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 30227
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 3707 . . . 4 𝑥(2nd𝑝) / 𝑥𝐶
2 gsummpt2co.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝑊)
3 gsummpt2co.z . . . 4 0 = (0g𝑊)
4 csbeq1a 3700 . . . 4 (𝑥 = (2nd𝑝) → 𝐶 = (2nd𝑝) / 𝑥𝐶)
5 gsummpt2co.w . . . 4 (𝜑𝑊 ∈ CMnd)
6 gsummpt2co.a . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ Fin)
7 ssidd 3784 . . . 4 (𝜑𝐵𝐵)
8 gsummpt2co.1 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐶𝐵)
9 elcnv 5467 . . . . . 6 (𝑝𝐹 ↔ ∃𝑧𝑥(𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧))
10 vex 3353 . . . . . . . . . 10 𝑧 ∈ V
11 vex 3353 . . . . . . . . . 10 𝑥 ∈ V
1210, 11op2ndd 7377 . . . . . . . . 9 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → (2nd𝑝) = 𝑥)
1312adantr 472 . . . . . . . 8 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd𝑝) = 𝑥)
14 gsummpt2co.3 . . . . . . . . . . 11 𝐹 = (𝑥𝐴𝐷)
1514dmmptss 5817 . . . . . . . . . 10 dom 𝐹𝐴
1611, 10breldm 5497 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐹𝑧𝑥 ∈ dom 𝐹)
1715, 16sseldi 3759 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐹𝑧𝑥𝐴)
1817adantl 473 . . . . . . . 8 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → 𝑥𝐴)
1913, 18eqeltrd 2844 . . . . . . 7 ((𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd𝑝) ∈ 𝐴)
2019exlimivv 2027 . . . . . 6 (∃𝑧𝑥(𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∧ 𝑥𝐹𝑧) → (2nd𝑝) ∈ 𝐴)
219, 20sylbi 208 . . . . 5 (𝑝𝐹 → (2nd𝑝) ∈ 𝐴)
2221adantl 473 . . . 4 ((𝜑𝑝𝐹) → (2nd𝑝) ∈ 𝐴)
2314funmpt2 6107 . . . . . . 7 Fun 𝐹
24 funcnvcnv 6134 . . . . . . 7 (Fun 𝐹 → Fun 𝐹)
2523, 24ax-mp 5 . . . . . 6 Fun 𝐹
2625a1i 11 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → Fun 𝐹)
27 dfdm4 5484 . . . . . . . 8 dom 𝐹 = ran 𝐹
2814dmeqi 5493 . . . . . . . . 9 dom 𝐹 = dom (𝑥𝐴𝐷)
29 gsummpt2co.2 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐷𝐸)
3029ralrimiva 3113 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑥𝐴 𝐷𝐸)
31 dmmptg 5818 . . . . . . . . . 10 (∀𝑥𝐴 𝐷𝐸 → dom (𝑥𝐴𝐷) = 𝐴)
3230, 31syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (𝑥𝐴𝐷) = 𝐴)
3328, 32syl5eq 2811 . . . . . . . 8 (𝜑 → dom 𝐹 = 𝐴)
3427, 33syl5eqr 2813 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝐹 = 𝐴)
3534eleq2d 2830 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥 ∈ ran 𝐹𝑥𝐴))
3635biimpar 469 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ran 𝐹)
37 relcnv 5685 . . . . . 6 Rel 𝐹
38 fcnvgreu 29921 . . . . . 6 (((Rel 𝐹 ∧ Fun 𝐹) ∧ 𝑥 ∈ ran 𝐹) → ∃!𝑝 𝐹𝑥 = (2nd𝑝))
3937, 38mpanl1 691 . . . . 5 ((Fun 𝐹𝑥 ∈ ran 𝐹) → ∃!𝑝 𝐹𝑥 = (2nd𝑝))
4026, 36, 39syl2anc 579 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → ∃!𝑝 𝐹𝑥 = (2nd𝑝))
411, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 22, 40gsummptf1o 18628 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥𝐴𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑝𝐹(2nd𝑝) / 𝑥𝐶)))
4214rnmptss 6582 . . . . . . . 8 (∀𝑥𝐴 𝐷𝐸 → ran 𝐹𝐸)
4330, 42syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝐹𝐸)
44 dfcnv2 29925 . . . . . . 7 (ran 𝐹𝐸𝐹 = 𝑧𝐸 ({𝑧} × (𝐹 “ {𝑧})))
4543, 44syl 17 . . . . . 6 (𝜑𝐹 = 𝑧𝐸 ({𝑧} × (𝐹 “ {𝑧})))
4645mpteq1d 4897 . . . . 5 (𝜑 → (𝑝𝐹(2nd𝑝) / 𝑥𝐶) = (𝑝 𝑧𝐸 ({𝑧} × (𝐹 “ {𝑧})) ↦ (2nd𝑝) / 𝑥𝐶))
47 nfcv 2907 . . . . . 6 𝑧(2nd𝑝) / 𝑥𝐶
48 csbeq1 3694 . . . . . . . 8 ((2nd𝑝) = 𝑥(2nd𝑝) / 𝑥𝐶 = 𝑥 / 𝑥𝐶)
4912, 48syl 17 . . . . . . 7 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → (2nd𝑝) / 𝑥𝐶 = 𝑥 / 𝑥𝐶)
50 csbid 3699 . . . . . . 7 𝑥 / 𝑥𝐶 = 𝐶
5149, 50syl6eq 2815 . . . . . 6 (𝑝 = ⟨𝑧, 𝑥⟩ → (2nd𝑝) / 𝑥𝐶 = 𝐶)
5247, 1, 51mpt2mptxf 29926 . . . . 5 (𝑝 𝑧𝐸 ({𝑧} × (𝐹 “ {𝑧})) ↦ (2nd𝑝) / 𝑥𝐶) = (𝑧𝐸, 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)
5346, 52syl6eq 2815 . . . 4 (𝜑 → (𝑝𝐹(2nd𝑝) / 𝑥𝐶) = (𝑧𝐸, 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
5453oveq2d 6858 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑝𝐹(2nd𝑝) / 𝑥𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧𝐸, 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
55 gsummpt2co.e . . . 4 (𝜑𝐸𝑉)
56 mptfi 8472 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ Fin → (𝑥𝐴𝐷) ∈ Fin)
5714, 56syl5eqel 2848 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ Fin → 𝐹 ∈ Fin)
58 cnvfi 8455 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ Fin → 𝐹 ∈ Fin)
596, 57, 583syl 18 . . . . . 6 (𝜑𝐹 ∈ Fin)
60 imaexg 7301 . . . . . 6 (𝐹 ∈ Fin → (𝐹 “ {𝑧}) ∈ V)
6159, 60syl 17 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹 “ {𝑧}) ∈ V)
