Theorem gsummulsubdishift2s 33372

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)
gsummulsubdishifts.d	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑁)) → 𝑉 ∈ 𝐵)
gsummulsubdishift2s.1	⊢ (𝑖 = 0 → 𝑉 = 𝐺)
gsummulsubdishift2s.2	⊢ (𝑖 = 𝑁 → 𝑉 = 𝐻)
gsummulsubdishift2s.3	⊢ (𝑖 = 𝑘 → 𝑉 = 𝑃)
gsummulsubdishift2s.4	⊢ (𝑖 = (𝑘 + 1) → 𝑉 = 𝑄)
gsummulsubdishift2s.e	⊢ (𝜑 → 𝐸 = ((𝐺 · 𝐴) − (𝐻 · 𝐶)))
gsummulsubdishift2s.f	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹 = ((𝑄 · 𝐴) − (𝑃 · 𝐶)))

Assertion

Ref	Expression
gsummulsubdishift2s	⊢ (𝜑 → ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑃)) · (𝐴 − 𝐶)) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))

Distinct variable groups:   − ,𝑘   · ,𝑘   𝐴,𝑘   𝐵,𝑘   𝐶,𝑘   𝑘,𝑁   𝑅,𝑘   𝜑,𝑘   𝐵,𝑖,𝑘   𝑖,𝐺   𝑖,𝐻   𝑖,𝑁   𝑃,𝑖   𝑄,𝑖   𝑘,𝑉   𝜑,𝑖

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑖)   𝐶(𝑖)   𝑃(𝑘)   + (𝑖,𝑘)   𝑄(𝑘)   𝑅(𝑖)   · (𝑖)   𝐸(𝑖,𝑘)   𝐹(𝑖,𝑘)   𝐺(𝑘)   𝐻(𝑘)   − (𝑖)   𝑉(𝑖)

