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 33685
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 3875 . . . 4 Ⅎ𝑥⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶
2 gsummpt2co.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝑊)
3 gsummpt2co.z . . . 4 0 = (0g‘𝑊)
4 csbeq1a 3865 . . . 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 3936 . . . 4 (𝜑 → 𝐵 ⊆ 𝐵)
8 gsummpt2co.1 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐶 ∈ 𝐵)
9 elcnv 5862 . . . . . 6 (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↔ ∃𝑧∃𝑥(𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧))
10 vex 3458 . . . . . . . . . 10 𝑧 ∈ V
11 vex 3458 . . . . . . . . . 10 𝑥 ∈ V
1210, 11op2ndd 8039 . . . . . . . . 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 6256 . . . . . . . . . 10 dom 𝐹 ⊆ 𝐴
1611, 10breldm 5898 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐹𝑧 → 𝑥 ∈ dom 𝐹)
1715, 16sselid 3911 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐹𝑧 → 𝑥 ∈ 𝐴)
1817adantl 487 . . . . . . . 8 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → 𝑥 ∈ 𝐴)
1913, 18eqeltrd 2864 . . . . . . 7 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd ‘𝑝) ∈ 𝐴)
2019exlimivv 1967 . . . . . 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 6602 . . . . . . 7 Fun 𝐹
24 funcnvcnv 6632 . . . . . . 7 (Fun 𝐹 → Fun ◡◡𝐹)
2523, 24ax-mp 5 . . . . . 6 Fun ◡◡𝐹
2625a1i 11 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → Fun ◡◡𝐹)
27 dfdm4 5885 . . . . . . . 8 dom 𝐹 = ran ◡𝐹
2814dmeqi 5894 . . . . . . . . 9 dom 𝐹 = dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷)
29 gsummpt2co.2 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐷 ∈ 𝐸)
3029ralrimiva 3158 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐷 ∈ 𝐸)
31 dmmptg 6257 . . . . . . . . . 10 (∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐷 ∈ 𝐸 → dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷) = 𝐴)
3230, 31syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷) = 𝐴)
3328, 32eqtrid 2810 . . . . . . . 8 (𝜑 → dom 𝐹 = 𝐴)
3427, 33eqtr3id 2812 . . . . . . 7 (𝜑 → ran ◡𝐹 = 𝐴)
3534eleq2d 2850 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥 ∈ ran ◡𝐹 ↔ 𝑥 ∈ 𝐴))
3635biimpar 483 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ ran ◡𝐹)
37 relcnv 6113 . . . . . 6 Rel ◡𝐹
38 fcnvgreu 33341 . . . . . 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 20210 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶)))
4214rnmptss 7150 . . . . . . . 8 (∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐷 ∈ 𝐸 → ran 𝐹 ⊆ 𝐸)
4330, 42syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ 𝐸)
44 dfcnv2 33343 . . . . . . 7 (ran 𝐹 ⊆ 𝐸 → ◡𝐹 = ∪ 𝑧 ∈ 𝐸 ({𝑧} × (◡𝐹 “ {𝑧})))
4543, 44syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → ◡𝐹 = ∪ 𝑧 ∈ 𝐸 ({𝑧} × (◡𝐹 “ {𝑧})))
4645mpteq1d 5199 . . . . 5 (𝜑 → (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶) = (𝑝 ∈ ∪ 𝑧 ∈ 𝐸 ({𝑧} × (◡𝐹 “ {𝑧})) ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶))
47 nfcv 2926 . . . . . 6 Ⅎ𝑧⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶
48 csbeq1 3854 . . . . . . . 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 3864 . . . . . . 7 ⦋𝑥 / 𝑥⦌𝐶 = 𝐶
5149, 50eqtrdi 2814 . . . . . 6 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶 = 𝐶)
5247, 1, 51mpomptxf 33346 . . . . 5 (𝑝 ∈ ∪ 𝑧 ∈ 𝐸 ({𝑧} × (◡𝐹 “ {𝑧})) ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶) = (𝑧 ∈ 𝐸, 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)
5346, 52eqtrdi 2814 . . . 4 (𝜑 → (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶) = (𝑧 ∈ 𝐸, 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
5453oveq2d 7462 . . 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 9371 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ Fin → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷) ∈ Fin)
5714, 56eqeltrid 2868 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ Fin → 𝐹 ∈ Fin)
58 cnvfi 9222 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ Fin → ◡𝐹 ∈ Fin)
