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 33130
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 + = (+g𝑅)
gsummulsubdishift.m = (-g𝑅)
gsummulsubdishift.t · = (.r𝑅)
gsummulsubdishift.r (𝜑𝑅 ∈ Ring)
gsummulsubdishift.a (𝜑𝐴𝐵)
gsummulsubdishift.c (𝜑𝐶𝐵)
gsummulsubdishift.n (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
gsummulsubdishift.d (𝜑𝐷:(0...𝑁)⟶𝐵)
gsummulsubdishift2.e (𝜑𝐸 = (((𝐷‘0) · 𝐴) ((𝐷𝑁) · 𝐶)))
gsummulsubdishift2.f ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹 = (((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 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 · = (.r𝑅)
3 eqid 2736 . . 3 (invg𝑅) = (invg𝑅)
4 gsummulsubdishift.r . . 3 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
5 eqid 2736 . . . 4 (0g𝑅) = (0g𝑅)
64ringcmnd 20265 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ CMnd)
7 ovexd 7402 . . . 4 (𝜑 → (0...𝑁) ∈ V)
8 gsummulsubdishift.d . . . 4 (𝜑𝐷:(0...𝑁)⟶𝐵)
9 fzfid 13935 . . . . 5 (𝜑 → (0...𝑁) ∈ Fin)
10 fvexd 6855 . . . . 5 (𝜑 → (0g𝑅) ∈ V)
118, 9, 10fdmfifsupp 9288 . . . 4 (𝜑𝐷 finSupp (0g𝑅))
121, 5, 6, 7, 8, 11gsumcl 19890 . . 3 (𝜑 → (𝑅 Σg 𝐷) ∈ 𝐵)
13 gsummulsubdishift.m . . . 4 = (-g𝑅)
144ringgrpd 20223 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ Grp)
15 gsummulsubdishift.c . . . 4 (𝜑𝐶𝐵)
16 gsummulsubdishift.a . . . 4 (𝜑𝐴𝐵)
171, 13, 14, 15, 16grpsubcld 33101 . . 3 (𝜑 → (𝐶 𝐴) ∈ 𝐵)
181, 2, 3, 4, 12, 17ringmneg2 20286 . 2 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · ((invg𝑅)‘(𝐶 𝐴))) = ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 𝐴))))
191, 13, 3grpinvsub 18998 . . . 4 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝐶𝐵𝐴𝐵) → ((invg𝑅)‘(𝐶 𝐴)) = (𝐴 𝐶))
2014, 15, 16, 19syl3anc 1374 . . 3 (𝜑 → ((invg𝑅)‘(𝐶 𝐴)) = (𝐴 𝐶))
2120oveq2d 7383 . 2 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · ((invg𝑅)‘(𝐶 𝐴))) = ((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐴 𝐶)))
22 gsummulsubdishift.p . . . . 5 + = (+g𝑅)
23 gsummulsubdishift.n . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
24 gsummulsubdishift2.e . . . . . . 7 (𝜑𝐸 = (((𝐷‘0) · 𝐴) ((𝐷𝑁) · 𝐶)))
2524fveq2d 6844 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg𝑅)‘𝐸) = ((invg𝑅)‘(((𝐷‘0) · 𝐴) ((𝐷𝑁) · 𝐶))))
26 0elfz 13578 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ0 → 0 ∈ (0...𝑁))
2723, 26syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ (0...𝑁))
288, 27ffvelcdmd 7037 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐷‘0) ∈ 𝐵)
291, 2, 4, 28, 16ringcld 20241 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐷‘0) · 𝐴) ∈ 𝐵)
30 nn0fz0 13579 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ0𝑁 ∈ (0...𝑁))
3123, 30sylib 218 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑁 ∈ (0...𝑁))
328, 31ffvelcdmd 7037 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐷𝑁) ∈ 𝐵)
331, 2, 4, 32, 15ringcld 20241 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐷𝑁) · 𝐶) ∈ 𝐵)
341, 13, 3grpinvsub 18998 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Grp ∧ ((𝐷‘0) · 𝐴) ∈ 𝐵 ∧ ((𝐷𝑁) · 𝐶) ∈ 𝐵) → ((invg𝑅)‘(((𝐷‘0) · 𝐴) ((𝐷𝑁) · 𝐶))) = (((𝐷𝑁) · 𝐶) ((𝐷‘0) · 𝐴)))
3514, 29, 33, 34syl3anc 1374 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg𝑅)‘(((𝐷‘0) · 𝐴) ((𝐷𝑁) · 𝐶))) = (((𝐷𝑁) · 𝐶) ((𝐷‘0) · 𝐴)))
3625, 35eqtrd 2771 . . . . 5 (𝜑 → ((invg𝑅)‘𝐸) = (((𝐷𝑁) · 𝐶) ((𝐷‘0) · 𝐴)))
37 gsummulsubdishift2.f . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹 = (((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶)))
3837fveq2d 6844 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘𝐹) = ((invg𝑅)‘(((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶))))
3914adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑅 ∈ Grp)
404adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑅 ∈ Ring)
418adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐷:(0...𝑁)⟶𝐵)
42 fzofzp1 13719 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → (𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁))
4342adantl 481 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁))
4441, 43ffvelcdmd 7037 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐷‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝐵)
4516adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐴𝐵)
461, 2, 40, 44, 45ringcld 20241 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ∈ 𝐵)
47 fzossfz 13633 . . . . . . . . . 10 (0..^𝑁) ⊆ (0...𝑁)
48 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (0..^𝑁))
4947, 48sselid 3919 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (0...𝑁))
5041, 49ffvelcdmd 7037 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐷𝑘) ∈ 𝐵)
5115adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐶𝐵)
521, 2, 40, 50, 51ringcld 20241 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝐷𝑘) · 𝐶) ∈ 𝐵)
531, 13, 3grpinvsub 18998 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Grp ∧ ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ∈ 𝐵 ∧ ((𝐷𝑘) · 𝐶) ∈ 𝐵) → ((invg𝑅)‘(((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶))) = (((𝐷𝑘) · 𝐶) ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴)))
5439, 46, 52, 53syl3anc 1374 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘(((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶))) = (((𝐷𝑘) · 𝐶) ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴)))
5538, 54eqtrd 2771 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘𝐹) = (((𝐷𝑘) · 𝐶) ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴)))
