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

Theorem fsumparts 15999
Description: Summation by parts. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
fsumparts.b (𝑘 = 𝑗 → (𝐴 = 𝐵 ∧ 𝑉 = 𝑊))
fsumparts.c (𝑘 = (𝑗 + 1) → (𝐴 = 𝐶 ∧ 𝑉 = 𝑋))
fsumparts.d (𝑘 = 𝑀 → (𝐴 = 𝐷 ∧ 𝑉 = 𝑌))
fsumparts.e (𝑘 = 𝑁 → (𝐴 = 𝐸 ∧ 𝑉 = 𝑍))
fsumparts.1 (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
fsumparts.2 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝐴 ∈ ℂ)
fsumparts.3 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑉 ∈ ℂ)
Assertion
Ref Expression
fsumparts (𝜑 → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · (𝑋 − 𝑊)) = (((𝐸 · 𝑍) − (𝐷 · 𝑌)) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 − 𝐵) · 𝑋)))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑗   𝐵,𝑘   𝐶,𝑘   𝐷,𝑘   𝑘,𝐸   𝑗,𝑉   𝑘,𝑊   𝑗,𝑘,𝑀   𝑗,𝑁,𝑘   𝜑,𝑗,𝑘   𝑘,𝑋   𝑘,𝑌   𝑘,𝑍
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑘)   𝐵(𝑗)   𝐶(𝑗)   𝐷(𝑗)   𝐸(𝑗)   𝑉(𝑘)   𝑊(𝑗)   𝑋(𝑗)   𝑌(𝑗)   𝑍(𝑗)

Proof of Theorem fsumparts
StepHypRef Expression
1 sum0 15913 . . . 4 Σ𝑗 ∈ ∅ (𝐵 · (𝑋 − 𝑊)) = 0
2 0m0e0 12485 . . . 4 (0 − 0) = 0
31, 2eqtr4i 2789 . . 3 Σ𝑗 ∈ ∅ (𝐵 · (𝑋 − 𝑊)) = (0 − 0)
4 simpr 490 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑁 = 𝑀) → 𝑁 = 𝑀)
54oveq2d 7456 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑁 = 𝑀) → (𝑀..^𝑁) = (𝑀..^𝑀))
6 fzo0 13842 . . . . 5 (𝑀..^𝑀) = ∅
75, 6eqtrdi 2814 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑁 = 𝑀) → (𝑀..^𝑁) = ∅)
87sumeq1d 15893 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑁 = 𝑀) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · (𝑋 − 𝑊)) = Σ𝑗 ∈ ∅ (𝐵 · (𝑋 − 𝑊)))
9 fsumparts.1 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
10 eluzfz1 13688 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ∈ (𝑀...𝑁))
119, 10syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑀 ∈ (𝑀...𝑁))
12 eqtr3 2785 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 = 𝑀 ∧ 𝑁 = 𝑀) → 𝑘 = 𝑁)
13 fsumparts.e . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑁 → (𝐴 = 𝐸 ∧ 𝑉 = 𝑍))
14 oveq12 7449 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 = 𝐸 ∧ 𝑉 = 𝑍) → (𝐴 · 𝑉) = (𝐸 · 𝑍))
1512, 13, 143syl 19 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 = 𝑀 ∧ 𝑁 = 𝑀) → (𝐴 · 𝑉) = (𝐸 · 𝑍))
16 fsumparts.d . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑀 → (𝐴 = 𝐷 ∧ 𝑉 = 𝑌))
17 oveq12 7449 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 = 𝐷 ∧ 𝑉 = 𝑌) → (𝐴 · 𝑉) = (𝐷 · 𝑌))
1816, 17syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑀 → (𝐴 · 𝑉) = (𝐷 · 𝑌))
1918adantr 486 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 = 𝑀 ∧ 𝑁 = 𝑀) → (𝐴 · 𝑉) = (𝐷 · 𝑌))
2015, 19eqeq12d 2779 . . . . . . . . . 10 ((𝑘 = 𝑀 ∧ 𝑁 = 𝑀) → ((𝐴 · 𝑉) = (𝐴 · 𝑉) ↔ (𝐸 · 𝑍) = (𝐷 · 𝑌)))
2120pm5.74da 816 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑀 → ((𝑁 = 𝑀 → (𝐴 · 𝑉) = (𝐴 · 𝑉)) ↔ (𝑁 = 𝑀 → (𝐸 · 𝑍) = (𝐷 · 𝑌))))
22 eqidd 2764 . . . . . . . . 9 (𝑁 = 𝑀 → (𝐴 · 𝑉) = (𝐴 · 𝑉))
2321, 22vtoclg 3521 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝑁 = 𝑀 → (𝐸 · 𝑍) = (𝐷 · 𝑌)))
2423imp 412 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ (𝑀...𝑁) ∧ 𝑁 = 𝑀) → (𝐸 · 𝑍) = (𝐷 · 𝑌))
2511, 24sylan 592 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑁 = 𝑀) → (𝐸 · 𝑍) = (𝐷 · 𝑌))
2625oveq1d 7455 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑁 = 𝑀) → ((𝐸 · 𝑍) − (𝐷 · 𝑌)) = ((𝐷 · 𝑌) − (𝐷 · 𝑌)))
2716simpld 500 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑀 → 𝐴 = 𝐷)
2827eleq1d 2849 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑀 → (𝐴 ∈ ℂ ↔ 𝐷 ∈ ℂ))
29 fsumparts.2 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝐴 ∈ ℂ)
3029ralrimiva 3158 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)𝐴 ∈ ℂ)
3128, 30, 11rspcdva 3581 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐷 ∈ ℂ)
3216simprd 501 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑀 → 𝑉 = 𝑌)
3332eleq1d 2849 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑀 → (𝑉 ∈ ℂ ↔ 𝑌 ∈ ℂ))
34 fsumparts.3 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑉 ∈ ℂ)
3534ralrimiva 3158 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)𝑉 ∈ ℂ)
3633, 35, 11rspcdva 3581 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑌 ∈ ℂ)
3731, 36mulcld 11353 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐷 · 𝑌) ∈ ℂ)
