Theorem gsummptnn0fz 20209

Description: A final group sum over a function over the nonnegative integers (given as mapping) is equal to a final group sum over a finite interval of nonnegative integers. (Contributed by AV, 10-Oct-2019.) (Revised by AV, 3-Jul-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
gsummptnn0fz.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
gsummptnn0fz.0	⊢ 0 = (0g‘𝐺)
gsummptnn0fz.g	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ CMnd)
gsummptnn0fz.f	⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ0 𝐶 ∈ 𝐵)
gsummptnn0fz.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℕ0)
gsummptnn0fz.u	⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ0 (𝑆 < 𝑘 → 𝐶 = 0 ))

Assertion

Ref	Expression
gsummptnn0fz	⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)) = (𝐺 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑆) ↦ 𝐶)))

Distinct variable groups:   𝐵,𝑘   𝑆,𝑘   0 ,𝑘

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝐶(𝑘)   𝐺(𝑘)

Proof of Theorem gsummptnn0fz

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		gsummptnn0fz.u	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ0 (𝑆 < 𝑘 → 𝐶 = 0 ))
2		nfv 1946	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑥(𝑆 < 𝑘 → 𝐶 = 0 )
3		nfv 1946	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘 𝑆 < 𝑥
4		nfcsb1v 3871	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶
5	4	nfeq1 2937	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0
6	3, 5	nfim 1928	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘(𝑆 < 𝑥 → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 )
7		breq2 5106	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → (𝑆 < 𝑘 ↔ 𝑆 < 𝑥))
8		csbeq1a 3861	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → 𝐶 = ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶)
9	8	eqeq1d 2762	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → (𝐶 = 0 ↔ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 ))
10	7, 9	imbi12d 347	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → ((𝑆 < 𝑘 → 𝐶 = 0 ) ↔ (𝑆 < 𝑥 → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 )))
11	2, 6, 10	cbvralw 3304	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ0 (𝑆 < 𝑘 → 𝐶 = 0 ) ↔ ∀𝑥 ∈ ℕ0 (𝑆 < 𝑥 → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 ))
12	1, 11	sylib 221	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℕ0 (𝑆 < 𝑥 → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 ))
13		simpr 490	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → 𝑥 ∈ ℕ0)
14		gsummptnn0fz.f	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ0 𝐶 ∈ 𝐵)
15	14	anim1ci 628	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ ℕ0 ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ0 𝐶 ∈ 𝐵))
16		rspcsbela 4395	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 ∈ ℕ0 ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ0 𝐶 ∈ 𝐵) → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 ∈ 𝐵)
17	15, 16	syl 18	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 ∈ 𝐵)
18	13, 17	jca 521	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ ℕ0 ∧ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 ∈ 𝐵))
19	18	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 ) → (𝑥 ∈ ℕ0 ∧ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 ∈ 𝐵))
20		eqid 2760	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶) = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)
21	20	fvmpts 7002	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℕ0 ∧ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 ∈ 𝐵) → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)‘𝑥) = ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶)
22	19, 21	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 ) → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)‘𝑥) = ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶)
23		simpr 490	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 ) → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 )
24	22, 23	eqtrd 2795	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 ) → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)‘𝑥) = 0 )
25	24	ex 418	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → (⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)‘𝑥) = 0 ))
26	25	imim2d 58	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → ((𝑆 < 𝑥 → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 ) → (𝑆 < 𝑥 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)‘𝑥) = 0 )))
27	26	ralimdva 3174	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∀𝑥 ∈ ℕ0 (𝑆 < 𝑥 → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 ) → ∀𝑥 ∈ ℕ0 (𝑆 < 𝑥 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)‘𝑥) = 0 )))
28	12, 27	mpd 16	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℕ0 (𝑆 < 𝑥 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)‘𝑥) = 0 ))
29		gsummptnn0fz.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
30		gsummptnn0fz.0	. . 3 ⊢ 0 = (0g‘𝐺)
31		gsummptnn0fz.g	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ CMnd)
32	20	fmpt 7115	. . . . 5 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ0 𝐶 ∈ 𝐵 ↔ (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶):ℕ0⟶𝐵)
33	14, 32	sylib 221	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶):ℕ0⟶𝐵)
34	29	fvexi 6904	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 ∈ V
35		nn0ex 12619	. . . . . 6 ⊢ ℕ0 ∈ V
36	34, 35	pm3.2i 476	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ∈ V ∧ ℕ0 ∈ V)
37		elmapg 8867	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ V ∧ ℕ0 ∈ V) → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶) ∈ (𝐵 ↑m ℕ0) ↔ (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶):ℕ0⟶𝐵))
38	36, 37	mp1i 14	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶) ∈ (𝐵 ↑m ℕ0) ↔ (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶):ℕ0⟶𝐵))
39	33, 38	mpbird 260	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶) ∈ (𝐵 ↑m ℕ0))
40		gsummptnn0fz.s	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℕ0)
41		fz0ssnn0 13763	. . . . 5 ⊢ (0...𝑆) ⊆ ℕ0
42		resmpt 6031	. . . . 5 ⊢ ((0...𝑆) ⊆ ℕ0 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶) ↾ (0...𝑆)) = (𝑘 ∈ (0...𝑆) ↦ 𝐶))
43	41, 42	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶) ↾ (0...𝑆)) = (𝑘 ∈ (0...𝑆) ↦ 𝐶)
44	43	eqcomi 2769	. . 3 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑆) ↦ 𝐶) = ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶) ↾ (0...𝑆))
45	29, 30, 31, 39, 40, 44	fsfnn0gsumfsffz 20206	. 2 ⊢ (𝜑 → (∀𝑥 ∈ ℕ0 (𝑆 < 𝑥 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)‘𝑥) = 0 ) → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)) = (𝐺 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑆) ↦ 𝐶))))
46	28, 45	mpd 16	1 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)) = (𝐺 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑆) ↦ 𝐶)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  Vcvv 3450  ⦋csb 3847   ⊆ wss 3896   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185   ↾ cres 5653  ⟶wf 6539  ‘cfv 6543  (class class class)co 7424   ↑_m cmap 8855  0cc0 11207   < clt 11350  ℕ₀cn0 12613  ...cfz 13646  Basecbs 17396  0_gc0g 17619   Σ_g cgsu 17620  CMndccmn 20003

