Theorem gsumzcl2 19952

Description: Closure of a finite group sum. This theorem has a weaker hypothesis than gsumzcl 19953, because it is not required that 𝐹 is a function (actually, the hypothesis always holds for any proper class 𝐹). (Contributed by Mario Carneiro, 24-Apr-2016.) (Revised by AV, 1-Jun-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
gsumzcl.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
gsumzcl.0	⊢ 0 = (0g‘𝐺)
gsumzcl.z	⊢ 𝑍 = (Cntz‘𝐺)
gsumzcl.g	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Mnd)
gsumzcl.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑉)
gsumzcl.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶𝐵)
gsumzcl.c	⊢ (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ (𝑍‘ran 𝐹))
gsumzcl2.w	⊢ (𝜑 → (𝐹 supp 0 ) ∈ Fin)

Assertion

Ref	Expression
gsumzcl2	⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵)

Proof of Theorem gsumzcl2

Dummy variables 𝑓 𝑘 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		gsumzcl.f	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶𝐵)
2		gsumzcl.a	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑉)
3		gsumzcl.0	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 = (0g‘𝐺)
4	3	fvexi 6934	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ∈ V
5	4	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ V)
6		ssidd 4032	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐹 supp 0 ) ⊆ (𝐹 supp 0 ))
7	1, 2, 5, 6	gsumcllem 19950	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → 𝐹 = (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 ))
8	7	oveq2d 7464	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → (𝐺 Σg 𝐹) = (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 )))
9		gsumzcl.g	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Mnd)
10	3	gsumz 18871	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐴 ∈ 𝑉) → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 )) = 0 )
11	9, 2, 10	syl2anc 583	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 )) = 0 )
12	11	adantr 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 )) = 0 )
13	8, 12	eqtrd 2780	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → (𝐺 Σg 𝐹) = 0 )
14		gsumzcl.b	. . . . . . 7 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
15	14, 3	mndidcl 18787	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ Mnd → 0 ∈ 𝐵)
16	9, 15	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ 𝐵)
17	16	adantr 480	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → 0 ∈ 𝐵)
18	13, 17	eqeltrd 2844	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵)
19	18	ex 412	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 supp 0 ) = ∅ → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵))
20		eqid 2740	. . . . . . 7 ⊢ (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
21		gsumzcl.z	. . . . . . 7 ⊢ 𝑍 = (Cntz‘𝐺)
22	9	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → 𝐺 ∈ Mnd)
23	2	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → 𝐴 ∈ 𝑉)
24	1	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → 𝐹:𝐴⟶𝐵)
25		gsumzcl.c	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ (𝑍‘ran 𝐹))
26	25	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → ran 𝐹 ⊆ (𝑍‘ran 𝐹))
27		simprl 770	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ)
28		f1of1 6861	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ) → 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1→(𝐹 supp 0 ))
29	28	ad2antll 728	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1→(𝐹 supp 0 ))
30		suppssdm 8218	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 supp 0 ) ⊆ dom 𝐹
31	30, 1	fssdm 6766	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐹 supp 0 ) ⊆ 𝐴)
32	31	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (𝐹 supp 0 ) ⊆ 𝐴)
33		f1ss 6822	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1→(𝐹 supp 0 ) ∧ (𝐹 supp 0 ) ⊆ 𝐴) → 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1→𝐴)
34	29, 32, 33	syl2anc 583	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1→𝐴)
35		ssid 4031	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹 supp 0 ) ⊆ (𝐹 supp 0 )
36		f1ofo 6869	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ) → 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–onto→(𝐹 supp 0 ))
37		forn 6837	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–onto→(𝐹 supp 0 ) → ran 𝑓 = (𝐹 supp 0 ))
38	36, 37	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ) → ran 𝑓 = (𝐹 supp 0 ))
39	38	ad2antll 728	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → ran 𝑓 = (𝐹 supp 0 ))
40	35, 39	sseqtrrid 4062	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (𝐹 supp 0 ) ⊆ ran 𝑓)
41		eqid 2740	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹 ∘ 𝑓) supp 0 ) = ((𝐹 ∘ 𝑓) supp 0 )
42	14, 3, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 34, 40, 41	gsumval3 19949	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (𝐺 Σg 𝐹) = (seq1((+g‘𝐺), (𝐹 ∘ 𝑓))‘(♯‘(𝐹 supp 0 ))))
43		nnuz 12946	. . . . . . . 8 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
44	27, 43	eleqtrdi 2854	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ (ℤ≥‘1))
45		f1f 6817	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1→𝐴 → 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))⟶𝐴)
46	34, 45	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))⟶𝐴)
47		fco 6771	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))⟶𝐴) → (𝐹 ∘ 𝑓):(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))⟶𝐵)
48	24, 46, 47	syl2anc 583	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (𝐹 ∘ 𝑓):(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))⟶𝐵)
49	48	ffvelcdmda 7118	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) ∧ 𝑘 ∈ (1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))) → ((𝐹 ∘ 𝑓)‘𝑘) ∈ 𝐵)
50	14, 20	mndcl 18780	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑘 ∈ 𝐵 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝑘(+g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝐵)
51	50	3expb 1120	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ (𝑘 ∈ 𝐵 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵)) → (𝑘(+g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝐵)
52	22, 51	sylan 579	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) ∧ (𝑘 ∈ 𝐵 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵)) → (𝑘(+g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝐵)
53	44, 49, 52	seqcl 14073	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (seq1((+g‘𝐺), (𝐹 ∘ 𝑓))‘(♯‘(𝐹 supp 0 ))) ∈ 𝐵)
54	42, 53	eqeltrd 2844	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵)
55	54	expr 456	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ) → (𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ) → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵))
56	55	exlimdv 1932	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ) → (∃𝑓 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ) → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵))
57	56	expimpd 453	. 2 ⊢ (𝜑 → (((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ ∃𝑓 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 )) → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵))
58		gsumzcl2.w	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹 supp 0 ) ∈ Fin)
59		fz1f1o 15758	. . 3 ⊢ ((𝐹 supp 0 ) ∈ Fin → ((𝐹 supp 0 ) = ∅ ∨ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ ∃𝑓 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))))
60	58, 59	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 supp 0 ) = ∅ ∨ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ ∃𝑓 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))))
61	19, 57, 60	mpjaod 859	1 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∨ wo 846   = wceq 1537  ∃wex 1777   ∈ wcel 2108  Vcvv 3488   ⊆ wss 3976  ∅c0 4352   ↦ cmpt 5249  ran crn 5701   ∘ ccom 5704  ⟶wf 6569  –1-1→wf1 6570  –onto→wfo 6571  –1-1-onto→wf1o 6572  ‘cfv 6573  (class class class)co 7448   supp csupp 8201  Fincfn 9003  1c1 11185  ℕcn 12293  ℤ_≥cuz 12903  ...cfz 13567  seqcseq 14052  ♯chash 14379  Basecbs 17258  +_gcplusg 17311  0_gc0g 17499   Σ_g cgsu 17500  Mndcmnd 18772  Cntzccntz 19355

