MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  incexc Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem incexc 15780
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 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) = ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ )))
Distinct variable group:   ๐ด,๐‘ 

Proof of Theorem incexc
StepHypRef Expression
1 unifi 9338 . . 3 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ โˆช ๐ด โˆˆ Fin)
2 hashcl 14313 . . . 4 (โˆช ๐ด โˆˆ Fin โ†’ (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) โˆˆ โ„•0)
32nn0cnd 12531 . . 3 (โˆช ๐ด โˆˆ Fin โ†’ (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) โˆˆ โ„‚)
41, 3syl 17 . 2 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) โˆˆ โ„‚)
5 simpl 484 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ๐ด โˆˆ Fin)
6 pwfi 9175 . . . . 5 (๐ด โˆˆ Fin โ†” ๐’ซ ๐ด โˆˆ Fin)
75, 6sylib 217 . . . 4 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ๐’ซ ๐ด โˆˆ Fin)
8 diffi 9176 . . . 4 (๐’ซ ๐ด โˆˆ Fin โ†’ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…}) โˆˆ Fin)
97, 8syl 17 . . 3 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…}) โˆˆ Fin)
10 1cnd 11206 . . . . . 6 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
1110negcld 11555 . . . . 5 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ -1 โˆˆ โ„‚)
12 eldifsni 4793 . . . . . . . 8 (๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…}) โ†’ ๐‘  โ‰  โˆ…)
1312adantl 483 . . . . . . 7 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ ๐‘  โ‰  โˆ…)
14 eldifi 4126 . . . . . . . . . 10 (๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…}) โ†’ ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด)
15 elpwi 4609 . . . . . . . . . 10 (๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด โ†’ ๐‘  โŠ† ๐ด)
1614, 15syl 17 . . . . . . . . 9 (๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…}) โ†’ ๐‘  โŠ† ๐ด)
17 ssfi 9170 . . . . . . . . 9 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐‘  โŠ† ๐ด) โ†’ ๐‘  โˆˆ Fin)
185, 16, 17syl2an 597 . . . . . . . 8 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ ๐‘  โˆˆ Fin)
19 hashnncl 14323 . . . . . . . 8 (๐‘  โˆˆ Fin โ†’ ((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆˆ โ„• โ†” ๐‘  โ‰  โˆ…))
2018, 19syl 17 . . . . . . 7 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ ((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆˆ โ„• โ†” ๐‘  โ‰  โˆ…))
2113, 20mpbird 257 . . . . . 6 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆˆ โ„•)
22 nnm1nn0 12510 . . . . . 6 ((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆˆ โ„• โ†’ ((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1) โˆˆ โ„•0)
2321, 22syl 17 . . . . 5 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ ((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1) โˆˆ โ„•0)
2411, 23expcld 14108 . . . 4 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ (-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) โˆˆ โ„‚)
2516adantl 483 . . . . . . . . 9 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ ๐‘  โŠ† ๐ด)
26 simplr 768 . . . . . . . . 9 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ ๐ด โŠ† Fin)
2725, 26sstrd 3992 . . . . . . . 8 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ ๐‘  โŠ† Fin)
28 unifi 9338 . . . . . . . 8 ((๐‘  โˆˆ Fin โˆง ๐‘  โŠ† Fin) โ†’ โˆช ๐‘  โˆˆ Fin)
2918, 27, 28syl2anc 585 . . . . . . 7 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ โˆช ๐‘  โˆˆ Fin)
30 intssuni 4974 . . . . . . . 8 (๐‘  โ‰  โˆ… โ†’ โˆฉ ๐‘  โŠ† โˆช ๐‘ )
3113, 30syl 17 . . . . . . 7 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ โˆฉ ๐‘  โŠ† โˆช ๐‘ )
3229, 31ssfid 9264 . . . . . 6 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ โˆฉ ๐‘  โˆˆ Fin)
33 hashcl 14313 . . . . . 6 (โˆฉ ๐‘  โˆˆ Fin โ†’ (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ ) โˆˆ โ„•0)
3432, 33syl 17 . . . . 5 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ ) โˆˆ โ„•0)
3534nn0cnd 12531 . . . 4 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ ) โˆˆ โ„‚)
3624, 35mulcld 11231 . . 3 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ ((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ )) โˆˆ โ„‚)
379, 36fsumcl 15676 . 2 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ )) โˆˆ โ„‚)
38 disjdif 4471 . . . . 5 ({โˆ…} โˆฉ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) = โˆ…