596, 57, 583syl 19 . . . . . 6 (𝜑 → ◡𝐹 ∈ Fin)
60 imaexg 7952 . . . . . 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 6211 . . . . . . . . 9 (◡𝐹 “ {𝑧}) ⊆ ran ◡𝐹
6564, 27sseqtrri 3962 . . . . . . . 8 (◡𝐹 “ {𝑧}) ⊆ dom 𝐹
6665, 15sstri 3922 . . . . . . 7 (◡𝐹 “ {𝑧}) ⊆ 𝐴
6710, 11elimasn 6101 . . . . . . . . 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 3911 . . . . . 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 5107 . . . . . . . . 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 20221 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸, 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))))
8041, 54, 793eqtrd 2802 . 2 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))))
81 nfcv 2926 . . . 4 Ⅎ𝑧(𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶))
82 nfcv 2926 . . . 4 Ⅎ𝑦(𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
83 sneq 4594 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑧 → {𝑦} = {𝑧})
8483imaeq2d 6065 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑧 → (◡𝐹 “ {𝑦}) = (◡𝐹 “ {𝑧}))
8584mpteq1d 5199 . . . . 5 (𝑦 = 𝑧 → (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶) = (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
8685oveq2d 7462 . . . 4 (𝑦 = 𝑧 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
8781, 82, 86cbvmpt 5211 . . 3 (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶))) = (𝑧 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
8887oveq2i 7457 . 2 (𝑊 Σg (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)))) = (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))))
8980, 88eqtr4di 2816 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 2147  ∀wral 3080  ∃!wreu 3367  Vcvv 3454  ⦋csb 3851   ⊆ wss 3900  {csn 4588  ⟨cop 4838  ∪ ciun 4954   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5190   × cxp 5654  ◡ccnv 5655  dom cdm 5656  ran crn 5657   “ cima 5659  Rel wrel 5661  Fun wfun 6555  ‘cfv 6561  (class class class)co 7446   ∈ cmpo 7448  2nd c2nd 8027  Fincfn 9004  Basecbs 17419  0gc0g 17642   Σg cgsu 17643  CMndccmn 20027
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 5236  ax-sep 5253  ax-nul 5264  ax-pow 5332  ax-pr 5396  ax-un 7778  ax-cnex 11286  ax-resscn 11287  ax-1cn 11288  ax-icn 11289  ax-addcl 11290  ax-addrcl 11291  ax-mulcl 11292  ax-mulrcl 11293  ax-mulcom 11294  ax-addass 11295  ax-mulass 11296  ax-distr 11297  ax-i2m1 11298  ax-1ne0 11299  ax-1rid 11300  ax-rnegex 11301  ax-rrecex 11302  ax-cnre 11303  ax-pre-lttri 11304  ax-pre-lttrn 11305  ax-pre-ltadd 11306  ax-pre-mulgt0 11307
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-iin 4957  df-br 5107  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5551  df-eprel 5556  df-po 5564  df-so 5565  df-fr 5609  df-se 5610  df-we 5611  df-xp 5662  df-rel 5663  df-cnv 5664  df-co 5665  df-dm 5666  df-rn 5667  df-res 5668  df-ima 5669  df-pred 6325  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6515  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7403  df-ov 7449  df-oprab 7450  df-mpo 7451  df-of 7720  df-om 7905  df-1st 8028  df-2nd 8029  df-supp 8208  df-frecs 8330  df-wrecs 8361  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8507  df-2o 8508  df-er 8748  df-en 9005  df-dom 9006  df-sdom 9007  df-fin 9008  df-fsupp 9385  df-oi 9534  df-card 10050  df-pnf 11375  df-mnf 11376  df-xr 11377  df-ltxr 11378  df-le 11379  df-sub 11573  df-neg 11574  df-nn 12366  df-2 12435  df-n0 12637  df-z 12724  df-uz 12996  df-fz 13670  df-fzo 13819  df-seq 14175  df-hash 14505  df-sets 17374  df-slot 17392  df-ndx 17404  df-base 17420  df-ress 17441  df-plusg 17473  df-0g 17644  df-gsum 17645  df-mre 17788  df-mrc 17789  df-acs 17791  df-mgm 18848  df-sgrp 18940  df-mnd 18956  df-submnd 19011  df-mulg 19310  df-cntz 19564  df-cmn 20029
This theorem is used by:  gsummpt2d  33686  elrgspnsubrunlem2  33885
  Copyright terms: Public domain W3C validator