Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  gsumxp Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem gsumxp 19179
 Description: Write a group sum over a cartesian product as a double sum. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Dec-2014.) (Revised by AV, 9-Jun-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
gsumxp.b 𝐵 = (Base‘𝐺)
gsumxp.z 0 = (0g𝐺)
gsumxp.g (𝜑𝐺 ∈ CMnd)
gsumxp.a (𝜑𝐴𝑉)
gsumxp.r (𝜑𝐶𝑊)
gsumxp.f (𝜑𝐹:(𝐴 × 𝐶)⟶𝐵)
gsumxp.w (𝜑𝐹 finSupp 0 )
Assertion
Ref Expression
gsumxp (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐹) = (𝐺 Σg (𝑗𝐴 ↦ (𝐺 Σg (𝑘𝐶 ↦ (𝑗𝐹𝑘))))))
Distinct variable groups:   𝑗,𝑘, 0   𝑗,𝐺,𝑘   𝜑,𝑗,𝑘   𝐴,𝑗,𝑘   𝐵,𝑗,𝑘   𝐶,𝑗,𝑘   𝑗,𝐹,𝑘   𝑗,𝑉
Allowed substitution hints:   𝑉(𝑘)   𝑊(𝑗,𝑘)

Proof of Theorem gsumxp
StepHypRef Expression
1 gsumxp.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝐺)
2 gsumxp.z . . 3 0 = (0g𝐺)
3 gsumxp.g . . 3 (𝜑𝐺 ∈ CMnd)
4 gsumxp.a . . . 4 (𝜑𝐴𝑉)
5 gsumxp.r . . . 4 (𝜑𝐶𝑊)
64, 5xpexd 7479 . . 3 (𝜑 → (𝐴 × 𝐶) ∈ V)
7 relxp 5547 . . . 4 Rel (𝐴 × 𝐶)
87a1i 11 . . 3 (𝜑 → Rel (𝐴 × 𝐶))
9 dmxpss 6006 . . . 4 dom (𝐴 × 𝐶) ⊆ 𝐴
109a1i 11 . . 3 (𝜑 → dom (𝐴 × 𝐶) ⊆ 𝐴)
11 gsumxp.f . . 3 (𝜑𝐹:(𝐴 × 𝐶)⟶𝐵)
12 gsumxp.w . . 3 (𝜑𝐹 finSupp 0 )
131, 2, 3, 6, 8, 4, 10, 11, 12gsum2d 19175 . 2 (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐹) = (𝐺 Σg (𝑗𝐴 ↦ (𝐺 Σg (𝑘 ∈ ((𝐴 × 𝐶) “ {𝑗}) ↦ (𝑗𝐹𝑘))))))
14 df-ima 5542 . . . . . . 7 ((𝐴 × 𝐶) “ {𝑗}) = ran ((𝐴 × 𝐶) ↾ {𝑗})
15 df-res 5541 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 × 𝐶) ↾ {𝑗}) = ((𝐴 × 𝐶) ∩ ({𝑗} × V))
16 inxp 5679 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 × 𝐶) ∩ ({𝑗} × V)) = ((𝐴 ∩ {𝑗}) × (𝐶 ∩ V))
1715, 16eqtri 2782 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 × 𝐶) ↾ {𝑗}) = ((𝐴 ∩ {𝑗}) × (𝐶 ∩ V))
18 simpr 488 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑗𝐴) → 𝑗𝐴)
1918snssd 4703 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑗𝐴) → {𝑗} ⊆ 𝐴)
20 sseqin2 4123 . . . . . . . . . . . 12 ({𝑗} ⊆ 𝐴 ↔ (𝐴 ∩ {𝑗}) = {𝑗})
2119, 20sylib 221 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑗𝐴) → (𝐴 ∩ {𝑗}) = {𝑗})
22 inv1 4294 . . . . . . . . . . . 12 (𝐶 ∩ V) = 𝐶
2322a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑗𝐴) → (𝐶 ∩ V) = 𝐶)
2421, 23xpeq12d 5560 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝐴) → ((𝐴 ∩ {𝑗}) × (𝐶 ∩ V)) = ({𝑗} × 𝐶))
2517, 24syl5eq 2806 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝐴) → ((𝐴 × 𝐶) ↾ {𝑗}) = ({𝑗} × 𝐶))
2625rneqd 5785 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗𝐴) → ran ((𝐴 × 𝐶) ↾ {𝑗}) = ran ({𝑗} × 𝐶))
27 vex 3414 . . . . . . . . . 10 𝑗 ∈ V
2827snnz 4673 . . . . . . . . 9 {𝑗} ≠ ∅
29 rnxp 6005 . . . . . . . . 9 ({𝑗} ≠ ∅ → ran ({𝑗} × 𝐶) = 𝐶)
3028, 29ax-mp 5 . . . . . . . 8 ran ({𝑗} × 𝐶) = 𝐶
3126, 30eqtrdi 2810 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗𝐴) → ran ((𝐴 × 𝐶) ↾ {𝑗}) = 𝐶)
3214, 31syl5eq 2806 . . . . . 6 ((𝜑𝑗𝐴) → ((𝐴 × 𝐶) “ {𝑗}) = 𝐶)
3332mpteq1d 5126 . . . . 5 ((𝜑𝑗𝐴) → (𝑘 ∈ ((𝐴 × 𝐶) “ {𝑗}) ↦ (𝑗𝐹𝑘)) = (𝑘𝐶 ↦ (𝑗𝐹𝑘)))
3433oveq2d 7173 . . . 4 ((𝜑𝑗𝐴) → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ ((𝐴 × 𝐶) “ {𝑗}) ↦ (𝑗𝐹𝑘))) = (𝐺 Σg (𝑘𝐶 ↦ (𝑗𝐹𝑘))))
