Theorem gsumzcl2 19822

Description: Closure of a finite group sum. This theorem has a weaker hypothesis than gsumzcl 19823, 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 6836	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ∈ V
5	4	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ V)
6		ssidd 3953	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐹 supp 0 ) ⊆ (𝐹 supp 0 ))
7	1, 2, 5, 6	gsumcllem 19820	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → 𝐹 = (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 ))
8	7	oveq2d 7362	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → (𝐺 Σg 𝐹) = (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 )))
9		gsumzcl.g	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Mnd)
10	3	gsumz 18744	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐴 ∈ 𝑉) → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 )) = 0 )
11	9, 2, 10	syl2anc 584	. . . . . 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 2766	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → (𝐺 Σg 𝐹) = 0 )
14		gsumzcl.b	. . . . . . 7 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
15	14, 3	mndidcl 18657	. . . . . 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 2831	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵)
19	18	ex 412	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 supp 0 ) = ∅ → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵))
20		eqid 2731	. . . . . . 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 6762	. . . . . . . . 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 729	. . . . . . . 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 8107	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 supp 0 ) ⊆ dom 𝐹
31	30, 1	fssdm 6670	. . . . . . . . 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 6724	. . . . . . . 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 584	. . . . . . 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 3952	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹 supp 0 ) ⊆ (𝐹 supp 0 )
36		f1ofo 6770	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ) → 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–onto→(𝐹 supp 0 ))
37		forn 6738	. . . . . . . . . 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 729	. . . . . . . 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 3973	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (𝐹 supp 0 ) ⊆ ran 𝑓)
41		eqid 2731	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹 ∘ 𝑓) supp 0 ) = ((𝐹 ∘ 𝑓) supp 0 )
42	14, 3, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 34, 40, 41	gsumval3 19819	. . . . . 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 12775	. . . . . . . 8 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
44	27, 43	eleqtrdi 2841	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ (ℤ≥‘1))
45		f1f 6719	. . . . . . . . . 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 6675	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))⟶𝐴) → (𝐹 ∘ 𝑓):(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))⟶𝐵)
48	24, 46, 47	syl2anc 584	. . . . . . . 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 7017	. . . . . . 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 18650	. . . . . . . . 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 580	. . . . . . 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 13929	. . . . . 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 2831	. . . . 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 1934	. . 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 15617	. . 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 860	1 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∨ wo 847   = wceq 1541  ∃wex 1780   ∈ wcel 2111  Vcvv 3436   ⊆ wss 3897  ∅c0 4280   ↦ cmpt 5170  ran crn 5615   ∘ ccom 5618  ⟶wf 6477  –1-1→wf1 6478  –onto→wfo 6479  –1-1-onto→wf1o 6480  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346   supp csupp 8090  Fincfn 8869  1c1 11007  ℕcn 12125  ℤ_≥cuz 12732  ...cfz 13407  seqcseq 13908  ♯chash 14237  Basecbs 17120  +_gcplusg 17161  0_gc0g 17343   Σ_g cgsu 17344  Mndcmnd 18642  Cntzccntz 19227

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5215  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368  ax-un 7668  ax-cnex 11062  ax-resscn 11063  ax-1cn 11064  ax-icn 11065  ax-addcl 11066  ax-addrcl 11067  ax-mulcl 11068  ax-mulrcl 11069  ax-mulcom 11070  ax-addass 11071  ax-mulass 11072  ax-distr 11073  ax-i2m1 11074  ax-1ne0 11075  ax-1rid 11076  ax-rnegex 11077  ax-rrecex 11078  ax-cnre 11079  ax-pre-lttri 11080  ax-pre-lttrn 11081  ax-pre-ltadd 11082  ax-pre-mulgt0 11083

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-pss 3917  df-nul 4281  df-if 4473  df-pw 4549  df-sn 4574  df-pr 4576  df-op 4580  df-uni 4857  df-int 4896  df-iun 4941  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-tr 5197  df-id 5509  df-eprel 5514  df-po 5522  df-so 5523  df-fr 5567  df-se 5568  df-we 5569  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-isom 6490  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8091  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-1o 8385  df-er 8622  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-fin 8873  df-oi 9396  df-card 9832  df-pnf 11148  df-mnf 11149  df-xr 11150  df-ltxr 11151  df-le 11152  df-sub 11346  df-neg 11347  df-nn 12126  df-n0 12382  df-z 12469  df-uz 12733  df-fz 13408  df-fzo 13555  df-seq 13909  df-hash 14238  df-0g 17345  df-gsum 17346  df-mgm 18548  df-sgrp 18627  df-mnd 18643  df-cntz 19229

This theorem is referenced by:  gsumzcl  19823  gsumcl2  19826