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 30619
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 = (0g𝑊)
gsummpt2co.w (𝜑𝑊 ∈ CMnd)
gsummpt2co.a (𝜑𝐴 ∈ Fin)
gsummpt2co.e (𝜑𝐸𝑉)
gsummpt2co.1 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐶𝐵)
gsummpt2co.2 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐷𝐸)
gsummpt2co.3 𝐹 = (𝑥𝐴𝐷)
Assertion
Ref Expression
gsummpt2co (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥𝐴𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑦𝐸 ↦ (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 3911 . . . 4 𝑥(2nd𝑝) / 𝑥𝐶
2 gsummpt2co.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝑊)
3 gsummpt2co.z . . . 4 0 = (0g𝑊)
4 csbeq1a 3901 . . . 4 (𝑥 = (2nd𝑝) → 𝐶 = (2nd𝑝) / 𝑥𝐶)
5 gsummpt2co.w . . . 4 (𝜑𝑊 ∈ CMnd)
6 gsummpt2co.a . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ Fin)
7 ssidd 3994 . . . 4 (𝜑𝐵𝐵)
8 gsummpt2co.1 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐶𝐵)
9 elcnv 5746 . . . . . 6 (𝑝𝐹 ↔ ∃𝑧𝑥(𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧))
10 vex 3503 . . . . . . . . . 10 𝑧 ∈ V
11 vex 3503 . . . . . . . . . 10 𝑥 ∈ V
1210, 11op2ndd 7696 . . . . . . . . 9 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → (2nd𝑝) = 𝑥)
1312adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd𝑝) = 𝑥)
14 gsummpt2co.3 . . . . . . . . . . 11 𝐹 = (𝑥𝐴𝐷)
1514dmmptss 6094 . . . . . . . . . 10 dom 𝐹𝐴
1611, 10breldm 5776 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐹𝑧𝑥 ∈ dom 𝐹)
1715, 16sseldi 3969 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐹𝑧𝑥𝐴)
1817adantl 482 . . . . . . . 8 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → 𝑥𝐴)
1913, 18eqeltrd 2918 . . . . . . 7 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd𝑝) ∈ 𝐴)
2019exlimivv 1926 . . . . . 6 (∃𝑧𝑥(𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd𝑝) ∈ 𝐴)
219, 20sylbi 218 . . . . 5 (𝑝𝐹 → (2nd𝑝) ∈ 𝐴)
2221adantl 482 . . . 4 ((𝜑𝑝𝐹) → (2nd𝑝) ∈ 𝐴)
2314funmpt2 6393 . . . . . . 7 Fun 𝐹
24 funcnvcnv 6420 . . . . . . 7 (Fun 𝐹 → Fun 𝐹)
2523, 24ax-mp 5 . . . . . 6 Fun 𝐹
2625a1i 11 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → Fun 𝐹)
27 dfdm4 5763 . . . . . . . 8 dom 𝐹 = ran 𝐹
2814dmeqi 5772 . . . . . . . . 9 dom 𝐹 = dom (𝑥𝐴𝐷)
29 gsummpt2co.2 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐷𝐸)
3029ralrimiva 3187 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑥𝐴 𝐷𝐸)
31 dmmptg 6095 . . . . . . . . . 10 (∀𝑥𝐴 𝐷𝐸 → dom (𝑥𝐴𝐷) = 𝐴)
3230, 31syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (𝑥𝐴𝐷) = 𝐴)
3328, 32syl5eq 2873 . . . . . . . 8 (𝜑 → dom 𝐹 = 𝐴)
3427, 33syl5eqr 2875 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝐹 = 𝐴)
3534eleq2d 2903 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥 ∈ ran 𝐹𝑥𝐴))
3635biimpar 478 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ran 𝐹)
37 relcnv 5966 . . . . . 6 Rel 𝐹
38 fcnvgreu 30352 . . . . . 6 (((Rel 𝐹 ∧ Fun 𝐹) ∧ 𝑥 ∈ ran 𝐹) → ∃!𝑝 𝐹𝑥 = (2nd𝑝))
3937, 38mpanl1 696 . . . . 5 ((Fun 𝐹𝑥 ∈ ran 𝐹) → ∃!𝑝 𝐹𝑥 = (2nd𝑝))
4026, 36, 39syl2anc 584 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → ∃!𝑝 𝐹𝑥 = (2nd𝑝))
411, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 22, 40gsummptf1o 19019 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥𝐴𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑝𝐹(2nd𝑝) / 𝑥𝐶)))
4214rnmptss 6884 . . . . . . . 8 (∀𝑥𝐴 𝐷𝐸 → ran 𝐹𝐸)
4330, 42syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝐹𝐸)
44 dfcnv2 30356 . . . . . . 7 (ran 𝐹𝐸𝐹 = 𝑧𝐸 ({𝑧} × (𝐹 “ {𝑧})))
