MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  gsumxp2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem gsumxp2 19676
Description: Write a group sum over a cartesian product as a double sum in two ways. This corresponds to the first equation in [Lang] p. 6. (Contributed by AV, 27-Dec-2023.)
Hypotheses
Ref Expression
gsumxp2.b 𝐵 = (Base‘𝐺)
gsumxp2.z 0 = (0g𝐺)
gsumxp2.g (𝜑𝐺 ∈ CMnd)
gsumxp2.a (𝜑𝐴𝑉)
gsumxp2.r (𝜑𝐶𝑊)
gsumxp2.f (𝜑𝐹:(𝐴 × 𝐶)⟶𝐵)
gsumxp2.w (𝜑𝐹 finSupp 0 )
Assertion
Ref Expression
gsumxp2 (𝜑 → (𝐺 Σg (𝑘𝐶 ↦ (𝐺 Σg (𝑗𝐴 ↦ (𝑗𝐹𝑘))))) = (𝐺 Σg (𝑗𝐴 ↦ (𝐺 Σg (𝑘𝐶 ↦ (𝑗𝐹𝑘))))))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,𝑘   𝐵,𝑗,𝑘   𝐶,𝑗,𝑘   𝑗,𝐺,𝑘   𝑗,𝐹,𝑘   𝑗,𝑉   𝑘,𝑊   0 ,𝑗,𝑘   𝜑,𝑗,𝑘
Allowed substitution hints:   𝑉(𝑘)   𝑊(𝑗)

Proof of Theorem gsumxp2
StepHypRef Expression
1 gsumxp2.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝐺)
2 gsumxp2.z . . 3 0 = (0g𝐺)
3 gsumxp2.g . . 3 (𝜑𝐺 ∈ CMnd)
4 gsumxp2.a . . 3 (𝜑𝐴𝑉)
5 gsumxp2.r . . 3 (𝜑𝐶𝑊)
6 gsumxp2.f . . . 4 (𝜑𝐹:(𝐴 × 𝐶)⟶𝐵)
76fovcdmda 7510 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐶)) → (𝑗𝐹𝑘) ∈ 𝐵)
8 gsumxp2.w . . . 4 (𝜑𝐹 finSupp 0 )
98fsuppimpd 9238 . . 3 (𝜑 → (𝐹 supp 0 ) ∈ Fin)
10 simpl 484 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐶)) → 𝜑)
11 opelxpi 5662 . . . . . . . . 9 ((𝑗𝐴𝑘𝐶) → ⟨𝑗, 𝑘⟩ ∈ (𝐴 × 𝐶))
1211ad2antlr 725 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐶)) ∧ ¬ ⟨𝑗, 𝑘⟩ ∈ (𝐹 supp 0 )) → ⟨𝑗, 𝑘⟩ ∈ (𝐴 × 𝐶))
13 simpr 486 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐶)) ∧ ¬ ⟨𝑗, 𝑘⟩ ∈ (𝐹 supp 0 )) → ¬ ⟨𝑗, 𝑘⟩ ∈ (𝐹 supp 0 ))
1412, 13eldifd 3913 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐶)) ∧ ¬ ⟨𝑗, 𝑘⟩ ∈ (𝐹 supp 0 )) → ⟨𝑗, 𝑘⟩ ∈ ((𝐴 × 𝐶) ∖ (𝐹 supp 0 )))
15 ssidd 3959 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐹 supp 0 ) ⊆ (𝐹 supp 0 ))
164, 5xpexd 7668 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴 × 𝐶) ∈ V)
172fvexi 6844 . . . . . . . . 9 0 ∈ V
1817a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑0 ∈ V)
196, 15, 16, 18suppssr 8087 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ⟨𝑗, 𝑘⟩ ∈ ((𝐴 × 𝐶) ∖ (𝐹 supp 0 ))) → (𝐹‘⟨𝑗, 𝑘⟩) = 0 )
2010, 14, 19syl2an2r 683 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐶)) ∧ ¬ ⟨𝑗, 𝑘⟩ ∈ (𝐹 supp 0 )) → (𝐹‘⟨𝑗, 𝑘⟩) = 0 )
2120ex 414 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐶)) → (¬ ⟨𝑗, 𝑘⟩ ∈ (𝐹 supp 0 ) → (𝐹‘⟨𝑗, 𝑘⟩) = 0 ))
22 df-br 5098 . . . . . 6 (𝑗(𝐹 supp 0 )𝑘 ↔ ⟨𝑗, 𝑘⟩ ∈ (𝐹 supp 0 ))
2322notbii 320 . . . . 5 𝑗(𝐹 supp 0 )𝑘 ↔ ¬ ⟨𝑗, 𝑘⟩ ∈ (𝐹 supp 0 ))
24 df-ov 7345 . . . . . 6 (𝑗𝐹𝑘) = (𝐹‘⟨𝑗, 𝑘⟩)
2524eqeq1i 2742 . . . . 5 ((𝑗𝐹𝑘) = 0 ↔ (𝐹‘⟨𝑗, 𝑘⟩) = 0 )
2621, 23, 253imtr4g 296 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐴𝑘𝐶)) → (¬ 𝑗(𝐹 supp 0 )𝑘 → (𝑗𝐹𝑘) = 0 ))