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 5327  ax-pr 5391  ax-un 7755  ax-cnex 11263  ax-resscn 11264  ax-1cn 11265  ax-icn 11266  ax-addcl 11267  ax-addrcl 11268  ax-mulcl 11269  ax-mulrcl 11270  ax-mulcom 11271  ax-addass 11272  ax-mulass 11273  ax-distr 11274  ax-i2m1 11275  ax-1ne0 11276  ax-1rid 11277  ax-rnegex 11278  ax-rrecex 11279  ax-cnre 11280  ax-pre-lttri 11281  ax-pre-lttrn 11282  ax-pre-ltadd 11283  ax-pre-mulgt0 11284

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 3848  df-ss 3897  df-pss 4013  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-nul 4278  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-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6307  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6497  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7381  df-ov 7427  df-oprab 7428  df-mpo 7429  df-om 7882  df-1st 8005  df-2nd 8006  df-supp 8185  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8387  df-rdg 8426  df-1o 8484  df-er 8725  df-map 8857  df-en 8982  df-dom 8983  df-sdom 8984  df-fin 8985  df-fsupp 9362  df-oi 9511  df-card 10027  df-pnf 11352  df-mnf 11353  df-xr 11354  df-ltxr 11355  df-le 11356  df-sub 11550  df-neg 11551  df-nn 12343  df-n0 12614  df-z 12701  df-uz 12973  df-fz 13647  df-fzo 13796  df-seq 14152  df-hash 14482  df-0g 17621  df-gsum 17622  df-mgm 18825  df-sgrp 18917  df-mnd 18933  df-cntz 19540  df-cmn 20005

This theorem is used by:  gsummptnn0fzfv  20210  telgsums  20216  gsummoncoe1  22635  pmatcollpwfi  23109  mp2pm2mplem4  23136