3534mpteq2dva 5132 . . 3 (𝜑 → (𝑗𝐴 ↦ (𝐺 Σg (𝑘 ∈ ((𝐴 × 𝐶) “ {𝑗}) ↦ (𝑗𝐹𝑘)))) = (𝑗𝐴 ↦ (𝐺 Σg (𝑘𝐶 ↦ (𝑗𝐹𝑘)))))
3635oveq2d 7173 . 2 (𝜑 → (𝐺 Σg (𝑗𝐴 ↦ (𝐺 Σg (𝑘 ∈ ((𝐴 × 𝐶) “ {𝑗}) ↦ (𝑗𝐹𝑘))))) = (𝐺 Σg (𝑗𝐴 ↦ (𝐺 Σg (𝑘𝐶 ↦ (𝑗𝐹𝑘))))))
3713, 36eqtrd 2794 1 (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐹) = (𝐺 Σg (𝑗𝐴 ↦ (𝐺 Σg (𝑘𝐶 ↦ (𝑗𝐹𝑘))))))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1539   ∈ wcel 2112   ≠ wne 2952  Vcvv 3410   ∩ cin 3860   ⊆ wss 3861  ∅c0 4228  {csn 4526   class class class wbr 5037   ↦ cmpt 5117   × cxp 5527  dom cdm 5529  ran crn 5530   ↾ cres 5531   “ cima 5532  Rel wrel 5534  ⟶wf 6337  ‘cfv 6341  (class class class)co 7157   finSupp cfsupp 8880  Basecbs 16556  0gc0g 16786   Σg cgsu 16787  CMndccmn 18988 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2114  ax-9 2122  ax-10 2143  ax-11 2159  ax-12 2176  ax-ext 2730  ax-rep 5161  ax-sep 5174  ax-nul 5181  ax-pow 5239  ax-pr 5303  ax-un 7466  ax-cnex 10645  ax-resscn 10646  ax-1cn 10647  ax-icn 10648  ax-addcl 10649  ax-addrcl 10650  ax-mulcl 10651  ax-mulrcl 10652  ax-mulcom 10653  ax-addass 10654  ax-mulass 10655  ax-distr 10656  ax-i2m1 10657  ax-1ne0 10658  ax-1rid 10659  ax-rnegex 10660  ax-rrecex 10661  ax-cnre 10662  ax-pre-lttri 10663  ax-pre-lttrn 10664  ax-pre-ltadd 10665  ax-pre-mulgt0 10666 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2071  df-mo 2558  df-eu 2589  df-clab 2737  df-cleq 2751  df-clel 2831  df-nfc 2902  df-ne 2953  df-nel 3057  df-ral 3076  df-rex 3077  df-reu 3078  df-rmo 3079  df-rab 3080  df-v 3412  df-sbc 3700  df-csb 3809  df-dif 3864  df-un 3866  df-in 3868  df-ss 3878  df-pss 3880  df-nul 4229  df-if 4425  df-pw 4500  df-sn 4527  df-pr 4529  df-tp 4531  df-op 4533  df-uni 4803  df-int 4843  df-iun 4889  df-iin 4890  df-br 5038  df-opab 5100  df-mpt 5118  df-tr 5144  df-id 5435  df-eprel 5440  df-po 5448  df-so 5449  df-fr 5488  df-se 5489  df-we 5490  df-xp 5535  df-rel 5536  df-cnv 5537  df-co 5538  df-dm 5539  df-rn 5540  df-res 5541  df-ima 5542  df-pred 6132  df-ord 6178  df-on 6179  df-lim 6180  df-suc 6181  df-iota 6300  df-fun 6343  df-fn 6344  df-f 6345  df-f1 6346  df-fo 6347  df-f1o 6348  df-fv 6349  df-isom 6350  df-riota 7115  df-ov 7160  df-oprab 7161  df-mpo 7162  df-of 7412  df-om 7587  df-1st 7700  df-2nd 7701  df-supp 7843  df-wrecs 7964  df-recs 8025  df-rdg 8063  df-1o 8119  df-er 8306  df-en 8542  df-dom 8543  df-sdom 8544  df-fin 8545  df-fsupp 8881  df-oi 9021  df-card 9415  df-pnf 10729  df-mnf 10730  df-xr 10731  df-ltxr 10732  df-le 10733  df-sub 10924  df-neg 10925  df-nn 11689  df-2 11751  df-n0 11949  df-z 12035  df-uz 12297  df-fz 12954  df-fzo 13097  df-seq 13433  df-hash 13755  df-ndx 16559  df-slot 16560  df-base 16562  df-sets 16563  df-ress 16564  df-plusg 16651  df-0g 16788  df-gsum 16789  df-mre 16930  df-mrc 16931  df-acs 16933  df-mgm 17933  df-sgrp 17982  df-mnd 17993  df-submnd 18038  df-mulg 18307  df-cntz 18529  df-cmn 18990 This theorem is referenced by:  tsmsxplem1  22868  tsmsxplem2  22869  fedgmullem1  31245  fedgmullem2  31246
 Copyright terms: Public domain W3C validator