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Theorem incexc 16006
Description: The inclusion/exclusion principle for counting the elements of a finite union of finite sets. This is Metamath 100 proof #96. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Aug-2017.)
Assertion
Ref Expression
incexc ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘∪ 𝐴) = Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)))
Distinct variable group:   𝐴,𝑠

Proof of Theorem incexc
StepHypRef Expression
1 unifi 9333 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ∪ 𝐴 ∈ Fin)
2 hashcl 14500 . . . 4 (∪ 𝐴 ∈ Fin → (♯‘∪ 𝐴) ∈ ℕ0)
32nn0cnd 12669 . . 3 (∪ 𝐴 ∈ Fin → (♯‘∪ 𝐴) ∈ ℂ)
41, 3syl 18 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘∪ 𝐴) ∈ ℂ)
5 simpl 488 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 𝐴 ∈ Fin)
6 pwfi 9310 . . . . 5 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
75, 6sylib 221 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
8 diffi 9190 . . . 4 (𝒫 𝐴 ∈ Fin → (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) ∈ Fin)
97, 8syl 18 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) ∈ Fin)
10 1cnd 11302 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → 1 ∈ ℂ)
1110negcld 11656 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → -1 ∈ ℂ)
12 eldifsni 4752 . . . . . . . 8 (𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) → 𝑠 ≠ ∅)
1312adantl 487 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → 𝑠 ≠ ∅)
14 eldifi 4067 . . . . . . . . . 10 (𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) → 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴)
15 elpwi 4563 . . . . . . . . . 10 (𝑠 ∈ 𝒫 𝐴 → 𝑠 ⊆ 𝐴)
1614, 15syl 18 . . . . . . . . 9 (𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) → 𝑠 ⊆ 𝐴)
17 ssfi 9188 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑠 ⊆ 𝐴) → 𝑠 ∈ Fin)
185, 16, 17syl2an 608 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → 𝑠 ∈ Fin)
19 hashnncl 14510 . . . . . . . 8 (𝑠 ∈ Fin → ((♯‘𝑠) ∈ ℕ ↔ 𝑠 ≠ ∅))
2018, 19syl 18 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ((♯‘𝑠) ∈ ℕ ↔ 𝑠 ≠ ∅))
2113, 20mpbird 260 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (♯‘𝑠) ∈ ℕ)
22 nnm1nn0 12647 . . . . . 6 ((♯‘𝑠) ∈ ℕ → ((♯‘𝑠) − 1) ∈ ℕ0)
2321, 22syl 18 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ((♯‘𝑠) − 1) ∈ ℕ0)
2411, 23expcld 14289 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) ∈ ℂ)
2516adantl 487 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → 𝑠 ⊆ 𝐴)
26 simplr 781 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → 𝐴 ⊆ Fin)
2725, 26sstrd 3918 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → 𝑠 ⊆ Fin)
28 unifi 9333 . . . . . . . 8 ((𝑠 ∈ Fin ∧ 𝑠 ⊆ Fin) → ∪ 𝑠 ∈ Fin)
2918, 27, 28syl2anc 596 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ∪ 𝑠 ∈ Fin)
30 intssuni 4929 . . . . . . . 8 (𝑠 ≠ ∅ → ∩ 𝑠 ⊆ ∪ 𝑠)
3113, 30syl 18 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ∩ 𝑠 ⊆ ∪ 𝑠)
3229, 31ssfid 9260 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ∩ 𝑠 ∈ Fin)
33 hashcl 14500 . . . . . 6 (∩ 𝑠 ∈ Fin → (♯‘∩ 𝑠) ∈ ℕ0)
3432, 33syl 18 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (♯‘∩ 𝑠) ∈ ℕ0)
3534nn0cnd 12669 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (♯‘∩ 𝑠) ∈ ℂ)
3624, 35mulcld 11329 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) ∈ ℂ)
379, 36fsumcl 15899 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) ∈ ℂ)
38 disjdif 4425 . . . . 5 ({∅} ∩ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) = ∅
3938a1i 11 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ({∅} ∩ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) = ∅)
40 0elpw 5316 . . . . . . . 8 ∅ ∈ 𝒫 𝐴
41 snssi 4745 . . . . . . . 8 (∅ ∈ 𝒫 𝐴 → {∅} ⊆ 𝒫 𝐴)
4240, 41ax-mp 5 . . . . . . 7 {∅} ⊆ 𝒫 𝐴
43 undif 4437 . . . . . . 7 ({∅} ⊆ 𝒫 𝐴 ↔ ({∅} ∪ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) = 𝒫 𝐴)
4442, 43mpbi 233 . . . . . 6 ({∅} ∪ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) = 𝒫 𝐴
4544eqcomi 2769 . . . . 5 𝒫 𝐴 = ({∅} ∪ (𝒫 𝐴 ∖ {∅}))
4645a1i 11 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 𝒫 𝐴 = ({∅} ∪ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})))
47 1cnd 11302 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → 1 ∈ ℂ)
4847negcld 11656 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → -1 ∈ ℂ)
495, 15, 17syl2an 608 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → 𝑠 ∈ Fin)
50 hashcl 14500 . . . . . . 7 (𝑠 ∈ Fin → (♯‘𝑠) ∈ ℕ0)
5149, 50syl 18 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘𝑠) ∈ ℕ0)
5248, 51expcld 14289 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → ( -1↑(♯‘𝑠)) ∈ ℂ)
531adantr 486 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → ∪ 𝐴 ∈ Fin)
54 inss1 4133 . . . . . . . 8 (∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) ⊆ ∪ 𝐴
55 ssfi 9188 . . . . . . . 8 ((∪ 𝐴 ∈ Fin ∧ (∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) ⊆ ∪ 𝐴) → (∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) ∈ Fin)
5653, 54, 55sylancl 598 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → (∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) ∈ Fin)
57 hashcl 14500 . . . . . . 7 ((∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) ∈ Fin → (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)) ∈ ℕ0)
5856, 57syl 18 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)) ∈ ℕ0)
5958nn0cnd 12669 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)) ∈ ℂ)
6052, 59mulcld 11329 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))) ∈ ℂ)
6139, 46, 7, 60fsumsplit 15907 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑠 ∈ 𝒫 𝐴(( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))) = (Σ𝑠 ∈ {∅} (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))) + Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)))))
62 inidm 4123 . . . . . . 7 (∪ 𝐴 ∩ ∪ 𝐴) = ∪ 𝐴
6362fveq2i 6888 . . . . . 6 (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∪ 𝐴)) = (♯‘∪ 𝐴)
6463oveq2i 7431 . . . . 5 ((♯‘∪ 𝐴) − (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∪ 𝐴))) = ((♯‘∪ 𝐴) − (♯‘∪ 𝐴))
654subidd 11657 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ((♯‘∪ 𝐴) − (♯‘∪ 𝐴)) = 0)
6664, 65eqtrid 2807 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ((♯‘∪ 𝐴) − (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∪ 𝐴))) = 0)
67 incexclem 16005 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∪ 𝐴 ∈ Fin) → ((♯‘∪ 𝐴) − (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∪ 𝐴))) = Σ𝑠 ∈ 𝒫 𝐴(( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))))
681, 67syldan 603 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ((♯‘∪ 𝐴) − (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∪ 𝐴))) = Σ𝑠 ∈ 𝒫 𝐴(( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))))
6966, 68eqtr3d 2797 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 0 = Σ𝑠 ∈ 𝒫 𝐴(( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))))
704, 37negsubd 11675 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ((♯‘∪ 𝐴) + -Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠))) = ((♯‘∪ 𝐴) − Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠))))
71 0ex 5260 . . . . . . 7 ∅ ∈ V
72 1cnd 11302 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 1 ∈ ℂ)
7372, 4mulcld 11329 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (1 · (♯‘∪ 𝐴)) ∈ ℂ)
74 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . 12 (𝑠 = ∅ → (♯‘𝑠) = (♯‘∅))
75 hash0 14511 . . . . . . . . . . . 12 (♯‘∅) = 0
7674, 75eqtrdi 2811 . . . . . . . . . . 11 (𝑠 = ∅ → (♯‘𝑠) = 0)
7776oveq2d 7436 . . . . . . . . . 10 (𝑠 = ∅ → ( -1↑(♯‘𝑠)) = ( -1↑0))
78 neg1cn 12305 . . . . . . . . . . 11 -1 ∈ ℂ
79 exp0 14208 . . . . . . . . . . 11 ( -1 ∈ ℂ → ( -1↑0) = 1)
8078, 79ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 ( -1↑0) = 1
8177, 80eqtrdi 2811 . . . . . . . . 9 (𝑠 = ∅ → ( -1↑(♯‘𝑠)) = 1)
82 rint0 4947 . . . . . . . . . 10 (𝑠 = ∅ → (∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) = ∪ 𝐴)
8382fveq2d 6889 . . . . . . . . 9 (𝑠 = ∅ → (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)) = (♯‘∪ 𝐴))
8481, 83oveq12d 7438 . . . . . . . 8 (𝑠 = ∅ → (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))) = (1 · (♯‘∪ 𝐴)))
8584sumsn 15912 . . . . . . 7 ((∅ ∈ V ∧ (1 · (♯‘∪ 𝐴)) ∈ ℂ) → Σ𝑠 ∈ {∅} (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))) = (1 · (♯‘∪ 𝐴)))
8671, 73, 85sylancr 599 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑠 ∈ {∅} (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))) = (1 · (♯‘∪ 𝐴)))
