Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  gsummpt2co Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem gsummpt2co 33591
Description: Split a finite sum into a sum of a collection of sums over disjoint subsets. (Contributed by Thierry Arnoux, 27-Mar-2018.)
Hypotheses
Ref Expression
gsummpt2co.b 𝐵 = (Base‘𝑊)
gsummpt2co.z 0 = (0g‘𝑊)
gsummpt2co.w (𝜑 → 𝑊 ∈ CMnd)
gsummpt2co.a (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
gsummpt2co.e (𝜑 → 𝐸 ∈ 𝑉)
gsummpt2co.1 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐶 ∈ 𝐵)
gsummpt2co.2 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐷 ∈ 𝐸)
gsummpt2co.3 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷)
Assertion
Ref Expression
gsummpt2co (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)))))
Distinct variable groups:   𝑥, 0 ,𝑦   𝑥,𝐴,𝑦   𝑥,𝐵,𝑦   𝑦,𝐶   𝑥,𝐸,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦   𝑦,𝑉   𝑥,𝑊,𝑦   𝜑,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦)   𝐶(𝑥)   𝐷(𝑥, 𝑦)   𝑉(𝑥)

Proof of Theorem gsummpt2co
Dummy variables 𝑧 𝑝 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfcsb1v 3871 . . . 4 Ⅎ𝑥⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶
2 gsummpt2co.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝑊)
3 gsummpt2co.z . . . 4 0 = (0g‘𝑊)
4 csbeq1a 3861 . . . 4 (𝑥 = (2nd ‘𝑝) → 𝐶 = ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶)
5 gsummpt2co.w . . . 4 (𝜑 → 𝑊 ∈ CMnd)
6 gsummpt2co.a . . . 4 (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
7 ssidd 3954 . . . 4 (𝜑 → 𝐵 ⊆ 𝐵)
8 gsummpt2co.1 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐶 ∈ 𝐵)
9 elcnv 5854 . . . . . 6 (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↔ ∃𝑧∃𝑥(𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧))
10 vex 3455 . . . . . . . . . 10 𝑧 ∈ V
11 vex 3455 . . . . . . . . . 10 𝑥 ∈ V
1210, 11op2ndd 8001 . . . . . . . . 9 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → (2nd ‘𝑝) = 𝑥)
1312adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd ‘𝑝) = 𝑥)
14 gsummpt2co.3 . . . . . . . . . . 11 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷)
1514dmmptss 6235 . . . . . . . . . 10 dom 𝐹 ⊆ 𝐴
1611, 10breldm 5890 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐹𝑧 → 𝑥 ∈ dom 𝐹)
1715, 16sselid 3929 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐹𝑧 → 𝑥 ∈ 𝐴)
1817adantl 487 . . . . . . . 8 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → 𝑥 ∈ 𝐴)
1913, 18eqeltrd 2861 . . . . . . 7 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd ‘𝑝) ∈ 𝐴)
2019exlimivv 1965 . . . . . 6 (∃𝑧∃𝑥(𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd ‘𝑝) ∈ 𝐴)
219, 20sylbi 220 . . . . 5 (𝑝 ∈ ◡𝐹 → (2nd ‘𝑝) ∈ 𝐴)
2221adantl 487 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ◡𝐹) → (2nd ‘𝑝) ∈ 𝐴)
2314funmpt2 6571 . . . . . . 7 Fun 𝐹
24 funcnvcnv 6599 . . . . . . 7 (Fun 𝐹 → Fun ◡◡𝐹)
2523, 24ax-mp 5 . . . . . 6 Fun ◡◡𝐹
2625a1i 11 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → Fun ◡◡𝐹)
27 dfdm4 5877 . . . . . . . 8 dom 𝐹 = ran ◡𝐹
2814dmeqi 5886 . . . . . . . . 9 dom 𝐹 = dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷)
29 gsummpt2co.2 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐷 ∈ 𝐸)
3029ralrimiva 3155 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐷 ∈ 𝐸)
31 dmmptg 6236 . . . . . . . . . 10 (∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐷 ∈ 𝐸 → dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷) = 𝐴)
3230, 31syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷) = 𝐴)
3328, 32eqtrid 2808 . . . . . . . 8 (𝜑 → dom 𝐹 = 𝐴)