2726impr 456 . . 3 ((𝜑 ∧ ((𝑗𝐴𝑘𝐶) ∧ ¬ 𝑗(𝐹 supp 0 )𝑘)) → (𝑗𝐹𝑘) = 0 )
281, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 27gsumcom3 19674 . 2 (𝜑 → (𝐺 Σg (𝑗𝐴 ↦ (𝐺 Σg (𝑘𝐶 ↦ (𝑗𝐹𝑘))))) = (𝐺 Σg (𝑘𝐶 ↦ (𝐺 Σg (𝑗𝐴 ↦ (𝑗𝐹𝑘))))))
2928eqcomd 2743 1 (𝜑 → (𝐺 Σg (𝑘𝐶 ↦ (𝐺 Σg (𝑗𝐴 ↦ (𝑗𝐹𝑘))))) = (𝐺 Σg (𝑗𝐴 ↦ (𝐺 Σg (𝑘𝐶 ↦ (𝑗𝐹𝑘))))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 397   = wceq 1541  wcel 2106  Vcvv 3442  cdif 3899  cop 4584   class class class wbr 5097  cmpt 5180   × cxp 5623  wf 6480  cfv 6484  (class class class)co 7342   supp csupp 8052   finSupp cfsupp 9231  Basecbs 17010  0gc0g 17248   Σg cgsu 17249  CMndccmn 19482
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2708  ax-rep 5234  ax-sep 5248  ax-nul 5255  ax-pow 5313  ax-pr 5377  ax-un 7655  ax-cnex 11033  ax-resscn 11034  ax-1cn 11035  ax-icn 11036  ax-addcl 11037  ax-addrcl 11038  ax-mulcl 11039  ax-mulrcl 11040  ax-mulcom 11041  ax-addass 11042  ax-mulass 11043  ax-distr 11044  ax-i2m1 11045  ax-1ne0 11046  ax-1rid 11047  ax-rnegex 11048  ax-rrecex 11049  ax-cnre 11050  ax-pre-lttri 11051  ax-pre-lttrn 11052  ax-pre-ltadd 11053  ax-pre-mulgt0 11054
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2815  df-nfc 2887  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3350  df-reu 3351  df-rab 3405  df-v 3444  df-sbc 3732  df-csb 3848  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3921  df-nul 4275  df-if 4479  df-pw 4554  df-sn 4579  df-pr 4581  df-op 4585  df-uni 4858  df-int 4900  df-iun 4948  df-iin 4949  df-br 5098  df-opab 5160  df-mpt 5181  df-tr 5215  df-id 5523  df-eprel 5529  df-po 5537  df-so 5538  df-fr 5580  df-se 5581  df-we 5582  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6243  df-ord 6310  df-on 6311  df-lim 6312  df-suc 6313  df-iota 6436  df-fun 6486  df-fn 6487  df-f 6488  df-f1 6489  df-fo 6490  df-f1o 6491  df-fv 6492  df-isom 6493  df-riota 7298  df-ov 7345  df-oprab 7346  df-mpo 7347  df-of 7600  df-om 7786  df-1st 7904  df-2nd 7905  df-supp 8053  df-frecs 8172  df-wrecs 8203  df-recs 8277  df-rdg 8316  df-1o 8372  df-er 8574  df-en 8810  df-dom 8811  df-sdom 8812  df-fin 8813  df-fsupp 9232  df-oi 9372  df-card 9801  df-pnf 11117  df-mnf 11118  df-xr 11119  df-ltxr 11120  df-le 11121  df-sub 11313  df-neg 11314  df-nn 12080  df-2 12142  df-n0 12340  df-z 12426  df-uz 12689  df-fz 13346  df-fzo 13489  df-seq 13828  df-hash 14151  df-sets 16963  df-slot 16981  df-ndx 16993  df-base 17011  df-ress 17040  df-plusg 17073  df-0g 17250  df-gsum 17251  df-mre 17393  df-mrc 17394  df-acs 17396  df-mgm 18424  df-sgrp 18473  df-mnd 18484  df-submnd 18529  df-mulg 18798  df-cntz 19020  df-cmn 19484
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator