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 33326
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 2769 . . 3 (invg𝑅) = (invg𝑅)
4 gsummulsubdishift.r . . 3 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
5 eqid 2769 . . . 4 (0g𝑅) = (0g𝑅)
64ringcmnd 20363 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ CMnd)
7 ovexd 7443 . . . 4 (𝜑 → (0...𝑁) ∈ V)
8 gsummulsubdishift.d . . . 4 (𝜑𝐷:(0...𝑁)⟶𝐵)
9 fzfid 14005 . . . . 5 (𝜑 → (0...𝑁) ∈ Fin)
10 fvexd 6894 . . . . 5 (𝜑 → (0g𝑅) ∈ V)
118, 9, 10fdmfifsupp 9331 . . . 4 (𝜑𝐷 finSupp (0g𝑅))
121, 5, 6, 7, 8, 11gsumcl 19981 . . 3 (𝜑 → (𝑅 Σg 𝐷) ∈ 𝐵)
13 gsummulsubdishift.m . . . 4 = (-g𝑅)
144ringgrpd 20320 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ Grp)
15 gsummulsubdishift.c . . . 4 (𝜑𝐶𝐵)
16 gsummulsubdishift.a . . . 4 (𝜑𝐴𝐵)
171, 13, 14, 15, 16grpsubcld 33298 . . 3 (𝜑 → (𝐶 𝐴) ∈ 𝐵)
181, 2, 3, 4, 12, 17ringmneg2 20384 . 2 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · ((invg𝑅)‘(𝐶 𝐴))) = ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 𝐴))))
191, 13, 3grpinvsub 19084 . . . 4 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝐶𝐵𝐴𝐵) → ((invg𝑅)‘(𝐶 𝐴)) = (𝐴 𝐶))
2014, 15, 16, 19syl3anc 1396 . . 3 (𝜑 → ((invg𝑅)‘(𝐶 𝐴)) = (𝐴 𝐶))
2120oveq2d 7424 . 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 6883 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg𝑅)‘𝐸) = ((invg𝑅)‘(((𝐷‘0) · 𝐴) ((𝐷𝑁) · 𝐶))))
26 0elfz 13648 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ0 → 0 ∈ (0...𝑁))
2723, 26syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ (0...𝑁))
288, 27ffvelcdmd 7078 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐷‘0) ∈ 𝐵)
291, 2, 4, 28, 16ringcld 20338 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐷‘0) · 𝐴) ∈ 𝐵)
30 nn0fz0 13649 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ0𝑁 ∈ (0...𝑁))
3123, 30sylib 221 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑁 ∈ (0...𝑁))
328, 31ffvelcdmd 7078 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐷𝑁) ∈ 𝐵)
331, 2, 4, 32, 15ringcld 20338 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐷𝑁) · 𝐶) ∈ 𝐵)
341, 13, 3grpinvsub 19084 . . . . . . 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 1396 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg𝑅)‘(((𝐷‘0) · 𝐴) ((𝐷𝑁) · 𝐶))) = (((𝐷𝑁) · 𝐶) ((𝐷‘0) · 𝐴)))
3625, 35eqtrd 2804 . . . . 5 (𝜑 → ((invg𝑅)‘𝐸) = (((𝐷𝑁) · 𝐶) ((𝐷‘0) · 𝐴)))
37 gsummulsubdishift2.f . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹 = (((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶)))
3837fveq2d 6883 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘𝐹) = ((invg𝑅)‘(((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶))))
3914adantr 485 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑅 ∈ Grp)
404adantr 485 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑅 ∈ Ring)
418adantr 485 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐷:(0...𝑁)⟶𝐵)
42 fzofzp1 13789 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → (𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁))
4342adantl 486 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁))
4441, 43ffvelcdmd 7078 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐷‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝐵)
4516adantr 485 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐴𝐵)
461, 2, 40, 44, 45ringcld 20338 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ∈ 𝐵)
47 fzossfz 13703 . . . . . . . . . 10 (0..^𝑁) ⊆ (0...𝑁)
48 simpr 489 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (0..^𝑁))
4947, 48sselid 3943 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (0...𝑁))
5041, 49ffvelcdmd 7078 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐷𝑘) ∈ 𝐵)
5115adantr 485 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐶𝐵)
521, 2, 40, 50, 51ringcld 20338 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝐷𝑘) · 𝐶) ∈ 𝐵)
531, 13, 3grpinvsub 19084 . . . . . . 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 1396 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘(((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶))) = (((𝐷𝑘) · 𝐶) ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴)))
5538, 54eqtrd 2804 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘𝐹) = (((𝐷𝑘) · 𝐶) ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴)))
561, 22, 13, 2, 4, 15, 16, 23, 8, 36, 55gsummulsubdishift1 33325 . . . 4 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 𝐴)) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) + ((invg𝑅)‘𝐸)))
5756fveq2d 6883 . . 3 (𝜑 → ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 𝐴))) = ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) + ((invg𝑅)‘𝐸))))
584ringabld 20362 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ Abel)
59 fzofi 14006 . . . . . 6 (0..^𝑁) ∈ Fin
6059a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (0..^𝑁) ∈ Fin)