3938a1i 11 . . . 4 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ({โˆ…} โˆฉ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) = โˆ…)
40 0elpw 5354 . . . . . . . 8 โˆ… โˆˆ ๐’ซ ๐ด
41 snssi 4811 . . . . . . . 8 (โˆ… โˆˆ ๐’ซ ๐ด โ†’ {โˆ…} โŠ† ๐’ซ ๐ด)
4240, 41ax-mp 5 . . . . . . 7 {โˆ…} โŠ† ๐’ซ ๐ด
43 undif 4481 . . . . . . 7 ({โˆ…} โŠ† ๐’ซ ๐ด โ†” ({โˆ…} โˆช (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) = ๐’ซ ๐ด)
4442, 43mpbi 229 . . . . . 6 ({โˆ…} โˆช (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) = ๐’ซ ๐ด
4544eqcomi 2742 . . . . 5 ๐’ซ ๐ด = ({โˆ…} โˆช (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…}))
4645a1i 11 . . . 4 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ๐’ซ ๐ด = ({โˆ…} โˆช (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})))
47 1cnd 11206 . . . . . . 7 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด) โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
4847negcld 11555 . . . . . 6 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด) โ†’ -1 โˆˆ โ„‚)
495, 15, 17syl2an 597 . . . . . . 7 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด) โ†’ ๐‘  โˆˆ Fin)
50 hashcl 14313 . . . . . . 7 (๐‘  โˆˆ Fin โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆˆ โ„•0)
5149, 50syl 17 . . . . . 6 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด) โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆˆ โ„•0)
5248, 51expcld 14108 . . . . 5 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด) โ†’ (-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) โˆˆ โ„‚)
531adantr 482 . . . . . . . 8 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด) โ†’ โˆช ๐ด โˆˆ Fin)
54 inss1 4228 . . . . . . . 8 (โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ) โŠ† โˆช ๐ด
55 ssfi 9170 . . . . . . . 8 ((โˆช ๐ด โˆˆ Fin โˆง (โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ) โŠ† โˆช ๐ด) โ†’ (โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ) โˆˆ Fin)
5653, 54, 55sylancl 587 . . . . . . 7 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด) โ†’ (โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ) โˆˆ Fin)
57 hashcl 14313 . . . . . . 7 ((โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ) โˆˆ Fin โ†’ (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ )) โˆˆ โ„•0)
5856, 57syl 17 . . . . . 6 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด) โ†’ (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ )) โˆˆ โ„•0)
5958nn0cnd 12531 . . . . 5 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด) โ†’ (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ )) โˆˆ โ„‚)
6052, 59mulcld 11231 . . . 4 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด) โ†’ ((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))) โˆˆ โ„‚)
6139, 46, 7, 60fsumsplit 15684 . . 3 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ฮฃ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))) = (ฮฃ๐‘  โˆˆ {โˆ…} ((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))) + ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ )))))
62 inidm 4218 . . . . . . 7 (โˆช ๐ด โˆฉ โˆช ๐ด) = โˆช ๐ด
6362fveq2i 6892 . . . . . 6 (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆช ๐ด)) = (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด)
6463oveq2i 7417 . . . . 5 ((โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) โˆ’ (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆช ๐ด))) = ((โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) โˆ’ (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด))
654subidd 11556 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ((โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) โˆ’ (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด)) = 0)
6664, 65eqtrid 2785 . . . 4 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ((โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) โˆ’ (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆช ๐ด))) = 0)
67 incexclem 15779 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง โˆช ๐ด โˆˆ Fin) โ†’ ((โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) โˆ’ (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆช ๐ด))) = ฮฃ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))))
681, 67syldan 592 . . . 4 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ((โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) โˆ’ (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆช ๐ด))) = ฮฃ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))))
