Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  gsummulsubdishift2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem gsummulsubdishift2 33729
Description: Distribute a subtraction over an indexed sum, shift one of the resulting sums, and regroup terms. (Contributed by Thierry Arnoux, 15-Feb-2026.)
Hypotheses
Ref Expression
gsummulsubdishift.b 𝐵 = (Base‘𝑅)
gsummulsubdishift.p + = (+g‘𝑅)
gsummulsubdishift.m − = (-g‘𝑅)
gsummulsubdishift.t · = (.r‘𝑅)
gsummulsubdishift.r (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
gsummulsubdishift.a (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
gsummulsubdishift.c (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐵)
gsummulsubdishift.n (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
gsummulsubdishift.d (𝜑 → 𝐷:(0...𝑁)⟶𝐵)
gsummulsubdishift2.e (𝜑 → 𝐸 = (((𝐷‘0) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑁) · 𝐶)))
gsummulsubdishift2.f ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹 = (((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑘) · 𝐶)))
Assertion
Ref Expression
gsummulsubdishift2 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐴 − 𝐶)) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
Distinct variable groups:   − ,𝑘   · ,𝑘   𝐴,𝑘   𝐵,𝑘   𝐶,𝑘   𝐷,𝑘   𝑘,𝑁   𝑅,𝑘   𝜑,𝑘
Allowed substitution hints:   + (𝑘)   𝐸(𝑘)   𝐹(𝑘)

Proof of Theorem gsummulsubdishift2
StepHypRef Expression
1 gsummulsubdishift.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝑅)
2 gsummulsubdishift.t . . 3 · = (.r‘𝑅)
3 eqid 2763 . . 3 (invg‘𝑅) = (invg‘𝑅)
4 gsummulsubdishift.r . . 3 (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
5 eqid 2763 . . . 4 (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
64ringcmnd 20564 . . . 4 (𝜑 → 𝑅 ∈ CMnd)
7 ovexd 7486 . . . 4 (𝜑 → (0...𝑁) ∈ V)
8 gsummulsubdishift.d . . . 4 (𝜑 → 𝐷:(0...𝑁)⟶𝐵)
9 fzfid 14156 . . . . 5 (𝜑 → (0...𝑁) ∈ Fin)
10 fvexd 6931 . . . . 5 (𝜑 → (0g‘𝑅) ∈ V)
118, 9, 10fdmfifsupp 9404 . . . 4 (𝜑 → 𝐷 finSupp (0g‘𝑅))
121, 5, 6, 7, 8, 11gsumcl 20180 . . 3 (𝜑 → (𝑅 Σg 𝐷) ∈ 𝐵)
13 gsummulsubdishift.m . . . 4 − = (-g‘𝑅)
144ringgrpd 20520 . . . 4 (𝜑 → 𝑅 ∈ Grp)
15 gsummulsubdishift.c . . . 4 (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐵)
16 gsummulsubdishift.a . . . 4 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
171, 13, 14, 15, 16grpsubcld 33701 . . 3 (𝜑 → (𝐶 − 𝐴) ∈ 𝐵)
181, 2, 3, 4, 12, 17ringmneg2 20587 . 2 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · ((invg‘𝑅)‘(𝐶 − 𝐴))) = ((invg‘𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 − 𝐴))))
191, 13, 3grpinvsub 19282 . . . 4 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝐶 ∈ 𝐵 ∧ 𝐴 ∈ 𝐵) → ((invg‘𝑅)‘(𝐶 − 𝐴)) = (𝐴 − 𝐶))
2014, 15, 16, 19syl3anc 1399 . . 3 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘(𝐶 − 𝐴)) = (𝐴 − 𝐶))
2120oveq2d 7467 . 2 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · ((invg‘𝑅)‘(𝐶 − 𝐴))) = ((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐴 − 𝐶)))
22 gsummulsubdishift.p . . . . 5 + = (+g‘𝑅)
23 gsummulsubdishift.n . . . . 5 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
24 gsummulsubdishift2.e . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐸 = (((𝐷‘0) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑁) · 𝐶)))
2524fveq2d 6920 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘𝐸) = ((invg‘𝑅)‘(((𝐷‘0) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑁) · 𝐶))))
26 0elfz 13798 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ0 → 0 ∈ (0...𝑁))
2723, 26syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ (0...𝑁))
288, 27ffvelcdmd 7117 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐷‘0) ∈ 𝐵)
291, 2, 4, 28, 16ringcld 20535 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐷‘0) · 𝐴) ∈ 𝐵)
30 nn0fz0 13799 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ0 ↔ 𝑁 ∈ (0...𝑁))
3123, 30sylib 221 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑁 ∈ (0...𝑁))
328, 31ffvelcdmd 7117 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐷‘𝑁) ∈ 𝐵)
