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 33630
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 2760 . . 3 (invg‘𝑅) = (invg‘𝑅)
4 gsummulsubdishift.r . . 3 (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
5 eqid 2760 . . . 4 (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
64ringcmnd 20513 . . . 4 (𝜑 → 𝑅 ∈ CMnd)
7 ovexd 7455 . . . 4 (𝜑 → (0...𝑁) ∈ V)
8 gsummulsubdishift.d . . . 4 (𝜑 → 𝐷:(0...𝑁)⟶𝐵)
9 fzfid 14116 . . . . 5 (𝜑 → (0...𝑁) ∈ Fin)
10 fvexd 6900 . . . . 5 (𝜑 → (0g‘𝑅) ∈ V)
118, 9, 10fdmfifsupp 9367 . . . 4 (𝜑 → 𝐷 finSupp (0g‘𝑅))
121, 5, 6, 7, 8, 11gsumcl 20129 . . 3 (𝜑 → (𝑅 Σg 𝐷) ∈ 𝐵)
13 gsummulsubdishift.m . . . 4 − = (-g‘𝑅)
144ringgrpd 20469 . . . 4 (𝜑 → 𝑅 ∈ Grp)
15 gsummulsubdishift.c . . . 4 (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐵)
16 gsummulsubdishift.a . . . 4 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
171, 13, 14, 15, 16grpsubcld 33602 . . 3 (𝜑 → (𝐶 − 𝐴) ∈ 𝐵)
181, 2, 3, 4, 12, 17ringmneg2 20536 . 2 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · ((invg‘𝑅)‘(𝐶 − 𝐴))) = ((invg‘𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 − 𝐴))))
191, 13, 3grpinvsub 19232 . . . 4 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝐶 ∈ 𝐵 ∧ 𝐴 ∈ 𝐵) → ((invg‘𝑅)‘(𝐶 − 𝐴)) = (𝐴 − 𝐶))
2014, 15, 16, 19syl3anc 1398 . . 3 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘(𝐶 − 𝐴)) = (𝐴 − 𝐶))
2120oveq2d 7436 . 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 6889 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘𝐸) = ((invg‘𝑅)‘(((𝐷‘0) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑁) · 𝐶))))
26 0elfz 13758 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ0 → 0 ∈ (0...𝑁))
2723, 26syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ (0...𝑁))
288, 27ffvelcdmd 7085 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐷‘0) ∈ 𝐵)
291, 2, 4, 28, 16ringcld 20484 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐷‘0) · 𝐴) ∈ 𝐵)
30 nn0fz0 13759 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ0 ↔ 𝑁 ∈ (0...𝑁))
3123, 30sylib 221 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑁 ∈ (0...𝑁))
328, 31ffvelcdmd 7085 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐷‘𝑁) ∈ 𝐵)
331, 2, 4, 32, 15ringcld 20484 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐷‘𝑁) · 𝐶) ∈ 𝐵)
341, 13, 3grpinvsub 19232 . . . . . . 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 1398 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘(((𝐷‘0) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑁) · 𝐶))) = (((𝐷‘𝑁) · 𝐶) − ((𝐷‘0) · 𝐴)))
3625, 35eqtrd 2795 . . . . 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 6889 . . . . . 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 13899 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → (𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁))
4342adantl 487 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁))
4441, 43ffvelcdmd 7085 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐷‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝐵)
4516adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐴 ∈ 𝐵)
461, 2, 40, 44, 45ringcld 20484 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ∈ 𝐵)
47 fzossfz 13813 . . . . . . . . . 10 (0..^𝑁) ⊆ (0...𝑁)
48 simpr 490 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (0..^𝑁))
4947, 48sselid 3906 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (0...𝑁))
5041, 49ffvelcdmd 7085 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐷‘𝑘) ∈ 𝐵)
5115adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐶 ∈ 𝐵)
521, 2, 40, 50, 51ringcld 20484 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝐷‘𝑘) · 𝐶) ∈ 𝐵)
531, 13, 3grpinvsub 19232 . . . . . . 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 1398 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg‘𝑅)‘(((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑘) · 𝐶))) = (((𝐷‘𝑘) · 𝐶) − ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴)))
5538, 54eqtrd 2795 . . . . 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 33629 . . . 4 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 − 𝐴)) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) + ((invg‘𝑅)‘𝐸)))