3427, 33eqtr3id 2810 . . . . . . 7 (𝜑 → ran ◡𝐹 = 𝐴)
3534eleq2d 2847 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥 ∈ ran ◡𝐹 ↔ 𝑥 ∈ 𝐴))
3635biimpar 483 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ ran ◡𝐹)
37 relcnv 6098 . . . . . 6 Rel ◡𝐹
38 fcnvgreu 33248 . . . . . 6 (((Rel ◡𝐹 ∧ Fun ◡◡𝐹) ∧ 𝑥 ∈ ran ◡𝐹) → ∃!𝑝 ∈ ◡ 𝐹𝑥 = (2nd ‘𝑝))
3937, 38mpanl1 713 . . . . 5 ((Fun ◡◡𝐹 ∧ 𝑥 ∈ ran ◡𝐹) → ∃!𝑝 ∈ ◡ 𝐹𝑥 = (2nd ‘𝑝))
4026, 36, 39syl2anc 596 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ∃!𝑝 ∈ ◡ 𝐹𝑥 = (2nd ‘𝑝))
411, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 22, 40gsummptf1o 20157 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶)))
4214rnmptss 7115 . . . . . . . 8 (∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐷 ∈ 𝐸 → ran 𝐹 ⊆ 𝐸)
4330, 42syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ 𝐸)
44 dfcnv2 33251 . . . . . . 7 (ran 𝐹 ⊆ 𝐸 → ◡𝐹 = ∪ 𝑧 ∈ 𝐸 ({𝑧} × (◡𝐹 “ {𝑧})))
4543, 44syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → ◡𝐹 = ∪ 𝑧 ∈ 𝐸 ({𝑧} × (◡𝐹 “ {𝑧})))
4645mpteq1d 5195 . . . . 5 (𝜑 → (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶) = (𝑝 ∈ ∪ 𝑧 ∈ 𝐸 ({𝑧} × (◡𝐹 “ {𝑧})) ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶))
47 nfcv 2923 . . . . . 6 Ⅎ𝑧⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶
48 csbeq1 3850 . . . . . . . 8 ((2nd ‘𝑝) = 𝑥 → ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶 = ⦋𝑥 / 𝑥⦌𝐶)
4912, 48syl 18 . . . . . . 7 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶 = ⦋𝑥 / 𝑥⦌𝐶)
50 csbid 3860 . . . . . . 7 ⦋𝑥 / 𝑥⦌𝐶 = 𝐶
5149, 50eqtrdi 2812 . . . . . 6 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶 = 𝐶)
5247, 1, 51mpomptxf 33254 . . . . 5 (𝑝 ∈ ∪ 𝑧 ∈ 𝐸 ({𝑧} × (◡𝐹 “ {𝑧})) ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶) = (𝑧 ∈ 𝐸, 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)
5346, 52eqtrdi 2812 . . . 4 (𝜑 → (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶) = (𝑧 ∈ 𝐸, 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
5453oveq2d 7428 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸, 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
55 gsummpt2co.e . . . 4 (𝜑 → 𝐸 ∈ 𝑉)
56 mptfi 9324 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ Fin → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷) ∈ Fin)
5714, 56eqeltrid 2865 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ Fin → 𝐹 ∈ Fin)
58 cnvfi 9175 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ Fin → ◡𝐹 ∈ Fin)
596, 57, 583syl 19 . . . . . 6 (𝜑 → ◡𝐹 ∈ Fin)
60 imaexg 7914 . . . . . 6 (◡𝐹 ∈ Fin → (◡𝐹 “ {𝑧}) ∈ V)
6159, 60syl 18 . . . . 5 (𝜑 → (◡𝐹 “ {𝑧}) ∈ V)
6261adantr 486 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐸) → (◡𝐹 “ {𝑧}) ∈ V)
63 simpll 779 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧})) → 𝜑)
64 imassrn 6065 . . . . . . . . 9 (◡𝐹 “ {𝑧}) ⊆ ran ◡𝐹
6564, 27sseqtrri 3980 . . . . . . . 8 (◡𝐹 “ {𝑧}) ⊆ dom 𝐹
6665, 15sstri 3940 . . . . . . 7 (◡𝐹 “ {𝑧}) ⊆ 𝐴
6710, 11elimasn 6084 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↔ ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ ◡𝐹)
6867bilani 510 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧})) → ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ ◡𝐹)
6968, 67sylibr 237 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧})) → 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}))
7066, 69sselid 3929 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧})) → 𝑥 ∈ 𝐴)
7163, 70, 8syl2anc 596 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧})) → 𝐶 ∈ 𝐵)
7271anasss 472 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑧 ∈ 𝐸 ∧ 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}))) → 𝐶 ∈ 𝐵)
