Theorem gsummptnn0fz 20100

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 1947	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑥(𝑆 < 𝑘 → 𝐶 = 0 )
3		nfv 1947	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘 𝑆 < 𝑥
4		nfcsb1v 3878	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶
5	4	nfeq1 2942	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0
6	3, 5	nfim 1929	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘(𝑆 < 𝑥 → ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶 = 0 )
7		breq2 5115	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → (𝑆 < 𝑘 ↔ 𝑆 < 𝑥))
8		csbeq1a 3868	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → 𝐶 = ⦋𝑥 / 𝑘⦌𝐶)
9	8	eqeq1d 2767	. . . . . 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 3309	. . . 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 4403	. . . . . . . . . . 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 2765	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶) = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶)
21	20	fvmpts 6997	. . . . . . . 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 2800	. . . . . 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 3179	. . 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 7109	. . . . 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 6899	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 ∈ V
35		nn0ex 12525	. . . . . 6 ⊢ ℕ0 ∈ V
36	34, 35	pm3.2i 476	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ∈ V ∧ ℕ0 ∈ V)
37		elmapg 8842	. . . . 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 13667	. . . . 5 ⊢ (0...𝑆) ⊆ ℕ0
42		resmpt 6041	. . . . 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 2774	. . 3 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑆) ↦ 𝐶) = ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ 𝐶) ↾ (0...𝑆))
45	29, 30, 31, 39, 40, 44	fsfnn0gsumfsffz 20097	. 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 1570   ∈ wcel 2146  ∀wral 3081  Vcvv 3457  ⦋csb 3854   ⊆ wss 3906   class class class wbr 5111   ↦ cmpt 5194   ↾ cres 5665  ⟶wf 6536  ‘cfv 6540  (class class class)co 7419   ↑_m cmap 8830  0cc0 11115   < clt 11258  ℕ₀cn0 12519  ...cfz 13551  Basecbs 17291  0_gc0g 17514   Σ_g cgsu 17515  CMndccmn 19894

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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-cnex 11171  ax-resscn 11172  ax-1cn 11173  ax-icn 11174  ax-addcl 11175  ax-addrcl 11176  ax-mulcl 11177  ax-mulrcl 11178  ax-mulcom 11179  ax-addass 11180  ax-mulass 11181  ax-distr 11182  ax-i2m1 11183  ax-1ne0 11184  ax-1rid 11185  ax-rnegex 11186  ax-rrecex 11187  ax-cnre 11188  ax-pre-lttri 11189  ax-pre-lttrn 11190  ax-pre-ltadd 11191  ax-pre-mulgt0 11192

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 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-om 7869  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-supp 8163  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-er 8700  df-map 8832  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-fin 8953  df-fsupp 9329  df-oi 9479  df-card 9941  df-pnf 11260  df-mnf 11261  df-xr 11262  df-ltxr 11263  df-le 11264  df-sub 11458  df-neg 11459  df-nn 12249  df-n0 12520  df-z 12607  df-uz 12879  df-fz 13552  df-fzo 13700  df-seq 14056  df-hash 14385  df-0g 17516  df-gsum 17517  df-mgm 18720  df-sgrp 18809  df-mnd 18825  df-cntz 19431  df-cmn 19896

This theorem is used by:  gsummptnn0fzfv  20101  telgsums  20107  gsummoncoe1  22518  pmatcollpwfi  22989  mp2pm2mplem4  23016