4543, 44syl 17 . . . . . 6 (𝜑𝐹 = 𝑧𝐸 ({𝑧} × (𝐹 “ {𝑧})))
4645mpteq1d 5152 . . . . 5 (𝜑 → (𝑝𝐹(2nd𝑝) / 𝑥𝐶) = (𝑝 𝑧𝐸 ({𝑧} × (𝐹 “ {𝑧})) ↦ (2nd𝑝) / 𝑥𝐶))
47 nfcv 2982 . . . . . 6 𝑧(2nd𝑝) / 𝑥𝐶
48 csbeq1 3890 . . . . . . . 8 ((2nd𝑝) = 𝑥(2nd𝑝) / 𝑥𝐶 = 𝑥 / 𝑥𝐶)
4912, 48syl 17 . . . . . . 7 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → (2nd𝑝) / 𝑥𝐶 = 𝑥 / 𝑥𝐶)
50 csbid 3900 . . . . . . 7 𝑥 / 𝑥𝐶 = 𝐶
5149, 50syl6eq 2877 . . . . . 6 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → (2nd𝑝) / 𝑥𝐶 = 𝐶)
5247, 1, 51mpomptxf 30359 . . . . 5 (𝑝 𝑧𝐸 ({𝑧} × (𝐹 “ {𝑧})) ↦ (2nd𝑝) / 𝑥𝐶) = (𝑧𝐸, 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)
5346, 52syl6eq 2877 . . . 4 (𝜑 → (𝑝𝐹(2nd𝑝) / 𝑥𝐶) = (𝑧𝐸, 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
5453oveq2d 7166 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑝𝐹(2nd𝑝) / 𝑥𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧𝐸, 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
55 gsummpt2co.e . . . 4 (𝜑𝐸𝑉)
56 mptfi 8817 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ Fin → (𝑥𝐴𝐷) ∈ Fin)
5714, 56eqeltrid 2922 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ Fin → 𝐹 ∈ Fin)
58 cnvfi 8800 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ Fin → 𝐹 ∈ Fin)
596, 57, 583syl 18 . . . . . 6 (𝜑𝐹 ∈ Fin)
60 imaexg 7613 . . . . . 6 (𝐹 ∈ Fin → (𝐹 “ {𝑧}) ∈ V)
6159, 60syl 17 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹 “ {𝑧}) ∈ V)
6261adantr 481 . . . 4 ((𝜑𝑧𝐸) → (𝐹 “ {𝑧}) ∈ V)
63 simpll 763 . . . . . 6 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝜑)
64 imassrn 5939 . . . . . . . . 9 (𝐹 “ {𝑧}) ⊆ ran 𝐹
6564, 27sseqtrri 4008 . . . . . . . 8 (𝐹 “ {𝑧}) ⊆ dom 𝐹
6665, 15sstri 3980 . . . . . . 7 (𝐹 “ {𝑧}) ⊆ 𝐴
6710, 11elimasn 5953 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↔ ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ 𝐹)
6867biimpi 217 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) → ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ 𝐹)
6968adantl 482 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ 𝐹)
7069, 67sylibr 235 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))
7166, 70sseldi 3969 . . . . . 6 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝑥𝐴)
7263, 71, 8syl2anc 584 . . . . 5 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝐶𝐵)
7372anasss 467 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))) → 𝐶𝐵)
74 df-br 5064 . . . . . . . . 9 (𝑧𝐹𝑥 ↔ ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ 𝐹)
7569, 74sylibr 235 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝑧𝐹𝑥)
7675anasss 467 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))) → 𝑧𝐹𝑥)
7776pm2.24d 154 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))) → (¬ 𝑧𝐹𝑥𝐶 = 0 ))
7877imp 407 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))) ∧ ¬ 𝑧𝐹𝑥) → 𝐶 = 0 )
7978anasss 467 . . . 4 ((𝜑 ∧ ((𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) ∧ ¬ 𝑧𝐹𝑥)) → 𝐶 = 0 )
802, 3, 5, 55, 62, 73, 59, 79gsum2d2 19030 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑧𝐸, 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))))
8141, 54, 803eqtrd 2865 . 2 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥𝐴𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))))
82 nfcv 2982 . . . 4 𝑧(𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶))
83 nfcv 2982 . . . 4 𝑦(𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
84 sneq 4574 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑧 → {𝑦} = {𝑧})