331, 2, 4, 32, 15ringcld 20535 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐷‘𝑁) · 𝐶) ∈ 𝐵)
341, 13, 3grpinvsub 19282 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Grp ∧ ((𝐷‘0) · 𝐴) ∈ 𝐵 ∧ ((𝐷‘𝑁) · 𝐶) ∈ 𝐵) → ((invg‘𝑅)‘(((𝐷‘0) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑁) · 𝐶))) = (((𝐷‘𝑁) · 𝐶) − ((𝐷‘0) · 𝐴)))
3514, 29, 33, 34syl3anc 1399 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘(((𝐷‘0) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑁) · 𝐶))) = (((𝐷‘𝑁) · 𝐶) − ((𝐷‘0) · 𝐴)))
3625, 35eqtrd 2798 . . . . 5 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘𝐸) = (((𝐷‘𝑁) · 𝐶) − ((𝐷‘0) · 𝐴)))
37 gsummulsubdishift2.f . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹 = (((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑘) · 𝐶)))
3837fveq2d 6920 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg‘𝑅)‘𝐹) = ((invg‘𝑅)‘(((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑘) · 𝐶))))
3914adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑅 ∈ Grp)
404adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑅 ∈ Ring)
418adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐷:(0...𝑁)⟶𝐵)
42 fzofzp1 13939 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → (𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁))
4342adantl 487 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁))
4441, 43ffvelcdmd 7117 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐷‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝐵)
4516adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐴 ∈ 𝐵)
461, 2, 40, 44, 45ringcld 20535 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ∈ 𝐵)
47 fzossfz 13853 . . . . . . . . . 10 (0..^𝑁) ⊆ (0...𝑁)
48 simpr 490 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (0..^𝑁))
4947, 48sselid 3911 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (0...𝑁))
5041, 49ffvelcdmd 7117 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐷‘𝑘) ∈ 𝐵)
5115adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐶 ∈ 𝐵)
521, 2, 40, 50, 51ringcld 20535 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝐷‘𝑘) · 𝐶) ∈ 𝐵)
531, 13, 3grpinvsub 19282 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Grp ∧ ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ∈ 𝐵 ∧ ((𝐷‘𝑘) · 𝐶) ∈ 𝐵) → ((invg‘𝑅)‘(((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑘) · 𝐶))) = (((𝐷‘𝑘) · 𝐶) − ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴)))
5439, 46, 52, 53syl3anc 1399 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg‘𝑅)‘(((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑘) · 𝐶))) = (((𝐷‘𝑘) · 𝐶) − ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴)))
5538, 54eqtrd 2798 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg‘𝑅)‘𝐹) = (((𝐷‘𝑘) · 𝐶) − ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴)))
561, 22, 13, 2, 4, 15, 16, 23, 8, 36, 55gsummulsubdishift1 33728 . . . 4 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 − 𝐴)) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) + ((invg‘𝑅)‘𝐸)))
5756fveq2d 6920 . . 3 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 − 𝐴))) = ((invg‘𝑅)‘((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) + ((invg‘𝑅)‘𝐸))))
584ringabld 20563 . . . 4 (𝜑 → 𝑅 ∈ Abel)
59 fzofi 14157 . . . . . 6 (0..^𝑁) ∈ Fin
6059a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (0..^𝑁) ∈ Fin)
611, 13, 39, 46, 52grpsubcld 33701 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑘) · 𝐶)) ∈ 𝐵)
6237, 61eqeltrd 2864 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹 ∈ 𝐵)
631, 3, 39, 62grpinvcld 19249 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg‘𝑅)‘𝐹) ∈ 𝐵)
6463ralrimiva 3158 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (0..^𝑁)((invg‘𝑅)‘𝐹) ∈ 𝐵)
651, 6, 60, 64gsummptcl 20232 . . . 4 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) ∈ 𝐵)
661, 13, 14, 29, 33grpsubcld 33701 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐷‘0) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑁) · 𝐶)) ∈ 𝐵)
6724, 66eqeltrd 2864 . . . . 5 (𝜑 → 𝐸 ∈ 𝐵)