3837subidd 11681 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐷 · 𝑌) − (𝐷 · 𝑌)) = 0)
3938adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑁 = 𝑀) → ((𝐷 · 𝑌) − (𝐷 · 𝑌)) = 0)
4026, 39eqtrd 2798 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑁 = 𝑀) → ((𝐸 · 𝑍) − (𝐷 · 𝑌)) = 0)
417sumeq1d 15893 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑁 = 𝑀) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 − 𝐵) · 𝑋) = Σ𝑗 ∈ ∅ ((𝐶 − 𝐵) · 𝑋))
42 sum0 15913 . . . . 5 Σ𝑗 ∈ ∅ ((𝐶 − 𝐵) · 𝑋) = 0
4341, 42eqtrdi 2814 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑁 = 𝑀) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 − 𝐵) · 𝑋) = 0)
4440, 43oveq12d 7458 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑁 = 𝑀) → (((𝐸 · 𝑍) − (𝐷 · 𝑌)) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 − 𝐵) · 𝑋)) = (0 − 0))
453, 8, 443eqtr4a 2824 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑁 = 𝑀) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · (𝑋 − 𝑊)) = (((𝐸 · 𝑍) − (𝐷 · 𝑌)) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 − 𝐵) · 𝑋)))
46 fzofi 14141 . . . . . . . . 9 ((𝑀 + 1)..^𝑁) ∈ Fin
4746a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → ((𝑀 + 1)..^𝑁) ∈ Fin)
48 eluzel2 12994 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ∈ ℤ)
499, 48syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
5049adantr 486 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → 𝑀 ∈ ℤ)
51 uzid 13004 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
52 peano2uz 13052 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (𝑀 + 1) ∈ (ℤ≥‘𝑀))
53 fzoss1 13845 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 + 1) ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((𝑀 + 1)..^𝑁) ⊆ (𝑀..^𝑁))
5450, 51, 52, 534syl 20 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → ((𝑀 + 1)..^𝑁) ⊆ (𝑀..^𝑁))
5554sselda 3913 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁))
56 elfzofz 13834 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁) → 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁))
5729, 34mulcld 11353 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐴 · 𝑉) ∈ ℂ)
5856, 57sylan2 605 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) → (𝐴 · 𝑉) ∈ ℂ)
5958adantlr 728 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) → (𝐴 · 𝑉) ∈ ℂ)
6055, 59syldan 603 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)) → (𝐴 · 𝑉) ∈ ℂ)
6147, 60fsumcl 15925 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉) ∈ ℂ)
6213simpld 500 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑁 → 𝐴 = 𝐸)
6362eleq1d 2849 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑁 → (𝐴 ∈ ℂ ↔ 𝐸 ∈ ℂ))
64 eluzfz2 13689 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑁 ∈ (𝑀...𝑁))
659, 64syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑁 ∈ (𝑀...𝑁))
6663, 30, 65rspcdva 3581 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐸 ∈ ℂ)
6713simprd 501 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑁 → 𝑉 = 𝑍)
6867eleq1d 2849 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑁 → (𝑉 ∈ ℂ ↔ 𝑍 ∈ ℂ))
6968, 35, 65rspcdva 3581 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑍 ∈ ℂ)
7066, 69mulcld 11353 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐸 · 𝑍) ∈ ℂ)
7170adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (𝐸 · 𝑍) ∈ ℂ)
72 simpr 490 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1)))
73 fzp1ss 13733 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 ∈ ℤ → ((𝑀 + 1)...𝑁) ⊆ (𝑀...𝑁))
7450, 73syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → ((𝑀 + 1)...𝑁) ⊆ (𝑀...𝑁))
7574sselda 3913 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁))
7657adantlr 728 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐴 · 𝑉) ∈ ℂ)
7775, 76syldan 603 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) ∧ 𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (𝐴 · 𝑉) ∈ ℂ)
7813, 14syl 18 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑁 → (𝐴 · 𝑉) = (𝐸 · 𝑍))
7972, 77, 78fsumm1 15943 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(𝐴 · 𝑉) = (Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...(𝑁 − 1))(𝐴 · 𝑉) + (𝐸 · 𝑍)))
80 eluzelz 12999 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