6261adantr 472 . . . 4 ((𝜑𝑧𝐸) → (𝐹 “ {𝑧}) ∈ V)
63 simpll 783 . . . . . 6 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝜑)
64 imassrn 5659 . . . . . . . . 9 (𝐹 “ {𝑧}) ⊆ ran 𝐹
6564, 27sseqtr4i 3798 . . . . . . . 8 (𝐹 “ {𝑧}) ⊆ dom 𝐹
6665, 15sstri 3770 . . . . . . 7 (𝐹 “ {𝑧}) ⊆ 𝐴
6710, 11elimasn 5672 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↔ ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ 𝐹)
6867biimpi 207 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) → ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ 𝐹)
6968adantl 473 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ 𝐹)
7069, 67sylibr 225 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))
7166, 70sseldi 3759 . . . . . 6 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝑥𝐴)
7263, 71, 8syl2anc 579 . . . . 5 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝐶𝐵)
7372anasss 458 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))) → 𝐶𝐵)
74 df-br 4810 . . . . . . . . 9 (𝑧𝐹𝑥 ↔ ⟨𝑧, 𝑥⟩ ∈ 𝐹)
7569, 74sylibr 225 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧𝐸) ∧ 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) → 𝑧𝐹𝑥)
7675anasss 458 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))) → 𝑧𝐹𝑥)
7776pm2.24d 148 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))) → (¬ 𝑧𝐹𝑥𝐶 = 0 ))
7877imp 395 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}))) ∧ ¬ 𝑧𝐹𝑥) → 𝐶 = 0 )
7978anasss 458 . . . 4 ((𝜑 ∧ ((𝑧𝐸𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧})) ∧ ¬ 𝑧𝐹𝑥)) → 𝐶 = 0 )
802, 3, 5, 55, 62, 73, 59, 79gsum2d2 18639 . . 3 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑧𝐸, 𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))))
8141, 54, 803eqtrd 2803 . 2 (𝜑 → (𝑊 Σg (𝑥𝐴𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑧𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))))
82 nfcv 2907 . . . 4 𝑧(𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶))
83 nfcv 2907 . . . 4 𝑦(𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
84 sneq 4344 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑧 → {𝑦} = {𝑧})
8584imaeq2d 5648 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑧 → (𝐹 “ {𝑦}) = (𝐹 “ {𝑧}))
8685mpteq1d 4897 . . . . 5 (𝑦 = 𝑧 → (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶) = (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))
8786oveq2d 6858 . . . 4 (𝑦 = 𝑧 → (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)) = (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
8882, 83, 87cbvmpt 4908 . . 3 (𝑦𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶))) = (𝑧𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶)))
8988oveq2i 6853 . 2 (𝑊 Σg (𝑦𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑦}) ↦ 𝐶)))) = (𝑊 Σg (𝑧𝐸 ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑧}) ↦ 𝐶))))
9081, 89syl6eqr 2817 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 384   = wceq 1652  wex 1874  wcel 2155  wral 3055  ∃!wreu 3057  Vcvv 3350  csb 3691  wss 3732  {csn 4334  cop 4340   ciun 4676   class class class wbr 4809  cmpt 4888   × cxp 5275  ccnv 5276  dom cdm 5277  ran crn 5278  cima 5280  Rel wrel 5282  Fun wfun 6062  cfv 6068  (class class class)co 6842  cmpt2 6844  2nd c2nd 7365  Fincfn 8160  Basecbs 16130  0gc0g 16366   Σg cgsu 16367  CMndccmn 18459
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4930  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-inf2 8753  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-int 4634  df-iun 4678  df-iin 4679  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-se 5237  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-isom 6077  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-of 7095  df-om 7264  df-1st 7366  df-2nd 7367  df-supp 7498  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-1o 7764  df-oadd 7768  df-er 7947  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-fin 8164  df-fsupp 8483  df-oi 8622  df-card 9016  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-nn 11275  df-2 11335  df-n0 11539  df-z 11625  df-uz 11887  df-fz 12534  df-fzo 12674  df-seq 13009  df-hash 13322  df-ndx 16133  df-slot 16134  df-base 16136  df-sets 16137  df-ress 16138  df-plusg 16227  df-0g 16368  df-gsum 16369  df-mre 16512  df-mrc 16513  df-acs 16515  df-mgm 17508  df-sgrp 17550  df-mnd 17561  df-submnd 17602  df-mulg 17808  df-cntz 18013  df-cmn 18461
This theorem is referenced by:  gsummpt2d  30228
  Copyright terms: Public domain W3C validator