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Theorem incexc 16032
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 9358 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ∪ 𝐴 ∈ Fin)
2 hashcl 14524 . . . 4 (∪ 𝐴 ∈ Fin → (♯‘∪ 𝐴) ∈ ℕ0)
32nn0cnd 12693 . . 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 9335 . . . . 5 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
75, 6sylib 221 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
8 diffi 9215 . . . 4 (𝒫 𝐴 ∈ Fin → (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) ∈ Fin)
97, 8syl 18 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) ∈ Fin)
10 1cnd 11326 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → 1 ∈ ℂ)
1110negcld 11680 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → -1 ∈ ℂ)
12 eldifsni 4753 . . . . . . . 8 (𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) → 𝑠 ≠ ∅)
1312adantl 487 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → 𝑠 ≠ ∅)
14 eldifi 4070 . . . . . . . . . 10 (𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) → 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴)
15 elpwi 4567 . . . . . . . . . 10 (𝑠 ∈ 𝒫 𝐴 → 𝑠 ⊆ 𝐴)
1614, 15syl 18 . . . . . . . . 9 (𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) → 𝑠 ⊆ 𝐴)
17 ssfi 9213 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑠 ⊆ 𝐴) → 𝑠 ∈ Fin)
185, 16, 17syl2an 608 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → 𝑠 ∈ Fin)
19 hashnncl 14534 . . . . . . . 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 12671 . . . . . 6 ((♯‘𝑠) ∈ ℕ → ((♯‘𝑠) − 1) ∈ ℕ0)
2321, 22syl 18 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ((♯‘𝑠) − 1) ∈ ℕ0)
2411, 23expcld 14313 . . . 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 3923 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → 𝑠 ⊆ Fin)
28 unifi 9358 . . . . . . . 8 ((𝑠 ∈ Fin ∧ 𝑠 ⊆ Fin) → ∪ 𝑠 ∈ Fin)
2918, 27, 28syl2anc 596 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ∪ 𝑠 ∈ Fin)
30 intssuni 4933 . . . . . . . 8 (𝑠 ≠ ∅ → ∩ 𝑠 ⊆ ∪ 𝑠)
3113, 30syl 18 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ∩ 𝑠 ⊆ ∪ 𝑠)
3229, 31ssfid 9285 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ∩ 𝑠 ∈ Fin)
33 hashcl 14524 . . . . . 6 (∩ 𝑠 ∈ Fin → (♯‘∩ 𝑠) ∈ ℕ0)
3432, 33syl 18 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (♯‘∩ 𝑠) ∈ ℕ0)
3534nn0cnd 12693 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (♯‘∩ 𝑠) ∈ ℂ)
3624, 35mulcld 11353 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) ∈ ℂ)
379, 36fsumcl 15925 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) ∈ ℂ)
38 disjdif 4429 . . . . 5 ({∅} ∩ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) = ∅
3938a1i 11 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ({∅} ∩ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) = ∅)
40 0elpw 5321 . . . . . . . 8 ∅ ∈ 𝒫 𝐴
41 snssi 4746 . . . . . . . 8 (∅ ∈ 𝒫 𝐴 → {∅} ⊆ 𝒫 𝐴)
4240, 41ax-mp 5 . . . . . . 7 {∅} ⊆ 𝒫 𝐴
43 undif 4441 . . . . . . 7 ({∅} ⊆ 𝒫 𝐴 ↔ ({∅} ∪ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) = 𝒫 𝐴)
4442, 43mpbi 233 . . . . . 6 ({∅} ∪ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) = 𝒫 𝐴
4544eqcomi 2772 . . . . 5 𝒫 𝐴 = ({∅} ∪ (𝒫 𝐴 ∖ {∅}))
4645a1i 11 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 𝒫 𝐴 = ({∅} ∪ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})))
47 1cnd 11326 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → 1 ∈ ℂ)
4847negcld 11680 . . . . . 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 14524 . . . . . . 7 (𝑠 ∈ Fin → (♯‘𝑠) ∈ ℕ0)
5149, 50syl 18 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘𝑠) ∈ ℕ0)
5248, 51expcld 14313 . . . . 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 4136 . . . . . . . 8 (∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) ⊆ ∪ 𝐴
55 ssfi 9213 . . . . . . . 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 14524 . . . . . . 7 ((∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) ∈ Fin → (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)) ∈ ℕ0)
5856, 57syl 18 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)) ∈ ℕ0)
5958nn0cnd 12693 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)) ∈ ℂ)
6052, 59mulcld 11353 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴) → (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))) ∈ ℂ)
6139, 46, 7, 60fsumsplit 15933 . . 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 4126 . . . . . . 7 (∪ 𝐴 ∩ ∪ 𝐴) = ∪ 𝐴
6362fveq2i 6908 . . . . . 6 (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∪ 𝐴)) = (♯‘∪ 𝐴)
6463oveq2i 7451 . . . . 5 ((♯‘∪ 𝐴) − (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∪ 𝐴))) = ((♯‘∪ 𝐴) − (♯‘∪ 𝐴))
654subidd 11681 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ((♯‘∪ 𝐴) − (♯‘∪ 𝐴)) = 0)
6664, 65eqtrid 2810 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ((♯‘∪ 𝐴) − (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∪ 𝐴))) = 0)
67 incexclem 16031 . . . . 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 2800 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 0 = Σ𝑠 ∈ 𝒫 𝐴(( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))))
704, 37negsubd 11699 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ((♯‘∪ 𝐴) + -Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠))) = ((♯‘∪ 𝐴) − Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠))))
71 0ex 5264 . . . . . . 7 ∅ ∈ V
72 1cnd 11326 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 1 ∈ ℂ)
7372, 4mulcld 11353 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (1 · (♯‘∪ 𝐴)) ∈ ℂ)
74 fveq2 6905 . . . . . . . . . . . 12 (𝑠 = ∅ → (♯‘𝑠) = (♯‘∅))
75 hash0 14535 . . . . . . . . . . . 12 (♯‘∅) = 0
7674, 75eqtrdi 2814 . . . . . . . . . . 11 (𝑠 = ∅ → (♯‘𝑠) = 0)
7776oveq2d 7456 . . . . . . . . . 10 (𝑠 = ∅ → ( -1↑(♯‘𝑠)) = ( -1↑0))
78 neg1cn 12329 . . . . . . . . . . 11 -1 ∈ ℂ
79 exp0 14232 . . . . . . . . . . 11 ( -1 ∈ ℂ → ( -1↑0) = 1)
8078, 79ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 ( -1↑0) = 1
8177, 80eqtrdi 2814 . . . . . . . . 9 (𝑠 = ∅ → ( -1↑(♯‘𝑠)) = 1)
82 rint0 4951 . . . . . . . . . 10 (𝑠 = ∅ → (∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) = ∪ 𝐴)
8382fveq2d 6909 . . . . . . . . 9 (𝑠 = ∅ → (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)) = (♯‘∪ 𝐴))
8481, 83oveq12d 7458 . . . . . . . 8 (𝑠 = ∅ → (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))) = (1 · (♯‘∪ 𝐴)))
8584sumsn 15938 . . . . . . 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 11351 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (1 · (♯‘∪ 𝐴)) = (♯‘∪ 𝐴))
8886, 87eqtr2d 2799 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘∪ 𝐴) = Σ𝑠 ∈ {∅} (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))))
899, 36fsumneg 15979 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) -(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) = -Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)))
90 expm1t 14257 . . . . . . . . . . 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 11354 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · -1) = ( -1 · ( -1↑((♯‘𝑠) − 1))))
9324mulm1d 11792 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ( -1 · ( -1↑((♯‘𝑠) − 1))) = -( -1↑((♯‘𝑠) − 1)))
9491, 92, 933eqtrd 2802 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ( -1↑(♯‘𝑠)) = -( -1↑((♯‘𝑠) − 1)))
9525unissd 4880 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ∪ 𝑠 ⊆ ∪ 𝐴)
9631, 95sstrd 3923 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ∩ 𝑠 ⊆ ∪ 𝐴)
97 sseqin2 4123 . . . . . . . . . . 11 (∩ 𝑠 ⊆ ∪ 𝐴 ↔ (∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) = ∩ 𝑠)
9896, 97sylib 221 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠) = ∩ 𝑠)
9998fveq2d 6909 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠)) = (♯‘∩ 𝑠))
10094, 99oveq12d 7458 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))) = ( -( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)))
10124, 35mulneg1d 11793 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → ( -( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) = -(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)))
102100, 101eqtr2d 2799 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})) → -(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) = (( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))))
103102sumeq2dv 15895 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) -(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) = Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))))
10489, 103eqtr3d 2800 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → -Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠)) = Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑(♯‘𝑠)) · (♯‘(∪ 𝐴 ∩ ∩ 𝑠))))
10588, 104oveq12d 7458 . . . 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 2800 . . 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 2809 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ((♯‘∪ 𝐴) − Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})(( -1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘∩ 𝑠))) = 0)
1084, 37, 107subeq0d 11702 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 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900   ∖ cdif 4048   ∩ cin 4092   ∪ cun 4152  ∅c0 4281  𝒫 cpw 4560  {csn 4588  ∪ cuni 4870  ∩ cint 4910  ‘cfv 6555  (class class class)co 7440  Fincfn 8998  ℂcc 11222  0cc0 11224  1c1 11225   + caddc 11227   · cmul 11229   − cmin 11565   -cneg 11566  ℕcn 12359  ℕ0cn0 12630  ↑cexp 14228  ♯chash 14498  Σcsu 15879
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-inf2 9666  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301  ax-pre-sup 11302
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-isom 6564  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-1o 8501  df-oadd 8505  df-er 8742  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-fin 9002  df-sup 9458  df-oi 9528  df-dju 10006  df-card 10044  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-div 11998  df-nn 12360  df-2 12429  df-3 12430  df-n0 12631  df-z 12718  df-uz 12990  df-rp 13145  df-fz 13664  df-fzo 13813  df-seq 14169  df-exp 14229  df-hash 14499  df-cj 15292  df-re 15293  df-im 15294  df-sqrt 15428  df-abs 15429  df-clim 15681  df-sum 15880
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