874mullidd 11327 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (1 · (♯‘∪ 𝐴)) = (♯‘∪ 𝐴))
8886, 87eqtr2d 2796 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘∪ 𝐴) = Σ𝑠 ∈ {∅} (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))))
899, 36fsumneg 15953 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) -(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) = -Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)))
90 expm1t 14233 . . . . . . . . . . 11 (( -1 ∈ ℂ ∧ (♯‘𝑠) ∈ ℕ) → ( -1↑(♯‘𝑠)) = (( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · -1))
9111, 21, 90syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ( -1↑(♯‘𝑠)) = (( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · -1))
9224, 11mulcomd 11330 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · -1) = ( -1 · ( -1↑((♯‘𝑠) − 1))))
9324mulm1d 11768 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ( -1 · ( -1↑((♯‘𝑠) − 1))) = -( -1↑((♯‘𝑠) − 1)))
9491, 92, 933eqtrd 2799 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ( -1↑(♯‘𝑠)) = -( -1↑((♯‘𝑠) − 1)))
9525unissd 4876 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ∪ 𝑠 ⊆ ∪ 𝐴)
9631, 95sstrd 3918 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ∩ 𝑠 ⊆ ∪ 𝐴)
97 sseqin2 4120 . . . . . . . . . . 11 (∩ 𝑠 ⊆ ∪ 𝐴 ↔ (∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) = ∩ 𝑠)
9896, 97sylib 221 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) = ∩ 𝑠)
9998fveq2d 6889 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)) = (♯‘∩ 𝑠))
10094, 99oveq12d 7438 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))) = ( -( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)))
10124, 35mulneg1d 11769 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ( -( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) = -(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)))
102100, 101eqtr2d 2796 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → -(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) = (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))))
103102sumeq2dv 15869 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) -(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) = Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))))
10489, 103eqtr3d 2797 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → -Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) = Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))))
10588, 104oveq12d 7438 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ((♯‘∪ 𝐴) + -Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠))) = (Σ𝑠 ∈ {∅} (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))) + Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)))))
10670, 105eqtr3d 2797 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ((♯‘∪ 𝐴) − Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠))) = (Σ𝑠 ∈ {∅} (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))) + Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)))))
10761, 69, 1063eqtr4rd 2806 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ((♯‘∪ 𝐴) − Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠))) = 0)
1084, 37, 107subeq0d 11678 1 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘∪ 𝐴) = Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895   ∖ cdif 4045   ∩ cin 4089   ∪ cun 4149  ∅c0 4278  𝒫 cpw 4556  {csn 4583  ∪ cuni 4866  ∩ cint 4906  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  Fincfn 8973  ℂcc 11198  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   · cmul 11205   − cmin 11541   -cneg 11542  ℕcn 12335  ℕ0cn0 12606  ↑cexp 14204  ♯chash 14474  Σcsu 15853
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 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278
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 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-oadd 8480  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-sup 9434  df-oi 9504  df-dju 9982  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-rp 13121  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-seq 14145  df-exp 14205  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-clim 15655  df-sum 15854
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