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 33429
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 2765 . . 3 (invg𝑅) = (invg𝑅)
4 gsummulsubdishift.r . . 3 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
5 eqid 2765 . . . 4 (0g𝑅) = (0g𝑅)
64ringcmnd 20392 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ CMnd)
7 ovexd 7451 . . . 4 (𝜑 → (0...𝑁) ∈ V)
8 gsummulsubdishift.d . . . 4 (𝜑𝐷:(0...𝑁)⟶𝐵)
9 fzfid 14023 . . . . 5 (𝜑 → (0...𝑁) ∈ Fin)
10 fvexd 6900 . . . . 5 (𝜑 → (0g𝑅) ∈ V)
118, 9, 10fdmfifsupp 9338 . . . 4 (𝜑𝐷 finSupp (0g𝑅))
121, 5, 6, 7, 8, 11gsumcl 20009 . . 3 (𝜑 → (𝑅 Σg 𝐷) ∈ 𝐵)
13 gsummulsubdishift.m . . . 4 = (-g𝑅)
144ringgrpd 20348 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ Grp)
15 gsummulsubdishift.c . . . 4 (𝜑𝐶𝐵)
16 gsummulsubdishift.a . . . 4 (𝜑𝐴𝐵)
171, 13, 14, 15, 16grpsubcld 33401 . . 3 (𝜑 → (𝐶 𝐴) ∈ 𝐵)
181, 2, 3, 4, 12, 17ringmneg2 20414 . 2 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · ((invg𝑅)‘(𝐶 𝐴))) = ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 𝐴))))
191, 13, 3grpinvsub 19112 . . . 4 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝐶𝐵𝐴𝐵) → ((invg𝑅)‘(𝐶 𝐴)) = (𝐴 𝐶))
2014, 15, 16, 19syl3anc 1398 . . 3 (𝜑 → ((invg𝑅)‘(𝐶 𝐴)) = (𝐴 𝐶))
2120oveq2d 7432 . 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 6889 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg𝑅)‘𝐸) = ((invg𝑅)‘(((𝐷‘0) · 𝐴) ((𝐷𝑁) · 𝐶))))
26 0elfz 13665 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ0 → 0 ∈ (0...𝑁))
2723, 26syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ (0...𝑁))
288, 27ffvelcdmd 7084 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐷‘0) ∈ 𝐵)
291, 2, 4, 28, 16ringcld 20363 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐷‘0) · 𝐴) ∈ 𝐵)
30 nn0fz0 13666 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ0𝑁 ∈ (0...𝑁))
3123, 30sylib 221 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑁 ∈ (0...𝑁))
328, 31ffvelcdmd 7084 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐷𝑁) ∈ 𝐵)
331, 2, 4, 32, 15ringcld 20363 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐷𝑁) · 𝐶) ∈ 𝐵)
341, 13, 3grpinvsub 19112 . . . . . . 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 1398 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg𝑅)‘(((𝐷‘0) · 𝐴) ((𝐷𝑁) · 𝐶))) = (((𝐷𝑁) · 𝐶) ((𝐷‘0) · 𝐴)))
3625, 35eqtrd 2800 . . . . 5 (𝜑 → ((invg𝑅)‘𝐸) = (((𝐷𝑁) · 𝐶) ((𝐷‘0) · 𝐴)))
37 gsummulsubdishift2.f . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹 = (((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶)))
3837fveq2d 6889 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘𝐹) = ((invg𝑅)‘(((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶))))
3914adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑅 ∈ Grp)
404adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑅 ∈ Ring)
418adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐷:(0...𝑁)⟶𝐵)
42 fzofzp1 13806 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → (𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁))
4342adantl 487 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁))
4441, 43ffvelcdmd 7084 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐷‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝐵)
4516adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐴𝐵)
461, 2, 40, 44, 45ringcld 20363 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ∈ 𝐵)
47 fzossfz 13720 . . . . . . . . . 10 (0..^𝑁) ⊆ (0...𝑁)
48 simpr 490 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (0..^𝑁))
4947, 48sselid 3936 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (0...𝑁))
5041, 49ffvelcdmd 7084 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐷𝑘) ∈ 𝐵)
5115adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐶𝐵)
521, 2, 40, 50, 51ringcld 20363 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝐷𝑘) · 𝐶) ∈ 𝐵)
531, 13, 3grpinvsub 19112 . . . . . . 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 1398 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘(((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶))) = (((𝐷𝑘) · 𝐶) ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴)))
5538, 54eqtrd 2800 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘𝐹) = (((𝐷𝑘) · 𝐶) ((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴)))
561, 22, 13, 2, 4, 15, 16, 23, 8, 36, 55gsummulsubdishift1 33428 . . . 4 (𝜑 → ((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 𝐴)) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) + ((invg𝑅)‘𝐸)))
5756fveq2d 6889 . . 3 (𝜑 → ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 𝐴))) = ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) + ((invg𝑅)‘𝐸))))
584ringabld 20391 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ Abel)