561, 22, 13, 2, 4, 15, 16, 23, 8, 36, 55gsummulsubdishift1 33129 . . . 4 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 𝐴)) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) + ((invg𝑅)‘𝐸)))
5756fveq2d 6844 . . 3 (𝜑 → ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 𝐴))) = ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) + ((invg𝑅)‘𝐸))))
584ringabld 20264 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ Abel)
59 fzofi 13936 . . . . . 6 (0..^𝑁) ∈ Fin
6059a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (0..^𝑁) ∈ Fin)
611, 13, 39, 46, 52grpsubcld 33101 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶)) ∈ 𝐵)
6237, 61eqeltrd 2836 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹𝐵)
631, 3, 39, 62grpinvcld 18964 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘𝐹) ∈ 𝐵)
6463ralrimiva 3129 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (0..^𝑁)((invg𝑅)‘𝐹) ∈ 𝐵)
651, 6, 60, 64gsummptcl 19942 . . . 4 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) ∈ 𝐵)
661, 13, 14, 29, 33grpsubcld 33101 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐷‘0) · 𝐴) ((𝐷𝑁) · 𝐶)) ∈ 𝐵)
6724, 66eqeltrd 2836 . . . . 5 (𝜑𝐸𝐵)
681, 3, 14, 67grpinvcld 18964 . . . 4 (𝜑 → ((invg𝑅)‘𝐸) ∈ 𝐵)
691, 22, 3ablinvadd 19782 . . . 4 ((𝑅 ∈ Abel ∧ (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) ∈ 𝐵 ∧ ((invg𝑅)‘𝐸) ∈ 𝐵) → ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) + ((invg𝑅)‘𝐸))) = (((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) + ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐸))))
7058, 65, 68, 69syl3anc 1374 . . 3 (𝜑 → ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) + ((invg𝑅)‘𝐸))) = (((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) + ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐸))))
7163fmpttd 7067 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)):(0..^𝑁)⟶𝐵)
7271, 60, 10fidmfisupp 9285 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)) finSupp (0g𝑅))
731, 5, 3, 58, 60, 71, 72gsuminv 19921 . . . . 5 (𝜑 → (𝑅 Σg ((invg𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) = ((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))))
741, 3grpinvf 18962 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Grp → (invg𝑅):𝐵𝐵)
7514, 74syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → (invg𝑅):𝐵𝐵)
7675, 63cofmpt 7085 . . . . . . 7 (𝜑 → ((invg𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐹))))
771, 3, 39, 62grpinvinvd 33100 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐹)) = 𝐹)
7877mpteq2dva 5178 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹))
7976, 78eqtrd 2771 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹))
8079oveq2d 7383 . . . . 5 (𝜑 → (𝑅 Σg ((invg𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)))
8173, 80eqtr3d 2773 . . . 4 (𝜑 → ((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)))
821, 3, 14, 67grpinvinvd 33100 . . . 4 (𝜑 → ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐸)) = 𝐸)
8381, 82oveq12d 7385 . . 3 (𝜑 → (((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) + ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐸))) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
8457, 70, 833eqtrd 2775 . 2 (𝜑 → ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 𝐴))) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
8518, 21, 843eqtr3d 2779 1 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐴 𝐶)) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1542  wcel 2114  Vcvv 3429  cmpt 5166  ccom 5635  wf 6494  cfv 6498  (class class class)co 7367  Fincfn 8893  0cc0 11038  1c1 11039   + caddc 11041  0cn0 12437  ...cfz 13461  ..^cfzo 13608  Basecbs 17179  +gcplusg 17220  .rcmulr 17221  0gc0g 17402   Σg cgsu 17403  Grpcgrp 18909  invgcminusg 18910  -gcsg 18911  Abelcabl 19756  Ringcrg 20214
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2708  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3062  df-rmo 3342  df-reu 3343  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-pss 3909  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4851  df-int 4890  df-iun 4935  df-iin 4936  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-tr 5193  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-se 5585  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6265  df-ord 6326  df-on 6327  df-lim 6328  df-suc 6329  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-isom 6507  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-of 7631  df-om 7818  df-1st 7942  df-2nd 7943  df-supp 8111  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-1o 8405  df-2o 8406  df-er 8643  df-map 8775  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-fin 8897  df-fsupp 9275  df-oi 9425  df-card 9863  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-nn 12175  df-2 12244  df-n0 12438  df-z 12525  df-uz 12789  df-fz 13462  df-fzo 13609  df-seq 13964  df-hash 14293  df-sets 17134  df-slot 17152  df-ndx 17164  df-base 17180  df-ress 17201  df-plusg 17233  df-0g 17404  df-gsum 17405  df-mre 17548  df-mrc 17549  df-acs 17551  df-mgm 18608  df-sgrp 18687  df-mnd 18703  df-mhm 18751  df-submnd 18752  df-grp 18912  df-minusg 18913  df-sbg 18914  df-mulg 19044  df-ghm 19188  df-cntz 19292  df-cmn 19757  df-abl 19758  df-mgp 20122  df-rng 20134  df-ur 20163  df-ring 20216
This theorem is referenced by:  gsummulsubdishift2s  33132
  Copyright terms: Public domain W3C validator