611, 13, 39, 46, 52grpsubcld 33298 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶)) ∈ 𝐵)
6237, 61eqeltrd 2869 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹𝐵)
631, 3, 39, 62grpinvcld 19051 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘𝐹) ∈ 𝐵)
6463ralrimiva 3163 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (0..^𝑁)((invg𝑅)‘𝐹) ∈ 𝐵)
651, 6, 60, 64gsummptcl 20033 . . . 4 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) ∈ 𝐵)
661, 13, 14, 29, 33grpsubcld 33298 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐷‘0) · 𝐴) ((𝐷𝑁) · 𝐶)) ∈ 𝐵)
6724, 66eqeltrd 2869 . . . . 5 (𝜑𝐸𝐵)
681, 3, 14, 67grpinvcld 19051 . . . 4 (𝜑 → ((invg𝑅)‘𝐸) ∈ 𝐵)
691, 22, 3ablinvadd 19873 . . . 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 1396 . . 3 (𝜑 → ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) + ((invg𝑅)‘𝐸))) = (((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) + ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐸))))
7163fmpttd 7108 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)):(0..^𝑁)⟶𝐵)
7271, 60, 10fidmfisupp 9328 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)) finSupp (0g𝑅))
731, 5, 3, 58, 60, 71, 72gsuminv 20012 . . . . 5 (𝜑 → (𝑅 Σg ((invg𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) = ((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))))
741, 3grpinvf 19049 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Grp → (invg𝑅):𝐵𝐵)
7514, 74syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → (invg𝑅):𝐵𝐵)
7675, 63cofmpt 7126 . . . . . . 7 (𝜑 → ((invg𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐹))))
771, 3, 39, 62grpinvinvd 33297 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐹)) = 𝐹)
7877mpteq2dva 5205 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹))
7976, 78eqtrd 2804 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹))
8079oveq2d 7424 . . . . 5 (𝜑 → (𝑅 Σg ((invg𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)))
8173, 80eqtr3d 2806 . . . 4 (𝜑 → ((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)))
821, 3, 14, 67grpinvinvd 33297 . . . 4 (𝜑 → ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐸)) = 𝐸)
8381, 82oveq12d 7426 . . 3 (𝜑 → (((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) + ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐸))) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
8457, 70, 833eqtrd 2808 . 2 (𝜑 → ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 𝐴))) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
8518, 21, 843eqtr3d 2812 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 400   = wceq 1567  wcel 2149  Vcvv 3463  cmpt 5193  ccom 5663  wf 6530  cfv 6534  (class class class)co 7408  Fincfn 8939  0cc0 11096  1c1 11097   + caddc 11099  0cn0 12500  ...cfz 13531  ..^cfzo 13678  Basecbs 17265  +gcplusg 17306  .rcmulr 17307  0gc0g 17488   Σg cgsu 17489  Grpcgrp 18996  invgcminusg 18997  -gcsg 18998  Abelcabl 19847  Ringcrg 20311
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5268  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7730  ax-cnex 11152  ax-resscn 11153  ax-1cn 11154  ax-icn 11155  ax-addcl 11156  ax-addrcl 11157  ax-mulcl 11158  ax-mulrcl 11159  ax-mulcom 11160  ax-addass 11161  ax-mulass 11162  ax-distr 11163  ax-i2m1 11164  ax-1ne0 11165  ax-1rid 11166  ax-rnegex 11167  ax-rrecex 11168  ax-cnre 11169  ax-pre-lttri 11170  ax-pre-lttrn 11171  ax-pre-ltadd 11172  ax-pre-mulgt0 11173
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4874  df-int 4914  df-iun 4959  df-iin 4960  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-se 5613  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6300  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6490  df-fun 6536  df-fn 6537  df-f 6538  df-f1 6539  df-fo 6540  df-f1o 6541  df-fv 6542  df-isom 6543  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-of 7672  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-supp 8153  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-2o 8450  df-er 8690  df-map 8822  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-fsupp 9318  df-oi 9468  df-card 9921  df-pnf 11241  df-mnf 11242  df-xr 11243  df-ltxr 11244  df-le 11245  df-sub 11439  df-neg 11440  df-nn 12230  df-2 12299  df-n0 12501  df-z 12588  df-uz 12859  df-fz 13532  df-fzo 13679  df-seq 14034  df-hash 14363  df-sets 17220  df-slot 17238  df-ndx 17250  df-base 17266  df-ress 17287  df-plusg 17319  df-0g 17490  df-gsum 17491  df-mre 17634  df-mrc 17635  df-acs 17637  df-mgm 18694  df-sgrp 18773  df-mnd 18789  df-mhm 18837  df-submnd 18838  df-grp 18999  df-minusg 19000  df-sbg 19001  df-mulg 19130  df-ghm 19280  df-cntz 19383  df-cmn 19848  df-abl 19849  df-mgp 20213  df-rng 20227  df-ur 20260  df-ring 20313
This theorem is referenced by:  gsummulsubdishift2s  33328
  Copyright terms: Public domain W3C validator