Theorem gsumzcl2 20136

Description: Closure of a finite group sum. This theorem has a weaker hypothesis than gsumzcl 20137, 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 6907	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ∈ V
5	4	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ V)
6		ssidd 3935	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐹 supp 0 ) ⊆ (𝐹 supp 0 ))
7	1, 2, 5, 6	gsumcllem 20134	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → 𝐹 = (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 ))
8	7	oveq2d 7443	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → (𝐺 Σg 𝐹) = (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 )))
9		gsumzcl.g	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Mnd)
10	3	gsumz 19044	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐴 ∈ 𝑉) → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 )) = 0 )
11	9, 2, 10	syl2anc 596	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 )) = 0 )
12	11	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 0 )) = 0 )
13	8, 12	eqtrd 2798	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → (𝐺 Σg 𝐹) = 0 )
14		gsumzcl.b	. . . . . . 7 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
15	14, 3	mndidcl 18951	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ Mnd → 0 ∈ 𝐵)
16	9, 15	syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ 𝐵)
17	16	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → 0 ∈ 𝐵)
18	13, 17	eqeltrd 2863	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹 supp 0 ) = ∅) → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵)
19	18	ex 418	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 supp 0 ) = ∅ → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵))
20		eqid 2763	. . . . . . 7 ⊢ (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
21		gsumzcl.z	. . . . . . 7 ⊢ 𝑍 = (Cntz‘𝐺)
22	9	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → 𝐺 ∈ Mnd)
23	2	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → 𝐴 ∈ 𝑉)
24	1	adantr 486	. . . . . . 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 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → ran 𝐹 ⊆ (𝑍‘ran 𝐹))
27		simprl 783	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ)
28		f1of1 6831	. . . . . . . . 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 742	. . . . . . . 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 8205	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 supp 0 ) ⊆ dom 𝐹
31	30, 1	fssdm 6737	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐹 supp 0 ) ⊆ 𝐴)
32	31	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (𝐹 supp 0 ) ⊆ 𝐴)
33		f1ss 6793	. . . . . . . 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 596	. . . . . . 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 3934	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹 supp 0 ) ⊆ (𝐹 supp 0 )
36		f1ofo 6840	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ) → 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–onto→(𝐹 supp 0 ))
37		forn 6807	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–onto→(𝐹 supp 0 ) → ran 𝑓 = (𝐹 supp 0 ))
38	36, 37	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ) → ran 𝑓 = (𝐹 supp 0 ))
39	38	ad2antll 742	. . . . . . . 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 3955	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (𝐹 supp 0 ) ⊆ ran 𝑓)
41		eqid 2763	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹 ∘ 𝑓) supp 0 ) = ((𝐹 ∘ 𝑓) supp 0 )
42	14, 3, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 34, 40, 41	gsumval3 20133	. . . . . 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 13014	. . . . . . . 8 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
44	27, 43	eleqtrdi 2873	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ (ℤ≥‘1))
45		f1f 6786	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1→𝐴 → 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))⟶𝐴)
46	34, 45	syl 18	. . . . . . . . 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 6742	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))⟶𝐴) → (𝐹 ∘ 𝑓):(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))⟶𝐵)
48	24, 46, 47	syl2anc 596	. . . . . . . 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 7092	. . . . . . 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 18943	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑘 ∈ 𝐵 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝑘(+g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝐵)
51	50	3expb 1138	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ (𝑘 ∈ 𝐵 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵)) → (𝑘(+g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝐵)
52	22, 51	sylan 592	. . . . . . 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 14175	. . . . . 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 2863	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ((♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ))) → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵)
55	54	expr 462	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (♯‘(𝐹 supp 0 )) ∈ ℕ) → (𝑓:(1...(♯‘(𝐹 supp 0 )))–1-1-onto→(𝐹 supp 0 ) → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵))
56	55	exlimdv 1967	. . 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 459	. 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 15888	. . 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 18	. 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 874	1 ⊢ (𝜑 → (𝐺 Σg 𝐹) ∈ 𝐵)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1569  ∃wex 1811   ∈ wcel 2146  Vcvv 3453   ⊆ wss 3899  ∅c0 4280   ↦ cmpt 5188  ran crn 5655   ∘ ccom 5658  ⟶wf 6542  –1-1→wf1 6543  –onto→wfo 6544  –1-1-onto→wf1o 6545  ‘cfv 6546  (class class class)co 7427   supp csupp 8187  Fincfn 8984  1c1 11211  ℕcn 12345  ℤ_≥cuz 12975  ...cfz 13649  seqcseq 14154  ♯chash 14484  Basecbs 17399  +_gcplusg 17440  0_gc0g 17622   Σ_g cgsu 17623  Mndcmnd 18935  Cntzccntz 19541

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1944  ax-6 2001  ax-7 2042  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2196  ax-12 2215  ax-ext 2735  ax-rep 5234  ax-sep 5251  ax-nul 5262  ax-pow 5330  ax-pr 5394  ax-un 7758  ax-cnex 11266  ax-resscn 11267  ax-1cn 11268  ax-icn 11269  ax-addcl 11270  ax-addrcl 11271  ax-mulcl 11272  ax-mulrcl 11273  ax-mulcom 11274  ax-addass 11275  ax-mulass 11276  ax-distr 11277  ax-i2m1 11278  ax-1ne0 11279  ax-1rid 11280  ax-rnegex 11281  ax-rrecex 11282  ax-cnre 11283  ax-pre-lttri 11284  ax-pre-lttrn 11285  ax-pre-ltadd 11286  ax-pre-mulgt0 11287

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2101  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 3368  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3455  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-ss 3900  df-pss 4016  df-dif 4049  df-in 4093  df-un 4153  df-nul 4281  df-if 4485  df-pw 4561  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4838  df-uni 4870  df-int 4910  df-iun 4955  df-br 5106  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5549  df-eprel 5554  df-po 5562  df-so 5563  df-fr 5607  df-se 5608  df-we 5609  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6310  df-ord 6371  df-on 6372  df-lim 6373  df-suc 6374  df-iota 6500  df-fun 6548  df-fn 6549  df-f 6550  df-f1 6551  df-fo 6552  df-f1o 6553  df-fv 6554  df-isom 6555  df-riota 7384  df-ov 7430  df-oprab 7431  df-mpo 7432  df-om 7885  df-1st 8008  df-2nd 8009  df-supp 8188  df-frecs 8310  df-wrecs 8341  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8487  df-er 8728  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-fin 8988  df-oi 9514  df-card 10030  df-pnf 11355  df-mnf 11356  df-xr 11357  df-ltxr 11358  df-le 11359  df-sub 11553  df-neg 11554  df-nn 12346  df-n0 12617  df-z 12704  df-uz 12976  df-fz 13650  df-fzo 13799  df-seq 14155  df-hash 14485  df-0g 17624  df-gsum 17625  df-mgm 18828  df-sgrp 18920  df-mnd 18936  df-cntz 19543

This theorem is used by:  gsumzcl  20137  gsumcl2  20140