Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  fsumsplitsndif Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fsumsplitsndif 43513
 Description: Separate out a term in a finite sum by splitting the sum into two parts. (Contributed by Alexander van der Vekens, 31-Aug-2018.)
Assertion
Ref Expression
fsumsplitsndif ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑘𝐴 𝐵 = (Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑋})𝐵 + 𝑋 / 𝑘𝐵))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝑋
Allowed substitution hint:   𝐵(𝑘)

Proof of Theorem fsumsplitsndif
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 neldifsnd 4718 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → ¬ 𝑋 ∈ (𝐴 ∖ {𝑋}))
2 disjsn 4639 . . . . 5 (((𝐴 ∖ {𝑋}) ∩ {𝑋}) = ∅ ↔ ¬ 𝑋 ∈ (𝐴 ∖ {𝑋}))
31, 2sylibr 236 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → ((𝐴 ∖ {𝑋}) ∩ {𝑋}) = ∅)
4 uncom 4127 . . . . 5 ((𝐴 ∖ {𝑋}) ∪ {𝑋}) = ({𝑋} ∪ (𝐴 ∖ {𝑋}))
5 simp2 1131 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → 𝑋𝐴)
65snssd 4734 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → {𝑋} ⊆ 𝐴)
7 undif 4428 . . . . . 6 ({𝑋} ⊆ 𝐴 ↔ ({𝑋} ∪ (𝐴 ∖ {𝑋})) = 𝐴)
86, 7sylib 220 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → ({𝑋} ∪ (𝐴 ∖ {𝑋})) = 𝐴)
94, 8syl5req 2867 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → 𝐴 = ((𝐴 ∖ {𝑋}) ∪ {𝑋}))
10 simp1 1130 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → 𝐴 ∈ Fin)
11 rspcsbela 4385 . . . . . . . 8 ((𝑥𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → 𝑥 / 𝑘𝐵 ∈ ℤ)
1211zcnd 12080 . . . . . . 7 ((𝑥𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → 𝑥 / 𝑘𝐵 ∈ ℂ)
1312expcom 416 . . . . . 6 (∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ → (𝑥𝐴𝑥 / 𝑘𝐵 ∈ ℂ))
14133ad2ant3 1129 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → (𝑥𝐴𝑥 / 𝑘𝐵 ∈ ℂ))
1514imp 409 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥 / 𝑘𝐵 ∈ ℂ)
163, 9, 10, 15fsumsplit 15089 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑥𝐴 𝑥 / 𝑘𝐵 = (Σ𝑥 ∈ (𝐴 ∖ {𝑋})𝑥 / 𝑘𝐵 + Σ𝑥 ∈ {𝑋}𝑥 / 𝑘𝐵))
17 nfcv 2975 . . . 4 𝑥𝐵
18 nfcsb1v 3905 . . . 4 𝑘𝑥 / 𝑘𝐵
19 csbeq1a 3895 . . . 4 (𝑘 = 𝑥𝐵 = 𝑥 / 𝑘𝐵)
2017, 18, 19cbvsumi 15046 . . 3 Σ𝑘𝐴 𝐵 = Σ𝑥𝐴 𝑥 / 𝑘𝐵
2117, 18, 19cbvsumi 15046 . . . 4 Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑋})𝐵 = Σ𝑥 ∈ (𝐴 ∖ {𝑋})𝑥 / 𝑘𝐵
2217, 18, 19cbvsumi 15046 . . . 4 Σ𝑘 ∈ {𝑋}𝐵 = Σ𝑥 ∈ {𝑋}𝑥 / 𝑘𝐵
2321, 22oveq12i 7160 . . 3 𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑋})𝐵 + Σ𝑘 ∈ {𝑋}𝐵) = (Σ𝑥 ∈ (𝐴 ∖ {𝑋})𝑥 / 𝑘𝐵 + Σ𝑥 ∈ {𝑋}𝑥 / 𝑘𝐵)
2416, 20, 233eqtr4g 2879 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑘𝐴 𝐵 = (Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑋})𝐵 + Σ𝑘 ∈ {𝑋}𝐵))
25 rspcsbela 4385 . . . . . 6 ((𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → 𝑋 / 𝑘𝐵 ∈ ℤ)
2625zcnd 12080 . . . . 5 ((𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → 𝑋 / 𝑘𝐵 ∈ ℂ)
27263adant1 1124 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → 𝑋 / 𝑘𝐵 ∈ ℂ)
28 sumsns 15097 . . . 4 ((𝑋𝐴𝑋 / 𝑘𝐵 ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ {𝑋}𝐵 = 𝑋 / 𝑘𝐵)