819, 80syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
8281adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → 𝑁 ∈ ℤ)
83 fzoval 13818 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑀..^𝑁) = (𝑀...(𝑁 − 1)))
8482, 83syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (𝑀..^𝑁) = (𝑀...(𝑁 − 1)))
8550zcnd 12828 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → 𝑀 ∈ ℂ)
86 ax-1cn 11282 . . . . . . . . . . . . 13 1 ∈ ℂ
87 pncan 11587 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑀 + 1) − 1) = 𝑀)
8885, 86, 87sylancl 598 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → ((𝑀 + 1) − 1) = 𝑀)
8988oveq1d 7455 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (((𝑀 + 1) − 1)...(𝑁 − 1)) = (𝑀...(𝑁 − 1)))
9084, 89eqtr4d 2801 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (𝑀..^𝑁) = (((𝑀 + 1) − 1)...(𝑁 − 1)))
9190sumeq1d 15893 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐶 · 𝑋) = Σ𝑗 ∈ (((𝑀 + 1) − 1)...(𝑁 − 1))(𝐶 · 𝑋))
92 1zzd 12751 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → 1 ∈ ℤ)
9350peano2zd 12830 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (𝑀 + 1) ∈ ℤ)
94 fsumparts.c . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = (𝑗 + 1) → (𝐴 = 𝐶 ∧ 𝑉 = 𝑋))
95 oveq12 7449 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 = 𝐶 ∧ 𝑉 = 𝑋) → (𝐴 · 𝑉) = (𝐶 · 𝑋))
9694, 95syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = (𝑗 + 1) → (𝐴 · 𝑉) = (𝐶 · 𝑋))
9792, 93, 82, 77, 96fsumshftm 15973 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(𝐴 · 𝑉) = Σ𝑗 ∈ (((𝑀 + 1) − 1)...(𝑁 − 1))(𝐶 · 𝑋))
9891, 97eqtr4d 2801 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐶 · 𝑋) = Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)(𝐴 · 𝑉))
99 fzoval 13818 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑀 + 1)..^𝑁) = ((𝑀 + 1)...(𝑁 − 1)))
10082, 99syl 18 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → ((𝑀 + 1)..^𝑁) = ((𝑀 + 1)...(𝑁 − 1)))
101100sumeq1d 15893 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉) = Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...(𝑁 − 1))(𝐴 · 𝑉))
102101oveq1d 7455 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉) + (𝐸 · 𝑍)) = (Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...(𝑁 − 1))(𝐴 · 𝑉) + (𝐸 · 𝑍)))
10379, 98, 1023eqtr4d 2808 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐶 · 𝑋) = (Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉) + (𝐸 · 𝑍)))
10461, 71, 103comraddd 11548 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐶 · 𝑋) = ((𝐸 · 𝑍) + Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉)))
105104oveq1d 7455 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐶 · 𝑋) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋)) = (((𝐸 · 𝑍) + Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉)) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋)))
106 fzofzp1 13923 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁) → (𝑗 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))
10794simpld 500 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = (𝑗 + 1) → 𝐴 = 𝐶)
108107eleq1d 2849 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = (𝑗 + 1) → (𝐴 ∈ ℂ ↔ 𝐶 ∈ ℂ))
109108rspccva 3579 . . . . . . . . . 10 ((∀𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑗 + 1) ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝐶 ∈ ℂ)
11030, 106, 109syl2an 608 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)) → 𝐶 ∈ ℂ)
111 elfzofz 13834 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁) → 𝑗 ∈ (𝑀...𝑁))
112 fsumparts.b . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑗 → (𝐴 = 𝐵 ∧ 𝑉 = 𝑊))
113112simpld 500 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑗 → 𝐴 = 𝐵)
114113eleq1d 2849 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → (𝐴 ∈ ℂ ↔ 𝐵 ∈ ℂ))
115114rspccva 3579 . . . . . . . . . 10 ((∀𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑗 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝐵 ∈ ℂ)
11630, 111, 115syl2an 608 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)) → 𝐵 ∈ ℂ)
11794simprd 501 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = (𝑗 + 1) → 𝑉 = 𝑋)
118117eleq1d 2849 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = (𝑗 + 1) → (𝑉 ∈ ℂ ↔ 𝑋 ∈ ℂ))
