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})) → (⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℤ → ⦋𝑥 / 𝑘⦌(𝐵 mod 𝑁) ∈ ℤ))
24	12, 23	mpd 15	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})) → ⦋𝑥 / 𝑘⦌(𝐵 mod 𝑁) ∈ ℤ)
25	8, 24	fsumzcl 15678	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})⦋𝑥 / 𝑘⦌(𝐵 mod 𝑁) ∈ ℤ)
26	4, 25	eqeltrid 2838	1 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})(𝐵 mod 𝑁) ∈ ℤ)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 397   ∧ w3a 1088   = wceq 1542   ∈ wcel 2107  ∀wral 3062  Vcvv 3475  ⦋csb 3893   ∪ cun 3946  {csn 4628  (class class class)co 7406  Fincfn 8936  ℕcn 12209  ℤcz 12555   mod cmo 13831  Σcsu 15629

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7722  ax-inf2 9633  ax-cnex 11163  ax-resscn 11164  ax-1cn 11165  ax-icn 11166  ax-addcl 11167  ax-addrcl 11168  ax-mulcl 11169  ax-mulrcl 11170  ax-mulcom 11171  ax-addass 11172  ax-mulass 11173  ax-distr 11174  ax-i2m1 11175  ax-1ne0 11176  ax-1rid 11177  ax-rnegex 11178  ax-rrecex 11179  ax-cnre 11180  ax-pre-lttri 11181  ax-pre-lttrn 11182  ax-pre-ltadd 11183  ax-pre-mulgt0 11184  ax-pre-sup 11185

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6298  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6493  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-isom 6550  df-riota 7362  df-ov 7409  df-oprab 7410  df-mpo 7411  df-om 7853  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8368  df-rdg 8407  df-1o 8463  df-er 8700  df-en 8937  df-dom 8938  df-sdom 8939  df-fin 8940  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9502  df-card 9931  df-pnf 11247  df-mnf 11248  df-xr 11249  df-ltxr 11250  df-le 11251  df-sub 11443  df-neg 11444  df-div 11869  df-nn 12210  df-2 12272  df-3 12273  df-n0 12470  df-z 12556  df-uz 12820  df-rp 12972  df-fz 13482  df-fzo 13625  df-fl 13754  df-mod 13832  df-seq 13964  df-exp 14025  df-hash 14288  df-cj 15043  df-re 15044  df-im 15045  df-sqrt 15179  df-abs 15180  df-clim 15429  df-sum 15630

This theorem is referenced by: (None)