681, 3, 14, 67grpinvcld 19249 . . . 4 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘𝐸) ∈ 𝐵)
691, 22, 3ablinvadd 20072 . . . 4 ((𝑅 ∈ Abel ∧ (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) ∈ 𝐵 ∧ ((invg‘𝑅)‘𝐸) ∈ 𝐵) → ((invg‘𝑅)‘((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) + ((invg‘𝑅)‘𝐸))) = (((invg‘𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)))) + ((invg‘𝑅)‘((invg‘𝑅)‘𝐸))))
7058, 65, 68, 69syl3anc 1399 . . 3 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) + ((invg‘𝑅)‘𝐸))) = (((invg‘𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)))) + ((invg‘𝑅)‘((invg‘𝑅)‘𝐸))))
7163fmpttd 7147 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)):(0..^𝑁)⟶𝐵)
7271, 60, 10fdmfifsupp 9404 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)) finSupp (0g‘𝑅))
731, 5, 3, 58, 60, 71, 72gsuminv 20211 . . . . 5 (𝜑 → (𝑅 Σg ((invg‘𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)))) = ((invg‘𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)))))
741, 3grpinvf 19247 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Grp → (invg‘𝑅):𝐵⟶𝐵)
7514, 74syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → (invg‘𝑅):𝐵⟶𝐵)
7675, 63cofmpt 7165 . . . . . . 7 (𝜑 → ((invg‘𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘((invg‘𝑅)‘𝐹))))
771, 3, 39, 62grpinvinvd 33700 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg‘𝑅)‘((invg‘𝑅)‘𝐹)) = 𝐹)
7877mpteq2dva 5204 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘((invg‘𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹))
7976, 78eqtrd 2798 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg‘𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹))
8079oveq2d 7467 . . . . 5 (𝜑 → (𝑅 Σg ((invg‘𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)))
8173, 80eqtr3d 2800 . . . 4 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)))
821, 3, 14, 67grpinvinvd 33700 . . . 4 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘((invg‘𝑅)‘𝐸)) = 𝐸)
8381, 82oveq12d 7469 . . 3 (𝜑 → (((invg‘𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)))) + ((invg‘𝑅)‘((invg‘𝑅)‘𝐸))) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
8457, 70, 833eqtrd 2802 . 2 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 − 𝐴))) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
8518, 21, 843eqtr3d 2806 1 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐴 − 𝐶)) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  Vcvv 3454   ↦ cmpt 5192   ∘ ccom 5662  ⟶wf 6562  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451  Fincfn 9011  0cc0 11239  1c1 11240   + caddc 11242  ℕ0cn0 12646  ...cfz 13679  ..^cfzo 13828  Basecbs 17431  +gcplusg 17472  .rcmulr 17473  0gc0g 17660   Σg cgsu 17661  Grpcgrp 19194  invgcminusg 19195  -gcsg 19196  Abelcabl 20046  Ringcrg 20510
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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316
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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-isom 6575  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-of 7725  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-supp 8215  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-2o 8515  df-er 8755  df-map 8887  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-fsupp 9392  df-oi 9541  df-card 10057  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-nn 12376  df-2 12445  df-n0 12647  df-z 12734  df-uz 13006  df-fz 13680  df-fzo 13829  df-seq 14185  df-hash 14516  df-sets 17386  df-slot 17404  df-ndx 17416  df-base 17432  df-ress 17453  df-plusg 17486  df-0g 17662  df-gsum 17663  df-mre 17806  df-mrc 17807  df-acs 17809  df-mgm 18866  df-sgrp 18958  df-mnd 18974  df-mhm 19028  df-submnd 19029  df-grp 19197  df-minusg 19198  df-sbg 19199  df-mulg 19328  df-ghm 19478  df-cntz 19582  df-cmn 20047  df-abl 20048  df-mgp 20412  df-rng 20426  df-ur 20459  df-ring 20512
This theorem is used by:  gsummulsubdishift2s  33731
  Copyright terms: Public domain W3C validator