73 df-br 5104 . . . . . . . . 9 (𝑧◡𝐹𝑥 ↔ ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ ◡𝐹)
7468, 73sylibr 237 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧})) → 𝑧◡𝐹𝑥)
7574anasss 472 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑧 ∈ 𝐸 ∧ 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}))) → 𝑧◡𝐹𝑥)
7675pm2.24d 152 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑧 ∈ 𝐸 ∧ 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}))) → (¬ 𝑧◡𝐹𝑥 → 𝐶 = 0 ))
7776imp 412 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑧 ∈ 𝐸 ∧ 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}))) ∧ ¬ 𝑧◡𝐹𝑥) → 𝐶 = 0 )
7877anasss 472 . . . 4 ((𝜑 ∧ ((𝑧 ∈ 𝐸 ∧ 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧})) ∧ ¬ 𝑧◡𝐹𝑥)) → 𝐶 = 0 )
792, 3, 5, 55, 62, 72, 59, 78gsum2d2 20168 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸, 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))))
8041, 54, 793eqtrd 2800 . 2 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))))
81 nfcv 2923 . . . 4 Ⅎ𝑧(𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶))
82 nfcv 2923 . . . 4 Ⅎ𝑦(𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
83 sneq 4594 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑧 → {𝑦} = {𝑧})
8483imaeq2d 6054 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑧 → (◡𝐹 “ {𝑦}) = (◡𝐹 “ {𝑧}))
8584mpteq1d 5195 . . . . 5 (𝑦 = 𝑧 → (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶) = (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
8685oveq2d 7428 . . . 4 (𝑦 = 𝑧 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
8781, 82, 86cbvmpt 5207 . . 3 (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶))) = (𝑧 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
8887oveq2i 7423 . 2 (𝑊 Σg (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)))) = (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))))
8980, 88eqtr4di 2814 1 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)))))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570  ∃wex 1812   ∈ wcel 2145  ∀wral 3077  ∃!wreu 3364  Vcvv 3451  ⦋csb 3847   ⊆ wss 3899  {csn 4584  ⟨cop 4590  ∪ ciun 4951   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186   × cxp 5649  ◡ccnv 5650  dom cdm 5651  ran crn 5652   “ cima 5654  Rel wrel 5656  Fun wfun 6525  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412   ∈ cmpo 7414  2nd c2nd 7989  Fincfn 8957  Basecbs 17367  0gc0g 17590   Σg cgsu 17591  CMndccmn 19974
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 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258
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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-isom 6540  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7682  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-supp 8162  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8460  df-2o 8461  df-er 8701  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-fsupp 9338  df-oi 9488  df-card 10001  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-nn 12317  df-2 12386  df-n0 12588  df-z 12675  df-uz 12947  df-fz 13621  df-fzo 13769  df-seq 14125  df-hash 14455  df-sets 17322  df-slot 17340  df-ndx 17352  df-base 17368  df-ress 17389  df-plusg 17421  df-0g 17592  df-gsum 17593  df-mre 17736  df-mrc 17737  df-acs 17739  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-submnd 18959  df-mulg 19258  df-cntz 19511  df-cmn 19976
This theorem is used by:  gsummpt2d  33592  elrgspnsubrunlem2  33791
  Copyright terms: Public domain W3C validator