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 33655
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 3870 . . . 4 Ⅎ𝑥⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶
2 gsummpt2co.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝑊)
3 gsummpt2co.z . . . 4 0 = (0g‘𝑊)
4 csbeq1a 3860 . . . 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 3931 . . . 4 (𝜑 → 𝐵 ⊆ 𝐵)
8 gsummpt2co.1 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐶 ∈ 𝐵)
9 elcnv 5853 . . . . . 6 (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↔ ∃𝑧∃𝑥(𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧))
10 vex 3454 . . . . . . . . . 10 𝑧 ∈ V
11 vex 3454 . . . . . . . . . 10 𝑥 ∈ V
1210, 11op2ndd 8012 . . . . . . . . 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 6242 . . . . . . . . . 10 dom 𝐹 ⊆ 𝐴
1611, 10breldm 5889 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐹𝑧 → 𝑥 ∈ dom 𝐹)
1715, 16sselid 3906 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐹𝑧 → 𝑥 ∈ 𝐴)
1817adantl 487 . . . . . . . 8 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → 𝑥 ∈ 𝐴)
1913, 18eqeltrd 2860 . . . . . . 7 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd ‘𝑝) ∈ 𝐴)
2019exlimivv 1964 . . . . . 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 6579 . . . . . . 7 Fun 𝐹
24 funcnvcnv 6607 . . . . . . 7 (Fun 𝐹 → Fun ◡◡𝐹)
2523, 24ax-mp 5 . . . . . 6 Fun ◡◡𝐹
2625a1i 11 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → Fun ◡◡𝐹)
27 dfdm4 5876 . . . . . . . 8 dom 𝐹 = ran ◡𝐹
2814dmeqi 5885 . . . . . . . . 9 dom 𝐹 = dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷)
29 gsummpt2co.2 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐷 ∈ 𝐸)
3029ralrimiva 3154 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐷 ∈ 𝐸)
31 dmmptg 6243 . . . . . . . . . 10 (∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐷 ∈ 𝐸 → dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷) = 𝐴)
3230, 31syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷) = 𝐴)
3328, 32eqtrid 2807 . . . . . . . 8 (𝜑 → dom 𝐹 = 𝐴)
3427, 33eqtr3id 2809 . . . . . . 7 (𝜑 → ran ◡𝐹 = 𝐴)
3534eleq2d 2846 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥 ∈ ran ◡𝐹 ↔ 𝑥 ∈ 𝐴))
3635biimpar 483 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ ran ◡𝐹)
37 relcnv 6099 . . . . . 6 Rel ◡𝐹
38 fcnvgreu 33313 . . . . . 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 20182 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶)))
4214rnmptss 7123 . . . . . . . 8 (∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐷 ∈ 𝐸 → ran 𝐹 ⊆ 𝐸)
4330, 42syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ 𝐸)
44 dfcnv2 33316 . . . . . . 7 (ran 𝐹 ⊆ 𝐸 → ◡𝐹 = ∪ 𝑧 ∈ 𝐸 ({𝑧} × (◡𝐹 “ {𝑧})))
4543, 44syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → ◡𝐹 = ∪ 𝑧 ∈ 𝐸 ({𝑧} × (◡𝐹 “ {𝑧})))
4645mpteq1d 5194 . . . . 5 (𝜑 → (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶) = (𝑝 ∈ ∪ 𝑧 ∈ 𝐸 ({𝑧} × (◡𝐹 “ {𝑧})) ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶))
47 nfcv 2922 . . . . . 6 Ⅎ𝑧⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶
48 csbeq1 3849 . . . . . . . 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 3859 . . . . . . 7 ⦋𝑥 / 𝑥⦌𝐶 = 𝐶
5149, 50eqtrdi 2811 . . . . . 6 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶 = 𝐶)
5247, 1, 51mpomptxf 33319 . . . . 5 (𝑝 ∈ ∪ 𝑧 ∈ 𝐸 ({𝑧} × (◡𝐹 “ {𝑧})) ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶) = (𝑧 ∈ 𝐸, 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)
5346, 52eqtrdi 2811 . . . 4 (𝜑 → (𝑝 ∈ ◡𝐹 ↦ ⦋(2nd ‘𝑝) / 𝑥⦌𝐶) = (𝑧 ∈ 𝐸, 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
5453oveq2d 7436 . . 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 9343 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ Fin → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐷) ∈ Fin)
5714, 56eqeltrid 2864 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ Fin → 𝐹 ∈ Fin)
58 cnvfi 9194 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ Fin → ◡𝐹 ∈ Fin)
596, 57, 583syl 19 . . . . . 6 (𝜑 → ◡𝐹 ∈ Fin)
60 imaexg 7925 . . . . . 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 6197 . . . . . . . . 9 (◡𝐹 “ {𝑧}) ⊆ ran ◡𝐹
6564, 27sseqtrri 3957 . . . . . . . 8 (◡𝐹 “ {𝑧}) ⊆ dom 𝐹
6665, 15sstri 3917 . . . . . . 7 (◡𝐹 “ {𝑧}) ⊆ 𝐴
6710, 11elimasn 6087 . . . . . . . . 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 3906 . . . . . 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 5103 . . . . . . . . 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 20193 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸, 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))))
8041, 54, 793eqtrd 2799 . 2 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))))
81 nfcv 2922 . . . 4 Ⅎ𝑧(𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶))
82 nfcv 2922 . . . 4 Ⅎ𝑦(𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
83 sneq 4590 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑧 → {𝑦} = {𝑧})
8483imaeq2d 6051 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑧 → (◡𝐹 “ {𝑦}) = (◡𝐹 “ {𝑧}))
8584mpteq1d 5194 . . . . 5 (𝑦 = 𝑧 → (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶) = (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
8685oveq2d 7436 . . . 4 (𝑦 = 𝑧 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
8781, 82, 86cbvmpt 5206 . . 3 (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶))) = (𝑧 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
8887oveq2i 7431 . 2 (𝑊 Σg (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)))) = (𝑊 Σg (𝑧 ∈ 𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))))
8980, 88eqtr4di 2813 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 1569  ∃wex 1811   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  ∃!wreu 3363  Vcvv 3450  ⦋csb 3846   ⊆ wss 3895  {csn 4584  ⟨cop 4834  ∪ ciun 4950   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185   × cxp 5648  ◡ccnv 5649  dom cdm 5650  ran crn 5651   “ cima 5653  Rel wrel 5655  Fun wfun 6532  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420   ∈ cmpo 7422  2nd c2nd 8000  Fincfn 8976  Basecbs 17392  0gc0g 17615   Σg cgsu 17616  CMndccmn 19999
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8180  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-2o 8480  df-er 8720  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-fsupp 9357  df-oi 9507  df-card 10023  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-nn 12339  df-2 12408  df-n0 12610  df-z 12697  df-uz 12969  df-fz 13643  df-fzo 13792  df-seq 14148  df-hash 14478  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-ress 17414  df-plusg 17446  df-0g 17617  df-gsum 17618  df-mre 17761  df-mrc 17762  df-acs 17764  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-submnd 18984  df-mulg 19283  df-cntz 19536  df-cmn 20001
This theorem is used by:  gsummpt2d  33656  elrgspnsubrunlem2  33855
  Copyright terms: Public domain W3C validator