6966, 68eqtr3d 2775 . . 3 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ 0 = ฮฃ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐ด((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))))
704, 37negsubd 11574 . . . 4 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ((โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) + -ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ ))) = ((โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) โˆ’ ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ ))))
71 0ex 5307 . . . . . . 7 โˆ… โˆˆ V
72 1cnd 11206 . . . . . . . 8 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
7372, 4mulcld 11231 . . . . . . 7 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ (1 ยท (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด)) โˆˆ โ„‚)
74 fveq2 6889 . . . . . . . . . . . 12 (๐‘  = โˆ… โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘ ) = (โ™ฏโ€˜โˆ…))
75 hash0 14324 . . . . . . . . . . . 12 (โ™ฏโ€˜โˆ…) = 0
7674, 75eqtrdi 2789 . . . . . . . . . . 11 (๐‘  = โˆ… โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘ ) = 0)
7776oveq2d 7422 . . . . . . . . . 10 (๐‘  = โˆ… โ†’ (-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) = (-1โ†‘0))
78 neg1cn 12323 . . . . . . . . . . 11 -1 โˆˆ โ„‚
79 exp0 14028 . . . . . . . . . . 11 (-1 โˆˆ โ„‚ โ†’ (-1โ†‘0) = 1)
8078, 79ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (-1โ†‘0) = 1
8177, 80eqtrdi 2789 . . . . . . . . 9 (๐‘  = โˆ… โ†’ (-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) = 1)
82 rint0 4994 . . . . . . . . . 10 (๐‘  = โˆ… โ†’ (โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ) = โˆช ๐ด)
8382fveq2d 6893 . . . . . . . . 9 (๐‘  = โˆ… โ†’ (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ )) = (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด))
8481, 83oveq12d 7424 . . . . . . . 8 (๐‘  = โˆ… โ†’ ((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))) = (1 ยท (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด)))
8584sumsn 15689 . . . . . . 7 ((โˆ… โˆˆ V โˆง (1 ยท (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด)) โˆˆ โ„‚) โ†’ ฮฃ๐‘  โˆˆ {โˆ…} ((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))) = (1 ยท (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด)))
8671, 73, 85sylancr 588 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ฮฃ๐‘  โˆˆ {โˆ…} ((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))) = (1 ยท (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด)))
874mullidd 11229 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ (1 ยท (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด)) = (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด))
8886, 87eqtr2d 2774 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) = ฮฃ๐‘  โˆˆ {โˆ…} ((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))))
899, 36fsumneg 15730 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})-((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ )) = -ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ )))
90 expm1t 14053 . . . . . . . . . . 11 ((-1 โˆˆ โ„‚ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆˆ โ„•) โ†’ (-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) = ((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท -1))
9111, 21, 90syl2anc 585 . . . . . . . . . 10 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ (-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) = ((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท -1))
9224, 11mulcomd 11232 . . . . . . . . . 10 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ ((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท -1) = (-1 ยท (-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1))))
9324mulm1d 11663 . . . . . . . . . 10 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ (-1 ยท (-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1))) = -(-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)))
9491, 92, 933eqtrd 2777 . . . . . . . . 9 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ (-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) = -(-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)))
9525unissd 4918 . . . . . . . . . . . 12 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ โˆช ๐‘  โŠ† โˆช ๐ด)
9631, 95sstrd 3992 . . . . . . . . . . 11 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ โˆฉ ๐‘  โŠ† โˆช ๐ด)
