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 32171
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 3916 . . . 4 𝑥(2nd𝑝) / 𝑥𝐶
2 gsummpt2co.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝑊)
3 gsummpt2co.z . . . 4 0 = (0g𝑊)
4 csbeq1a 3905 . . . 4 (𝑥 = (2nd𝑝) → 𝐶 = (2nd𝑝) / 𝑥𝐶)
5 gsummpt2co.w . . . 4 (𝜑𝑊 ∈ CMnd)
6 gsummpt2co.a . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ Fin)
7 ssidd 4003 . . . 4 (𝜑𝐵𝐵)
8 gsummpt2co.1 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐶𝐵)
9 elcnv 5871 . . . . . 6 (𝑝𝐹 ↔ ∃𝑧𝑥(𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧))
10 vex 3479 . . . . . . . . . 10 𝑧 ∈ V
11 vex 3479 . . . . . . . . . 10 𝑥 ∈ V
1210, 11op2ndd 7973 . . . . . . . . 9 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → (2nd𝑝) = 𝑥)
1312adantr 482 . . . . . . . 8 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd𝑝) = 𝑥)
14 gsummpt2co.3 . . . . . . . . . . 11 𝐹 = (𝑥𝐴𝐷)
1514dmmptss 6232 . . . . . . . . . 10 dom 𝐹𝐴
1611, 10breldm 5903 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐹𝑧𝑥 ∈ dom 𝐹)
1715, 16sselid 3978 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐹𝑧𝑥𝐴)
1817adantl 483 . . . . . . . 8 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → 𝑥𝐴)
1913, 18eqeltrd 2834 . . . . . . 7 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd𝑝) ∈ 𝐴)
2019exlimivv 1936 . . . . . 6 (∃𝑧𝑥(𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd𝑝) ∈ 𝐴)
219, 20sylbi 216 . . . . 5 (𝑝𝐹 → (2nd𝑝) ∈ 𝐴)
2221adantl 483 . . . 4 ((𝜑𝑝𝐹) → (2nd𝑝) ∈ 𝐴)
2314funmpt2 6579 . . . . . . 7 Fun 𝐹
24 funcnvcnv 6607 . . . . . . 7 (Fun 𝐹 → Fun 𝐹)
2523, 24ax-mp 5 . . . . . 6 Fun 𝐹
2625a1i 11 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → Fun 𝐹)
27 dfdm4 5890 . . . . . . . 8 dom 𝐹 = ran 𝐹
2814dmeqi 5899 . . . . . . . . 9 dom 𝐹 = dom (𝑥𝐴𝐷)
29 gsummpt2co.2 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐷𝐸)
3029ralrimiva 3147 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑥𝐴 𝐷𝐸)
31 dmmptg 6233 . . . . . . . . . 10 (∀𝑥𝐴 𝐷𝐸 → dom (𝑥𝐴𝐷) = 𝐴)
3230, 31syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (𝑥𝐴𝐷) = 𝐴)
3328, 32eqtrid 2785 . . . . . . . 8 (𝜑 → dom 𝐹 = 𝐴)
3427, 33eqtr3id 2787 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝐹 = 𝐴)
3534eleq2d 2820 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥 ∈ ran 𝐹𝑥𝐴))
3635biimpar 479 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ran 𝐹)
37 relcnv 6095 . . . . . 6 Rel 𝐹
38 fcnvgreu 31867 . . . . . 6 (((Rel 𝐹 ∧ Fun 𝐹) ∧ 𝑥 ∈ ran 𝐹) → ∃!𝑝 𝐹𝑥 = (2nd𝑝))
3937, 38mpanl1 699 . . . . 5 ((Fun 𝐹𝑥 ∈ ran 𝐹) → ∃!𝑝 𝐹𝑥 = (2nd𝑝))
4026, 36, 39syl2anc 585 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → ∃!𝑝 𝐹𝑥 = (2nd𝑝))
411, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 22, 40gsummptf1o 19814 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥𝐴𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑝𝐹(2nd𝑝) / 𝑥𝐶)))
4214rnmptss 7109 . . . . . . . 8 (∀𝑥𝐴 𝐷𝐸 → ran 𝐹𝐸)
4330, 42syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝐹𝐸)
44 dfcnv2 31870 . . . . . . 7 (ran 𝐹𝐸𝐹 = 𝑧𝐸 ({𝑧} × (𝐹 “ {𝑧})))
4543, 44syl 17 . . . . . 6 (𝜑𝐹 = 𝑧𝐸 ({𝑧} × (𝐹 “ {𝑧})))
4645mpteq1d 5239 . . . . 5 (𝜑 → (𝑝𝐹(2nd𝑝) / 𝑥𝐶) = (𝑝 𝑧𝐸 ({𝑧} × (𝐹 “ {𝑧})) ↦ (2nd𝑝) / 𝑥𝐶))