59 fzofi 14024 . . . . . 6 (0..^𝑁) ∈ Fin
6059a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (0..^𝑁) ∈ Fin)
611, 13, 39, 46, 52grpsubcld 33401 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (((𝐷‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) ((𝐷𝑘) · 𝐶)) ∈ 𝐵)
6237, 61eqeltrd 2865 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹𝐵)
631, 3, 39, 62grpinvcld 19079 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘𝐹) ∈ 𝐵)
6463ralrimiva 3159 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (0..^𝑁)((invg𝑅)‘𝐹) ∈ 𝐵)
651, 6, 60, 64gsummptcl 20061 . . . 4 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) ∈ 𝐵)
661, 13, 14, 29, 33grpsubcld 33401 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐷‘0) · 𝐴) ((𝐷𝑁) · 𝐶)) ∈ 𝐵)
6724, 66eqeltrd 2865 . . . . 5 (𝜑𝐸𝐵)
681, 3, 14, 67grpinvcld 19079 . . . 4 (𝜑 → ((invg𝑅)‘𝐸) ∈ 𝐵)
691, 22, 3ablinvadd 19901 . . . 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 1398 . . 3 (𝜑 → ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) + ((invg𝑅)‘𝐸))) = (((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) + ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐸))))
7163fmpttd 7114 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)):(0..^𝑁)⟶𝐵)
7271, 60, 10fidmfisupp 9335 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)) finSupp (0g𝑅))
731, 5, 3, 58, 60, 71, 72gsuminv 20040 . . . . 5 (𝜑 → (𝑅 Σg ((invg𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) = ((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))))
741, 3grpinvf 19077 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Grp → (invg𝑅):𝐵𝐵)
7514, 74syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → (invg𝑅):𝐵𝐵)
7675, 63cofmpt 7132 . . . . . . 7 (𝜑 → ((invg𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐹))))
771, 3, 39, 62grpinvinvd 33400 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐹)) = 𝐹)
7877mpteq2dva 5206 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹))
7976, 78eqtrd 2800 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹))) = (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹))
8079oveq2d 7432 . . . . 5 (𝜑 → (𝑅 Σg ((invg𝑅) ∘ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)))
8173, 80eqtr3d 2802 . . . 4 (𝜑 → ((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)))
821, 3, 14, 67grpinvinvd 33400 . . . 4 (𝜑 → ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐸)) = 𝐸)
8381, 82oveq12d 7434 . . 3 (𝜑 → (((invg𝑅)‘(𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((invg𝑅)‘𝐹)))) + ((invg𝑅)‘((invg𝑅)‘𝐸))) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
8457, 70, 833eqtrd 2804 . 2 (𝜑 → ((invg𝑅)‘((𝑅 Σg 𝐷) · (𝐶 𝐴))) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
8518, 21, 843eqtr3d 2808 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 2146  Vcvv 3457  cmpt 5194  ccom 5667  wf 6536  cfv 6540  (class class class)co 7416  Fincfn 8945  0cc0 11111  1c1 11112   + caddc 11114  0cn0 12515  ...cfz 13547  ..^cfzo 13695  Basecbs 17287  +gcplusg 17328  .rcmulr 17329  0gc0g 17510   Σg cgsu 17511  Grpcgrp 19024  invgcminusg 19025  -gcsg 19026  Abelcabl 19875  Ringcrg 20339
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 7738  ax-cnex 11167  ax-resscn 11168  ax-1cn 11169  ax-icn 11170  ax-addcl 11171  ax-addrcl 11172  ax-mulcl 11173  ax-mulrcl 11174  ax-mulcom 11175  ax-addass 11176  ax-mulass 11177  ax-distr 11178  ax-i2m1 11179  ax-1ne0 11180  ax-1rid 11181  ax-rnegex 11182  ax-rrecex 11183  ax-cnre 11184  ax-pre-lttri 11185  ax-pre-lttrn 11186  ax-pre-ltadd 11187  ax-pre-mulgt0 11188
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-iin 4961  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 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-of 7680  df-om 7865  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-supp 8159  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-2o 8456  df-er 8696  df-map 8828  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-fsupp 9325  df-oi 9475  df-card 9937  df-pnf 11256  df-mnf 11257  df-xr 11258  df-ltxr 11259  df-le 11260  df-sub 11454  df-neg 11455  df-nn 12245  df-2 12314  df-n0 12516  df-z 12603  df-uz 12875  df-fz 13548  df-fzo 13696  df-seq 14052  df-hash 14381  df-sets 17242  df-slot 17260  df-ndx 17272  df-base 17288  df-ress 17309  df-plusg 17341  df-0g 17512  df-gsum 17513  df-mre 17656  df-mrc 17657  df-acs 17659  df-mgm 18716  df-sgrp 18799  df-mnd 18815  df-mhm 18865  df-submnd 18866  df-grp 19027  df-minusg 19028  df-sbg 19029  df-mulg 19158  df-ghm 19308  df-cntz 19411  df-cmn 19876  df-abl 19877  df-mgp 20241  df-rng 20255  df-ur 20288  df-ring 20341
This theorem is used by:  gsummulsubdishift2s  33431
  Copyright terms: Public domain W3C validator