Theorem gsumbagdiag 22134

Description: Two-dimensional commutation of a group sum over a "triangular" region. fsum0diag 15853 analogue for finite bags. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Jan-2015.) Remove a sethood hypothesis. (Revised by SN, 6-Aug-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
gsumbagdiag.d	⊢ 𝐷 = {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}
gsumbagdiag.s	⊢ 𝑆 = {𝑦 ∈ 𝐷 ∣ 𝑦 ∘r ≤ 𝐹}
gsumbagdiag.f	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝐷)
gsumbagdiag.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
gsumbagdiag.g	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ CMnd)
gsumbagdiag.x	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)})) → 𝑋 ∈ 𝐵)

Assertion

Ref	Expression
gsumbagdiag	⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg (𝑗 ∈ 𝑆, 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)} ↦ 𝑋)) = (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝑆, 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑘)} ↦ 𝑋)))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐷   𝑦,𝐷   𝑓,𝐹   𝑥,𝐹   𝑦,𝐹   𝑓,𝐼   𝑓,𝑋   𝑥,𝑋   𝑦,𝑋   𝐵,𝑗,𝑘   𝐷,𝑗,𝑘   𝑗,𝐹,𝑘   𝑗,𝐺,𝑘   𝑦,𝐼,𝑓   𝑆,𝑗,𝑘   𝜑,𝑗,𝑘   𝑓,𝑗,𝑘,𝑦   𝑥,𝑗,𝑘

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥, 𝑦, 𝑓)   𝐵(𝑥, 𝑦, 𝑓)   𝐷(𝑓)   𝑆(𝑥, 𝑦, 𝑓)   𝐺(𝑥, 𝑦, 𝑓)   𝐼(𝑥, 𝑗, 𝑘)   𝑋(𝑗, 𝑘)

Proof of Theorem gsumbagdiag

Step	Hyp	Ref	Expression
1		gsumbagdiag.b	. 2 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
2		eqid 2765	. 2 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
3		gsumbagdiag.g	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ CMnd)
4		gsumbagdiag.s	. . 3 ⊢ 𝑆 = {𝑦 ∈ 𝐷 ∣ 𝑦 ∘r ≤ 𝐹}
5		gsumbagdiag.f	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝐷)
6		gsumbagdiag.d	. . . . 5 ⊢ 𝐷 = {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}
7	6	psrbaglefi 22128	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ 𝐷 → {𝑦 ∈ 𝐷 ∣ 𝑦 ∘r ≤ 𝐹} ∈ Fin)
8	5, 7	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → {𝑦 ∈ 𝐷 ∣ 𝑦 ∘r ≤ 𝐹} ∈ Fin)
9	4, 8	eqeltrid 2869	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ Fin)
10		ovex 7452	. . . 4 ⊢ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∈ V
11	6, 10	rab2ex 5314	. . 3 ⊢ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)} ∈ V
12	11	a1i 11	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑆) → {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)} ∈ V)
13		gsumbagdiag.x	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)})) → 𝑋 ∈ 𝐵)
14		xpfi 9286	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ Fin ∧ 𝑆 ∈ Fin) → (𝑆 × 𝑆) ∈ Fin)
15	9, 9, 14	syl2anc 596	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑆 × 𝑆) ∈ Fin)
16		simprl 783	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)})) → 𝑗 ∈ 𝑆)
17	6, 4, 5	gsumbagdiaglem 22133	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)})) → (𝑘 ∈ 𝑆 ∧ 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑘)}))
18	17	simpld 500	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)})) → 𝑘 ∈ 𝑆)
19		brxp 5712	. . . . 5 ⊢ (𝑗(𝑆 × 𝑆)𝑘 ↔ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ 𝑆))
20	16, 18, 19	sylanbrc 595	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)})) → 𝑗(𝑆 × 𝑆)𝑘)
21	20	pm2.24d 152	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)})) → (¬ 𝑗(𝑆 × 𝑆)𝑘 → 𝑋 = (0g‘𝐺)))
22	21	impr 460	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ ((𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)}) ∧ ¬ 𝑗(𝑆 × 𝑆)𝑘)) → 𝑋 = (0g‘𝐺))
23	6, 4, 5	gsumbagdiaglem 22133	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ 𝑆 ∧ 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑘)})) → (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)}))
24	17, 23	impbida 813	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)}) ↔ (𝑘 ∈ 𝑆 ∧ 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑘)})))
25	1, 2, 3, 9, 12, 13, 15, 22, 9, 24	gsumcom2 20091	1 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg (𝑗 ∈ 𝑆, 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑗)} ↦ 𝑋)) = (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝑆, 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑥 ∘r ≤ (𝐹 ∘f − 𝑘)} ↦ 𝑋)))

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  {crab 3418  Vcvv 3457   class class class wbr 5111   × cxp 5661  ^◡ccnv 5662   “ cima 5666  ‘cfv 6540  (class class class)co 7419   ∈ cmpo 7421   ∘_f cof 7682   ∘_r cofr 7683   ↑_m cmap 8830  Fincfn 8949   ≤ cle 11261   − cmin 11458  ℕcn 12250  ℕ₀cn0 12521  Basecbs 17293  0_gc0g 17516   Σ_g cgsu 17517  CMndccmn 19896

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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-cnex 11173  ax-resscn 11174  ax-1cn 11175  ax-icn 11176  ax-addcl 11177  ax-addrcl 11178  ax-mulcl 11179  ax-mulrcl 11180  ax-mulcom 11181  ax-addass 11182  ax-mulass 11183  ax-distr 11184  ax-i2m1 11185  ax-1ne0 11186  ax-1rid 11187  ax-rnegex 11188  ax-rrecex 11189  ax-cnre 11190  ax-pre-lttri 11191  ax-pre-lttrn 11192  ax-pre-ltadd 11193  ax-pre-mulgt0 11194

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 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-of 7684  df-ofr 7685  df-om 7869  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-supp 8163  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-er 8700  df-map 8832  df-pm 8833  df-ixp 8902  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-fin 8953  df-fsupp 9329  df-oi 9479  df-card 9941  df-pnf 11262  df-mnf 11263  df-xr 11264  df-ltxr 11265  df-le 11266  df-sub 11460  df-neg 11461  df-nn 12251  df-n0 12522  df-z 12609  df-uz 12881  df-fz 13554  df-fzo 13702  df-seq 14058  df-hash 14387  df-0g 17518  df-gsum 17519  df-mgm 18722  df-sgrp 18811  df-mnd 18827  df-cntz 19433  df-cmn 19898

This theorem is used by:  psrass1lem  22135