47 nfcv 2904 . . . . . 6 𝑧(2nd𝑝) / 𝑥𝐶
48 csbeq1 3894 . . . . . . . 8 ((2nd𝑝) = 𝑥(2nd𝑝) / 𝑥𝐶 = 𝑥 / 𝑥𝐶)
4912, 48syl 17 . . . . . . 7 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → (2nd𝑝) / 𝑥𝐶 = 𝑥 / 𝑥𝐶)
50 csbid 3904 . . . . . . 7 𝑥 / 𝑥𝐶 = 𝐶
5149, 50eqtrdi 2789 . . . . . 6 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → (2nd𝑝) / 𝑥𝐶 = 𝐶)
5247, 1, 51mpomptxf 31875 . . . . 5 (𝑝 𝑧𝐸 ({𝑧} × (𝐹 “ {𝑧})) ↦ (2nd𝑝) / 𝑥𝐶) = (𝑧𝐸, 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)
5346, 52eqtrdi 2789 . . . 4 (𝜑 → (𝑝𝐹(2nd𝑝) / 𝑥𝐶) = (𝑧𝐸, 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
5453oveq2d 7412 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑝𝐹(2nd𝑝) / 𝑥𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧𝐸, 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
55 gsummpt2co.e . . . 4 (𝜑𝐸𝑉)
56 mptfi 9339 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ Fin → (𝑥𝐴𝐷) ∈ Fin)
5714, 56eqeltrid 2838 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ Fin → 𝐹 ∈ Fin)
58 cnvfi 9168 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ Fin → 𝐹 ∈ Fin)
596, 57, 583syl 18 . . . . . 6 (𝜑𝐹 ∈ Fin)
60 imaexg 7893 . . . . . 6 (𝐹 ∈ Fin → (𝐹 “ {𝑧}) ∈ V)
6159, 60syl 17 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹 “ {𝑧}) ∈ V)
6261adantr 482 . . . 4 ((𝜑𝑧𝐸) → (𝐹 “ {𝑧}) ∈ V)
63 simpll 766 . . . . . 6 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝜑)
64 imassrn 6063 . . . . . . . . 9 (𝐹 “ {𝑧}) ⊆ ran 𝐹
6564, 27sseqtrri 4017 . . . . . . . 8 (𝐹 “ {𝑧}) ⊆ dom 𝐹
6665, 15sstri 3989 . . . . . . 7 (𝐹 “ {𝑧}) ⊆ 𝐴
6710, 11elimasn 6080 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↔ ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ 𝐹)
6867biimpi 215 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) → ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ 𝐹)
6968adantl 483 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ 𝐹)
7069, 67sylibr 233 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))
7166, 70sselid 3978 . . . . . 6 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝑥𝐴)
7263, 71, 8syl2anc 585 . . . . 5 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝐶𝐵)
7372anasss 468 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))) → 𝐶𝐵)
74 df-br 5145 . . . . . . . . 9 (𝑧𝐹𝑥 ↔ ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ 𝐹)
7569, 74sylibr 233 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝑧𝐹𝑥)
7675anasss 468 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))) → 𝑧𝐹𝑥)
7776pm2.24d 151 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))) → (¬ 𝑧𝐹𝑥𝐶 = 0 ))
7877imp 408 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))) ∧ ¬ 𝑧𝐹𝑥) → 𝐶 = 0 )
7978anasss 468 . . . 4 ((𝜑 ∧ ((𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) ∧ ¬ 𝑧𝐹𝑥)) → 𝐶 = 0 )
802, 3, 5, 55, 62, 73, 59, 79gsum2d2 19825 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑧𝐸, 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))))
8141, 54, 803eqtrd 2777 . 2 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥𝐴𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))))
82 nfcv 2904 . . . 4 𝑧(𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶))
83 nfcv 2904 . . . 4 𝑦(𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