5756fveq2d 6889 . . 3 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 − 𝐴))) = ((invg‘𝑅)‘((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) + ((invg‘𝑅)‘𝐸))))
584ringabld 20512 . . . 4 (𝜑 → 𝑅 ∈ Abel)
59 fzofi 14117 . . . . . 6 (0..^𝑁) ∈ Fin
6059a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (0..^𝑁) ∈ Fin)
611, 13, 39, 46, 52grpsubcld 33602 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑘) · 𝐶)) ∈ 𝐵)
6237, 61eqeltrd 2860 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹 ∈ 𝐵)
631, 3, 39, 62grpinvcld 19199 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg‘𝑅)‘𝐹) ∈ 𝐵)
6463ralrimiva 3154 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (0..^𝑁)((invg‘𝑅)‘𝐹) ∈ 𝐵)
651, 6, 60, 64gsummptcl 20181 . . . 4 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) ∈ 𝐵)
661, 13, 14, 29, 33grpsubcld 33602 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐷‘0) · 𝐴) − ((𝐷‘𝑁) · 𝐶)) ∈ 𝐵)
6724, 66eqeltrd 2860 . . . . 5 (𝜑 → 𝐸 ∈ 𝐵)
681, 3, 14, 67grpinvcld 19199 . . . 4 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘𝐸) ∈ 𝐵)
691, 22, 3ablinvadd 20021 . . . 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 1398 . . 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 7115 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)):(0..^𝑁)⟶𝐵)
7271, 60, 10fidmfisupp 9364 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)) finSupp (0g‘𝑅))
731, 5, 3, 58, 60, 71, 72gsuminv 20160 . . . . 5 (𝜑 → (𝑅 Σg ((invg‘𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)))) = ((invg‘𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)))))
741, 3grpinvf 19197 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Grp → (invg‘𝑅):𝐵⟶𝐵)
7514, 74syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → (invg‘𝑅):𝐵⟶𝐵)
7675, 63cofmpt 7133 . . . . . . 7 (𝜑 → ((invg‘𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘((invg‘𝑅)‘𝐹))))
771, 3, 39, 62grpinvinvd 33601 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg‘𝑅)‘((invg‘𝑅)‘𝐹)) = 𝐹)
7877mpteq2dva 5197 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘((invg‘𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹))
7976, 78eqtrd 2795 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg‘𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹))
8079oveq2d 7436 . . . . 5 (𝜑 → (𝑅 Σg ((invg‘𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)))
8173, 80eqtr3d 2797 . . . 4 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg‘𝑅)‘𝐹)))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)))
821, 3, 14, 67grpinvinvd 33601 . . . 4 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘((invg‘𝑅)‘𝐸)) = 𝐸)
8381, 82oveq12d 7438 . . 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 2799 . 2 (𝜑 → ((invg‘𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 − 𝐴))) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
8518, 21, 843eqtr3d 2803 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 1569   ∈ wcel 2144  Vcvv 3450   ↦ cmpt 5185   ∘ ccom 5654  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  Fincfn 8973  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203  ℕ0cn0 12606  ...cfz 13639  ..^cfzo 13788  Basecbs 17387  +gcplusg 17428  .rcmulr 17429  0gc0g 17610   Σg cgsu 17611  Grpcgrp 19144  invgcminusg 19145  -gcsg 19146  Abelcabl 19995  Ringcrg 20459
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 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277
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 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-er 8717  df-map 8849  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-nn 12336  df-2 12405  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-seq 14145  df-hash 14475  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-mhm 18978  df-submnd 18979  df-grp 19147  df-minusg 19148  df-sbg 19149  df-mulg 19278  df-ghm 19428  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-abl 19997  df-mgp 20361  df-rng 20375  df-ur 20408  df-ring 20461
This theorem is used by:  gsummulsubdishift2s  33632
  Copyright terms: Public domain W3C validator