295, 27, 28syl2anc 586 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑘 ∈ {𝑋}𝐵 = 𝑋 / 𝑘𝐵)
3029oveq2d 7164 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → (Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑋})𝐵 + Σ𝑘 ∈ {𝑋}𝐵) = (Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑋})𝐵 + 𝑋 / 𝑘𝐵))
3124, 30eqtrd 2854 1 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑋𝐴 ∧ ∀𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑘𝐴 𝐵 = (Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∖ {𝑋})𝐵 + 𝑋 / 𝑘𝐵))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 398   ∧ w3a 1081   = wceq 1530   ∈ wcel 2107  ∀wral 3136  ⦋csb 3881   ∖ cdif 3931   ∪ cun 3932   ∩ cin 3933   ⊆ wss 3934  ∅c0 4289  {csn 4559  (class class class)co 7148  Fincfn 8501  ℂcc 10527   + caddc 10532  ℤcz 11973  Σcsu 15034 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-ext 2791  ax-rep 5181  ax-sep 5194  ax-nul 5201  ax-pow 5257  ax-pr 5320  ax-un 7453  ax-inf2 9096  ax-cnex 10585  ax-resscn 10586  ax-1cn 10587  ax-icn 10588  ax-addcl 10589  ax-addrcl 10590  ax-mulcl 10591  ax-mulrcl 10592  ax-mulcom 10593  ax-addass 10594  ax-mulass 10595  ax-distr 10596  ax-i2m1 10597  ax-1ne0 10598  ax-1rid 10599  ax-rnegex 10600  ax-rrecex 10601  ax-cnre 10602  ax-pre-lttri 10603  ax-pre-lttrn 10604  ax-pre-ltadd 10605  ax-pre-mulgt0 10606  ax-pre-sup 10607 This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  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 2616  df-eu 2648  df-clab 2798  df-cleq 2812  df-clel 2891  df-nfc 2961  df-ne 3015  df-nel 3122  df-ral 3141  df-rex 3142  df-reu 3143  df-rmo 3144  df-rab 3145  df-v 3495  df-sbc 3771  df-csb 3882  df-dif 3937  df-un 3939  df-in 3941  df-ss 3950  df-pss 3952  df-nul 4290  df-if 4466  df-pw 4539  df-sn 4560  df-pr 4562  df-tp 4564  df-op 4566  df-uni 4831  df-int 4868  df-iun 4912  df-br 5058  df-opab 5120  df-mpt 5138  df-tr 5164  df-id 5453  df-eprel 5458  df-po 5467  df-so 5468  df-fr 5507  df-se 5508  df-we 5509  df-xp 5554  df-rel 5555  df-cnv 5556  df-co 5557  df-dm 5558  df-rn 5559  df-res 5560  df-ima 5561  df-pred 6141  df-ord 6187  df-on 6188  df-lim 6189  df-suc 6190  df-iota 6307  df-fun 6350  df-fn 6351  df-f 6352  df-f1 6353  df-fo 6354  df-f1o 6355  df-fv 6356  df-isom 6357  df-riota 7106  df-ov 7151  df-oprab 7152  df-mpo 7153  df-om 7573  df-1st 7681  df-2nd 7682  df-wrecs 7939  df-recs 8000  df-rdg 8038  df-1o 8094  df-oadd 8098  df-er 8281  df-en 8502  df-dom 8503  df-sdom 8504  df-fin 8505  df-sup 8898  df-oi 8966  df-card 9360  df-pnf 10669  df-mnf 10670  df-xr 10671  df-ltxr 10672  df-le 10673  df-sub 10864  df-neg 10865  df-div 11290  df-nn 11631  df-2 11692  df-3 11693  df-n0 11890  df-z 11974  df-uz 12236  df-rp 12382  df-fz 12885  df-fzo 13026  df-seq 13362  df-exp 13422  df-hash 13683  df-cj 14450  df-re 14451  df-im 14452  df-sqrt 14586  df-abs 14587  df-clim 14837  df-sum 15035 This theorem is referenced by: (None)
 Copyright terms: Public domain W3C validator