8584imaeq2d 5928 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑧 → (𝐹 “ {𝑦}) = (𝐹 “ {𝑧}))
8685mpteq1d 5152 . . . . 5 (𝑦 = 𝑧 → (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶) = (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
8786oveq2d 7166 . . . 4 (𝑦 = 𝑧 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
8882, 83, 87cbvmpt 5164 . . 3 (𝑦𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶))) = (𝑧𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
8988oveq2i 7161 . 2 (𝑊 Σg (𝑦𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)))) = (𝑊 Σg (𝑧𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))))
9081, 89syl6eqr 2879 1 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥𝐴𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑦𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 396   = wceq 1530  wex 1773  wcel 2107  wral 3143  ∃!wreu 3145  Vcvv 3500  csb 3887  wss 3940  {csn 4564  cop 4570   ciun 4917   class class class wbr 5063  cmpt 5143   × cxp 5552  ccnv 5553  dom cdm 5554  ran crn 5555  cima 5557  Rel wrel 5559  Fun wfun 6348  cfv 6354  (class class class)co 7150  cmpo 7152  2nd c2nd 7684  Fincfn 8503  Basecbs 16478  0gc0g 16708   Σg cgsu 16709  CMndccmn 18842
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 2798  ax-rep 5187  ax-sep 5200  ax-nul 5207  ax-pow 5263  ax-pr 5326  ax-un 7455  ax-cnex 10587  ax-resscn 10588  ax-1cn 10589  ax-icn 10590  ax-addcl 10591  ax-addrcl 10592  ax-mulcl 10593  ax-mulrcl 10594  ax-mulcom 10595  ax-addass 10596  ax-mulass 10597  ax-distr 10598  ax-i2m1 10599  ax-1ne0 10600  ax-1rid 10601  ax-rnegex 10602  ax-rrecex 10603  ax-cnre 10604  ax-pre-lttri 10605  ax-pre-lttrn 10606  ax-pre-ltadd 10607  ax-pre-mulgt0 10608
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2620  df-eu 2652  df-clab 2805  df-cleq 2819  df-clel 2898  df-nfc 2968  df-ne 3022  df-nel 3129  df-ral 3148  df-rex 3149  df-reu 3150  df-rmo 3151  df-rab 3152  df-v 3502  df-sbc 3777  df-csb 3888  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3956  df-pss 3958  df-nul 4296  df-if 4471  df-pw 4544  df-sn 4565  df-pr 4567  df-tp 4569  df-op 4571  df-uni 4838  df-int 4875  df-iun 4919  df-iin 4920  df-br 5064  df-opab 5126  df-mpt 5144  df-tr 5170  df-id 5459  df-eprel 5464  df-po 5473  df-so 5474  df-fr 5513  df-se 5514  df-we 5515  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-res 5566  df-ima 5567  df-pred 6147  df-ord 6193  df-on 6194  df-lim 6195  df-suc 6196  df-iota 6313  df-fun 6356  df-fn 6357  df-f 6358  df-f1 6359  df-fo 6360  df-f1o 6361  df-fv 6362  df-isom 6363  df-riota 7108  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-of 7403  df-om 7574  df-1st 7685  df-2nd 7686  df-supp 7827  df-wrecs 7943  df-recs 8004  df-rdg 8042  df-1o 8098  df-oadd 8102  df-er 8284  df-en 8504  df-dom 8505  df-sdom 8506  df-fin 8507  df-fsupp 8828  df-oi 8968  df-card 9362  df-pnf 10671  df-mnf 10672  df-xr 10673  df-ltxr 10674  df-le 10675  df-sub 10866  df-neg 10867  df-nn 11633  df-2 11694  df-n0 11892  df-z 11976  df-uz 12238  df-fz 12888  df-fzo 13029  df-seq 13365  df-hash 13686  df-ndx 16481  df-slot 16482  df-base 16484  df-sets 16485  df-ress 16486  df-plusg 16573  df-0g 16710  df-gsum 16711  df-mre 16852  df-mrc 16853  df-acs 16855  df-mgm 17847  df-sgrp 17896  df-mnd 17907  df-submnd 17952  df-mulg 18170  df-cntz 18392  df-cmn 18844
This theorem is referenced by:  gsummpt2d  30620
  Copyright terms: Public domain W3C validator