97 sseqin2 4215 . . . . . . . . . . 11 (โˆฉ ๐‘  โŠ† โˆช ๐ด โ†” (โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ) = โˆฉ ๐‘ )
9896, 97sylib 217 . . . . . . . . . 10 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ (โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ) = โˆฉ ๐‘ )
9998fveq2d 6893 . . . . . . . . 9 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ )) = (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ ))
10094, 99oveq12d 7424 . . . . . . . 8 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ ((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))) = (-(-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ )))
10124, 35mulneg1d 11664 . . . . . . . 8 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ (-(-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ )) = -((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ )))
102100, 101eqtr2d 2774 . . . . . . 7 (((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โˆง ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})) โ†’ -((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ )) = ((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))))
103102sumeq2dv 15646 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})-((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ )) = ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))))
10489, 103eqtr3d 2775 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ -ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ )) = ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))))
10588, 104oveq12d 7424 . . . 4 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ((โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) + -ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ ))) = (ฮฃ๐‘  โˆˆ {โˆ…} ((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))) + ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ )))))
10670, 105eqtr3d 2775 . . 3 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ((โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) โˆ’ ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ ))) = (ฮฃ๐‘  โˆˆ {โˆ…} ((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ ))) + ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘(โ™ฏโ€˜๐‘ )) ยท (โ™ฏโ€˜(โˆช ๐ด โˆฉ โˆฉ ๐‘ )))))
10761, 69, 1063eqtr4rd 2784 . 2 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ ((โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) โˆ’ ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ ))) = 0)
1084, 37, 107subeq0d 11576 1 ((๐ด โˆˆ Fin โˆง ๐ด โŠ† Fin) โ†’ (โ™ฏโ€˜โˆช ๐ด) = ฮฃ๐‘  โˆˆ (๐’ซ ๐ด โˆ– {โˆ…})((-1โ†‘((โ™ฏโ€˜๐‘ ) โˆ’ 1)) ยท (โ™ฏโ€˜โˆฉ ๐‘ )))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง wa 397   = wceq 1542   โˆˆ wcel 2107   โ‰  wne 2941  Vcvv 3475   โˆ– cdif 3945   โˆช cun 3946   โˆฉ cin 3947   โŠ† wss 3948  โˆ…c0 4322  ๐’ซ cpw 4602  {csn 4628  โˆช cuni 4908  โˆฉ cint 4950  โ€˜cfv 6541  (class class class)co 7406  Fincfn 8936  โ„‚cc 11105  0cc0 11107  1c1 11108   + caddc 11110   ยท cmul 11112   โˆ’ cmin 11441  -cneg 11442  โ„•cn 12209  โ„•0cn0 12469  โ†‘cexp 14024  โ™ฏchash 14287  ฮฃcsu 15629
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7722  ax-inf2 9633  ax-cnex 11163  ax-resscn 11164  ax-1cn 11165  ax-icn 11166  ax-addcl 11167  ax-addrcl 11168  ax-mulcl 11169  ax-mulrcl 11170  ax-mulcom 11171  ax-addass 11172  ax-mulass 11173  ax-distr 11174  ax-i2m1 11175  ax-1ne0 11176  ax-1rid 11177  ax-rnegex 11178  ax-rrecex 11179  ax-cnre 11180  ax-pre-lttri 11181  ax-pre-lttrn 11182  ax-pre-ltadd 11183  ax-pre-mulgt0 11184  ax-pre-sup 11185
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6298  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6493  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-isom 6550  df-riota 7362  df-ov 7409  df-oprab 7410  df-mpo 7411  df-om 7853  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8368  df-rdg 8407  df-1o 8463  df-oadd 8467  df-er 8700  df-en 8937  df-dom 8938  df-sdom 8939  df-fin 8940  df-sup 9434  df-oi 9502  df-dju 9893  df-card 9931  df-pnf 11247  df-mnf 11248  df-xr 11249  df-ltxr 11250  df-le 11251  df-sub 11443  df-neg 11444  df-div 11869  df-nn 12210  df-2 12272  df-3 12273  df-n0 12470  df-z 12556  df-uz 12820  df-rp 12972  df-fz 13482  df-fzo 13625  df-seq 13964  df-exp 14025  df-hash 14288  df-cj 15043  df-re 15044  df-im 15045  df-sqrt 15179  df-abs 15180  df-clim 15429  df-sum 15630
This theorem is referenced by:  incexc2  15781
  Copyright terms: Public domain W3C validator