84 sneq 4634 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑧 → {𝑦} = {𝑧})
8584imaeq2d 6052 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑧 → (𝐹 “ {𝑦}) = (𝐹 “ {𝑧}))
8685mpteq1d 5239 . . . . 5 (𝑦 = 𝑧 → (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶) = (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
8786oveq2d 7412 . . . 4 (𝑦 = 𝑧 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
8882, 83, 87cbvmpt 5255 . . 3 (𝑦𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶))) = (𝑧𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
8988oveq2i 7407 . 2 (𝑊 Σg (𝑦𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)))) = (𝑊 Σg (𝑧𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))))
9081, 89eqtr4di 2791 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 397   = wceq 1542  wex 1782  wcel 2107  wral 3062  ∃!wreu 3375  Vcvv 3475  csb 3891  wss 3946  {csn 4624  cop 4630   ciun 4993   class class class wbr 5144  cmpt 5227   × cxp 5670  ccnv 5671  dom cdm 5672  ran crn 5673  cima 5675  Rel wrel 5677  Fun wfun 6529  cfv 6535  (class class class)co 7396  cmpo 7398  2nd c2nd 7961  Fincfn 8927  Basecbs 17131  0gc0g 17372   Σg cgsu 17373  CMndccmn 19632
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5281  ax-sep 5295  ax-nul 5302  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7712  ax-cnex 11153  ax-resscn 11154  ax-1cn 11155  ax-icn 11156  ax-addcl 11157  ax-addrcl 11158  ax-mulcl 11159  ax-mulrcl 11160  ax-mulcom 11161  ax-addass 11162  ax-mulass 11163  ax-distr 11164  ax-i2m1 11165  ax-1ne0 11166  ax-1rid 11167  ax-rnegex 11168  ax-rrecex 11169  ax-cnre 11170  ax-pre-lttri 11171  ax-pre-lttrn 11172  ax-pre-ltadd 11173  ax-pre-mulgt0 11174
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3776  df-csb 3892  df-dif 3949  df-un 3951  df-in 3953  df-ss 3963  df-pss 3965  df-nul 4321  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-op 4631  df-uni 4905  df-int 4947  df-iun 4995  df-iin 4996  df-br 5145  df-opab 5207  df-mpt 5228  df-tr 5262  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-se 5628  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6292  df-ord 6359  df-on 6360  df-lim 6361  df-suc 6362  df-iota 6487  df-fun 6537  df-fn 6538  df-f 6539  df-f1 6540  df-fo 6541  df-f1o 6542  df-fv 6543  df-isom 6544  df-riota 7352  df-ov 7399  df-oprab 7400  df-mpo 7401  df-of 7657  df-om 7843  df-1st 7962  df-2nd 7963  df-supp 8134  df-frecs 8253  df-wrecs 8284  df-recs 8358  df-rdg 8397  df-1o 8453  df-er 8691  df-en 8928  df-dom 8929  df-sdom 8930  df-fin 8931  df-fsupp 9350  df-oi 9492  df-card 9921  df-pnf 11237  df-mnf 11238  df-xr 11239  df-ltxr 11240  df-le 11241  df-sub 11433  df-neg 11434  df-nn 12200  df-2 12262  df-n0 12460  df-z 12546  df-uz 12810  df-fz 13472  df-fzo 13615  df-seq 13954  df-hash 14278  df-sets 17084  df-slot 17102  df-ndx 17114  df-base 17132  df-ress 17161  df-plusg 17197  df-0g 17374  df-gsum 17375  df-mre 17517  df-mrc 17518  df-acs 17520  df-mgm 18548  df-sgrp 18597  df-mnd 18613  df-submnd 18659  df-mulg 18936  df-cntz 19166  df-cmn 19634
This theorem is referenced by:  gsummpt2d  32172
  Copyright terms: Public domain W3C validator