Proof of Theorem gsummulsubdishift2s

Step	Hyp	Ref	Expression
1		gsummulsubdishift2s.3	. . . . 5 ⊢ (𝑖 = 𝑘 → 𝑉 = 𝑃)
2	1	cbvmptv 5216	. . . 4 ⊢ (𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉) = (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑃)
3	2	oveq2i 7423	. . 3 ⊢ (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑃))
4	3	oveq1i 7422	. 2 ⊢ ((𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)) · (𝐴 − 𝐶)) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑃)) · (𝐴 − 𝐶))
5		gsummulsubdishift.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
6		gsummulsubdishift.p	. . 3 ⊢ + = (+g‘𝑅)
7		gsummulsubdishift.m	. . 3 ⊢ − = (-g‘𝑅)
8		gsummulsubdishift.t	. . 3 ⊢ · = (.r‘𝑅)
9		gsummulsubdishift.r	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
10		gsummulsubdishift.a	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
11		gsummulsubdishift.c	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐵)
12		gsummulsubdishift.n	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
13		gsummulsubdishifts.d	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑁)) → 𝑉 ∈ 𝐵)
14	13	fmpttd 7112	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉):(0...𝑁)⟶𝐵)
15		gsummulsubdishift2s.e	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐸 = ((𝐺 · 𝐴) − (𝐻 · 𝐶)))
16		eqid 2763	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉) = (𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)
17		gsummulsubdishift2s.1	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 = 0 → 𝑉 = 𝐺)
18		0elfz 13654	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 0 ∈ (0...𝑁))
19	12, 18	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ (0...𝑁))
20		c0ex 11201	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 ∈ V
21	20, 17	csbie 3889	. . . . . . . 8 ⊢ ⦋0 / 𝑖⦌𝑉 = 𝐺
22	13	ralrimiva 3157	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ∀𝑖 ∈ (0...𝑁)𝑉 ∈ 𝐵)
23		rspcsbela 4404	. . . . . . . . 9 ⊢ ((0 ∈ (0...𝑁) ∧ ∀𝑖 ∈ (0...𝑁)𝑉 ∈ 𝐵) → ⦋0 / 𝑖⦌𝑉 ∈ 𝐵)
24	19, 22, 23	syl2anc 595	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ⦋0 / 𝑖⦌𝑉 ∈ 𝐵)
25	21, 24	eqeltrrid 2868	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ 𝐵)
26	16, 17, 19, 25	fvmptd3 7015	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘0) = 𝐺)
27	26	oveq1d 7427	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘0) · 𝐴) = (𝐺 · 𝐴))
28		gsummulsubdishift2s.2	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 = 𝑁 → 𝑉 = 𝐻)
29		nn0fz0 13655	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 ↔ 𝑁 ∈ (0...𝑁))
30	12, 29	sylib 221	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (0...𝑁))
31	28	adantl 486	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 = 𝑁) → 𝑉 = 𝐻)
32	12, 31	csbied 3890	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ⦋𝑁 / 𝑖⦌𝑉 = 𝐻)
33		rspcsbela 4404	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ (0...𝑁) ∧ ∀𝑖 ∈ (0...𝑁)𝑉 ∈ 𝐵) → ⦋𝑁 / 𝑖⦌𝑉 ∈ 𝐵)
34	30, 22, 33	syl2anc 595	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ⦋𝑁 / 𝑖⦌𝑉 ∈ 𝐵)
35	32, 34	eqeltrrd 2864	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ 𝐵)
36	16, 28, 30, 35	fvmptd3 7015	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘𝑁) = 𝐻)
37	36	oveq1d 7427	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘𝑁) · 𝐶) = (𝐻 · 𝐶))
38	27, 37	oveq12d 7430	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘0) · 𝐴) − (((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘𝑁) · 𝐶)) = ((𝐺 · 𝐴) − (𝐻 · 𝐶)))
39	15, 38	eqtr4d 2801	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐸 = ((((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘0) · 𝐴) − (((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘𝑁) · 𝐶)))
40		gsummulsubdishift2s.f	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹 = ((𝑄 · 𝐴) − (𝑃 · 𝐶)))
41		gsummulsubdishift2s.4	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 = (𝑘 + 1) → 𝑉 = 𝑄)
42		fzofzp1 13795	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → (𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁))
43	42	adantl 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁))
44	41	adantl 486	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) ∧ 𝑖 = (𝑘 + 1)) → 𝑉 = 𝑄)
45	43, 44	csbied 3890	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ⦋(𝑘 + 1) / 𝑖⦌𝑉 = 𝑄)
46	22	adantr 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ∀𝑖 ∈ (0...𝑁)𝑉 ∈ 𝐵)
47		rspcsbela 4404	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑘 + 1) ∈ (0...𝑁) ∧ ∀𝑖 ∈ (0...𝑁)𝑉 ∈ 𝐵) → ⦋(𝑘 + 1) / 𝑖⦌𝑉 ∈ 𝐵)
48	43, 46, 47	syl2anc 595	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ⦋(𝑘 + 1) / 𝑖⦌𝑉 ∈ 𝐵)
49	45, 48	eqeltrrd 2864	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑄 ∈ 𝐵)
50	16, 41, 43, 49	fvmptd3 7015	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘(𝑘 + 1)) = 𝑄)
51	50	oveq1d 7427	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) = (𝑄 · 𝐴))
52		fzossfz 13709	. . . . . . . 8 ⊢ (0..^𝑁) ⊆ (0...𝑁)
53		simpr 489	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (0..^𝑁))
54	52, 53	sselid 3936	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑘 ∈ (0...𝑁))
55	1	adantl 486	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) ∧ 𝑖 = 𝑘) → 𝑉 = 𝑃)
56	53, 55	csbied 3890	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ⦋𝑘 / 𝑖⦌𝑉 = 𝑃)
57		rspcsbela 4404	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑘 ∈ (0...𝑁) ∧ ∀𝑖 ∈ (0...𝑁)𝑉 ∈ 𝐵) → ⦋𝑘 / 𝑖⦌𝑉 ∈ 𝐵)
58	54, 46, 57	syl2anc 595	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ⦋𝑘 / 𝑖⦌𝑉 ∈ 𝐵)
59	56, 58	eqeltrrd 2864	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑃 ∈ 𝐵)
60	16, 1, 54, 59	fvmptd3 7015	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘𝑘) = 𝑃)
61	60	oveq1d 7427	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → (((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘𝑘) · 𝐶) = (𝑃 · 𝐶))
62	51, 61	oveq12d 7430	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) − (((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘𝑘) · 𝐶)) = ((𝑄 · 𝐴) − (𝑃 · 𝐶)))
63	40, 62	eqtr4d 2801	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹 = ((((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘(𝑘 + 1)) · 𝐴) − (((𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)‘𝑘) · 𝐶)))
64	5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 39, 63	gsummulsubdishift2 33370	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑉)) · (𝐴 − 𝐶)) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))
65	4, 64	eqtr3id 2812	1 ⊢ (𝜑 → ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ 𝑃)) · (𝐴 − 𝐶)) = ((𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0..^𝑁) ↦ 𝐹)) + 𝐸))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1570   ∈ wcel 2143  ∀wral 3079  ⦋csb 3854   ↦ cmpt 5193  ‘cfv 6538  (class class class)co 7412  0cc0 11101  1c1 11102   + caddc 11104  ℕ₀cn0 12505  ...cfz 13536  ..^cfzo 13684  Basecbs 17270  +_gcplusg 17311  ._rcmulr 17312   Σ_g cgsu 17494  -_gcsg 19003  Ringcrg 20316

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-cnex 11157  ax-resscn 11158  ax-1cn 11159  ax-icn 11160  ax-addcl 11161  ax-addrcl 11162  ax-mulcl 11163  ax-mulrcl 11164  ax-mulcom 11165  ax-addass 11166  ax-mulass 11167  ax-distr 11168  ax-i2m1 11169  ax-1ne0 11170  ax-1rid 11171  ax-rnegex 11172  ax-rrecex 11173  ax-cnre 11174  ax-pre-lttri 11175  ax-pre-lttrn 11176  ax-pre-ltadd 11177  ax-pre-mulgt0 11178

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-op 4597  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 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 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 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7676  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-supp 8158  df-frecs 8279  df-wrecs 8310  df-recs 8359  df-rdg 8398  df-1o 8454  df-2o 8455  df-er 8695  df-map 8827  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-fin 8948  df-fsupp 9323  df-oi 9473  df-card 9926  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11444  df-neg 11445  df-nn 12235  df-2 12304  df-n0 12506  df-z 12593  df-uz 12864  df-fz 13537  df-fzo 13685  df-seq 14040  df-hash 14369  df-sets 17225  df-slot 17243  df-ndx 17255  df-base 17271  df-ress 17292  df-plusg 17324  df-0g 17495  df-gsum 17496  df-mre 17639  df-mrc 17640  df-acs 17642  df-mgm 18699  df-sgrp 18778  df-mnd 18794  df-mhm 18842  df-submnd 18843  df-grp 19004  df-minusg 19005  df-sbg 19006  df-mulg 19135  df-ghm 19285  df-cntz 19388  df-cmn 19853  df-abl 19854  df-mgp 20218  df-rng 20232  df-ur 20265  df-ring 20318

This theorem is referenced by:  vietalem  33950