119118rspccva 3579 . . . . . . . . . 10 ((∀𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)𝑉 ∈ ℂ ∧ (𝑗 + 1) ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑋 ∈ ℂ)
12035, 106, 119syl2an 608 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)) → 𝑋 ∈ ℂ)
121110, 116, 120subdird 11797 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)) → ((𝐶 − 𝐵) · 𝑋) = ((𝐶 · 𝑋) − (𝐵 · 𝑋)))
122121sumeq2dv 15895 . . . . . . 7 (𝜑 → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 − 𝐵) · 𝑋) = Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 · 𝑋) − (𝐵 · 𝑋)))
123 fzofi 14141 . . . . . . . . 9 (𝑀..^𝑁) ∈ Fin
124123a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑀..^𝑁) ∈ Fin)
125110, 120mulcld 11353 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)) → (𝐶 · 𝑋) ∈ ℂ)
126116, 120mulcld 11353 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)) → (𝐵 · 𝑋) ∈ ℂ)
127124, 125, 126fsumsub 15980 . . . . . . 7 (𝜑 → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 · 𝑋) − (𝐵 · 𝑋)) = (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐶 · 𝑋) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋)))
128122, 127eqtrd 2798 . . . . . 6 (𝜑 → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 − 𝐵) · 𝑋) = (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐶 · 𝑋) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋)))
129128adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 − 𝐵) · 𝑋) = (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐶 · 𝑋) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋)))
130124, 126fsumcl 15925 . . . . . . 7 (𝜑 → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) ∈ ℂ)
131130adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) ∈ ℂ)
13271, 131, 61subsub3d 11723 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → ((𝐸 · 𝑍) − (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉))) = (((𝐸 · 𝑍) + Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉)) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋)))
133105, 129, 1323eqtr4d 2808 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 − 𝐵) · 𝑋) = ((𝐸 · 𝑍) − (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉))))
134133oveq2d 7456 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (((𝐸 · 𝑍) − (𝐷 · 𝑌)) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 − 𝐵) · 𝑋)) = (((𝐸 · 𝑍) − (𝐷 · 𝑌)) − ((𝐸 · 𝑍) − (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉)))))
13537adantr 486 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (𝐷 · 𝑌) ∈ ℂ)
136131, 61subcld 11693 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉)) ∈ ℂ)
13771, 135, 136nnncan1d 11727 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (((𝐸 · 𝑍) − (𝐷 · 𝑌)) − ((𝐸 · 𝑍) − (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉)))) = ((Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉)) − (𝐷 · 𝑌)))
13861, 135addcomd 11536 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉) + (𝐷 · 𝑌)) = ((𝐷 · 𝑌) + Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉)))
139 eluzp1m1 13015 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (𝑁 − 1) ∈ (ℤ≥‘𝑀))
14049, 139sylan 592 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (𝑁 − 1) ∈ (ℤ≥‘𝑀))
14184eleq2d 2850 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁) ↔ 𝑘 ∈ (𝑀...(𝑁 − 1))))
142141biimpar 483 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...(𝑁 − 1))) → 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁))
143142, 59syldan 603 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...(𝑁 − 1))) → (𝐴 · 𝑉) ∈ ℂ)
144140, 143, 18fsum1p 15945 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑘 ∈ (𝑀...(𝑁 − 1))(𝐴 · 𝑉) = ((𝐷 · 𝑌) + Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...(𝑁 − 1))(𝐴 · 𝑉)))
14584sumeq1d 15893 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐴 · 𝑉) = Σ𝑘 ∈ (𝑀...(𝑁 − 1))(𝐴 · 𝑉))
146101oveq2d 7456 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → ((𝐷 · 𝑌) + Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉)) = ((𝐷 · 𝑌) + Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)...(𝑁 − 1))(𝐴 · 𝑉)))
147144, 145, 1463eqtr4d 2808 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐴 · 𝑉) = ((𝐷 · 𝑌) + Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉)))
148138, 147eqtr4d 2801 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉) + (𝐷 · 𝑌)) = Σ𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐴 · 𝑉))
149 oveq12 7449 . . . . . . . 8 ((𝐴 = 𝐵 ∧ 𝑉 = 𝑊) → (𝐴 · 𝑉) = (𝐵 · 𝑊))
150112, 149syl 18 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑗 → (𝐴 · 𝑉) = (𝐵 · 𝑊))
151150cbvsumv 15889 . . . . . 6 Σ𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐴 · 𝑉) = Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑊)
152148, 151eqtrdi 2814 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉) + (𝐷 · 𝑌)) = Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑊))
153152oveq2d 7456 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − (Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉) + (𝐷 · 𝑌))) = (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑊)))
154131, 61, 135subsub4d 11724 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → ((Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉)) − (𝐷 · 𝑌)) = (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − (Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉) + (𝐷 · 𝑌))))
155112simprd 501 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → 𝑉 = 𝑊)
156155eleq1d 2849 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑗 → (𝑉 ∈ ℂ ↔ 𝑊 ∈ ℂ))
157156rspccva 3579 . . . . . . . . 9 ((∀𝑘 ∈ (𝑀...𝑁)𝑉 ∈ ℂ ∧ 𝑗 ∈ (𝑀...𝑁)) → 𝑊 ∈ ℂ)
15835, 111, 157syl2an 608 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)) → 𝑊 ∈ ℂ)
159116, 120, 158subdid 11796 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)) → (𝐵 · (𝑋 − 𝑊)) = ((𝐵 · 𝑋) − (𝐵 · 𝑊)))
160159sumeq2dv 15895 . . . . . 6 (𝜑 → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · (𝑋 − 𝑊)) = Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐵 · 𝑋) − (𝐵 · 𝑊)))
161116, 158mulcld 11353 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)) → (𝐵 · 𝑊) ∈ ℂ)
162124, 126, 161fsumsub 15980 . . . . . 6 (𝜑 → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐵 · 𝑋) − (𝐵 · 𝑊)) = (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑊)))
163160, 162eqtrd 2798 . . . . 5 (𝜑 → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · (𝑋 − 𝑊)) = (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑊)))
164163adantr 486 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · (𝑋 − 𝑊)) = (Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑊)))
165153, 154, 1643eqtr4d 2808 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → ((Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · 𝑋) − Σ𝑘 ∈ ((𝑀 + 1)..^𝑁)(𝐴 · 𝑉)) − (𝐷 · 𝑌)) = Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · (𝑋 − 𝑊)))
166134, 137, 1653eqtrrd 2803 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · (𝑋 − 𝑊)) = (((𝐸 · 𝑍) − (𝐷 · 𝑌)) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 − 𝐵) · 𝑋)))
167 uzp1 13026 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (𝑁 = 𝑀 ∨ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))))
1689, 167syl 18 . 2 (𝜑 → (𝑁 = 𝑀 ∨ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))))
16945, 166, 168mpjaodan 973 1 (𝜑 → Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)(𝐵 · (𝑋 − 𝑊)) = (((𝐸 · 𝑍) − (𝐷 · 𝑌)) − Σ𝑗 ∈ (𝑀..^𝑁)((𝐶 − 𝐵) · 𝑋)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080   ⊆ wss 3900  ∅c0 4281  ‘cfv 6555  (class class class)co 7440  Fincfn 8998  ℂcc 11222  0cc0 11224  1c1 11225   + caddc 11227   · cmul 11229   − cmin 11565  ℤcz 12717  ℤ≥cuz 12989  ...cfz 13663  ..^cfzo 13812  Σcsu 15879
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-inf2 9666  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301  ax-pre-sup 11302
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-isom 6564  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-1o 8501  df-er 8742  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-fin 9002  df-sup 9458  df-oi 9528  df-card 10044  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-div 11998  df-nn 12360  df-2 12429  df-3 12430  df-n0 12631  df-z 12718  df-uz 12990  df-rp 13145  df-fz 13664  df-fzo 13813  df-seq 14169  df-exp 14229  df-hash 14499  df-cj 15292  df-re 15293  df-im 15294  df-sqrt 15428  df-abs 15429  df-clim 15681  df-sum 15880
This theorem is used by:  dchrisumlem2  27844  selberg2lem  27904  logdivbnd  27910  pntrsumo1  27919  pntrlog2bndlem2  27932  pntrlog2bndlem4  27934
  Copyright terms: Public domain W3C validator