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-rep 5303  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770  ax-cnex 11240  ax-resscn 11241  ax-1cn 11242  ax-icn 11243  ax-addcl 11244  ax-addrcl 11245  ax-mulcl 11246  ax-mulrcl 11247  ax-mulcom 11248  ax-addass 11249  ax-mulass 11250  ax-distr 11251  ax-i2m1 11252  ax-1ne0 11253  ax-1rid 11254  ax-rnegex 11255  ax-rrecex 11256  ax-cnre 11257  ax-pre-lttri 11258  ax-pre-lttrn 11259  ax-pre-ltadd 11260  ax-pre-mulgt0 11261

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rmo 3388  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-pss 3996  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-op 4655  df-uni 4932  df-int 4971  df-iun 5017  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-tr 5284  df-id 5593  df-eprel 5599  df-po 5607  df-so 5608  df-fr 5652  df-se 5653  df-we 5654  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-pred 6332  df-ord 6398  df-on 6399  df-lim 6400  df-suc 6401  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-isom 6582  df-riota 7404  df-ov 7451  df-oprab 7452  df-mpo 7453  df-om 7904  df-1st 8030  df-2nd 8031  df-supp 8202  df-frecs 8322  df-wrecs 8353  df-recs 8427  df-rdg 8466  df-1o 8522  df-er 8763  df-en 9004  df-dom 9005  df-sdom 9006  df-fin 9007  df-oi 9579  df-card 10008  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11522  df-neg 11523  df-nn 12294  df-n0 12554  df-z 12640  df-uz 12904  df-fz 13568  df-fzo 13712  df-seq 14053  df-hash 14380  df-0g 17501  df-gsum 17502  df-mgm 18678  df-sgrp 18757  df-mnd 18773  df-cntz 19357

This theorem is referenced by:  gsumzcl  19953  gsumcl2  19956