MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  incexc2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem incexc2 15771
Description: The inclusion/exclusion principle for counting the elements of a finite union of finite sets. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Aug-2017.)
Assertion
Ref Expression
incexc2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘ 𝐴) = Σ𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))((-1↑(𝑛 − 1)) · Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘ 𝑠)))
Distinct variable group:   𝑘,𝑛,𝑠,𝐴

Proof of Theorem incexc2
StepHypRef Expression
1 incexc 15770 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘ 𝐴) = Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
2 hashcl 14303 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ∈ Fin → (♯‘𝐴) ∈ ℕ0)
32ad2antrr 725 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘𝐴) ∈ ℕ0)
43nn0zd 12571 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘𝐴) ∈ ℤ)
5 simpl 484 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 𝐴 ∈ Fin)
6 elpwi 4605 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ 𝒫 𝐴𝑘𝐴)
7 ssdomg 8984 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 ∈ Fin → (𝑘𝐴𝑘𝐴))
87imp 408 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑘𝐴) → 𝑘𝐴)
95, 6, 8syl2an 597 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → 𝑘𝐴)
10 hashdomi 14327 . . . . . . . . . . 11 (𝑘𝐴 → (♯‘𝑘) ≤ (♯‘𝐴))
119, 10syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘𝑘) ≤ (♯‘𝐴))
12 fznn 13556 . . . . . . . . . . 11 ((♯‘𝐴) ∈ ℤ → ((♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴)) ↔ ((♯‘𝑘) ∈ ℕ ∧ (♯‘𝑘) ≤ (♯‘𝐴))))
1312rbaibd 542 . . . . . . . . . 10 (((♯‘𝐴) ∈ ℤ ∧ (♯‘𝑘) ≤ (♯‘𝐴)) → ((♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴)) ↔ (♯‘𝑘) ∈ ℕ))
144, 11, 13syl2anc 585 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → ((♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴)) ↔ (♯‘𝑘) ∈ ℕ))
15 ssfi 9161 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑘𝐴) → 𝑘 ∈ Fin)
165, 6, 15syl2an 597 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → 𝑘 ∈ Fin)
17 hashnncl 14313 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ Fin → ((♯‘𝑘) ∈ ℕ ↔ 𝑘 ≠ ∅))
1816, 17syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → ((♯‘𝑘) ∈ ℕ ↔ 𝑘 ≠ ∅))
1914, 18bitr2d 280 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (𝑘 ≠ ∅ ↔ (♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴))))
20 df-ne 2942 . . . . . . . 8 (𝑘 ≠ ∅ ↔ ¬ 𝑘 = ∅)
21 risset 3231 . . . . . . . 8 ((♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴)) ↔ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))𝑛 = (♯‘𝑘))
2219, 20, 213bitr3g 313 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (¬ 𝑘 = ∅ ↔ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))𝑛 = (♯‘𝑘)))
23 velsn 4640 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ {∅} ↔ 𝑘 = ∅)
2423notbii 320 . . . . . . 7 𝑘 ∈ {∅} ↔ ¬ 𝑘 = ∅)
25 eqcom 2740 . . . . . . . 8 ((♯‘𝑘) = 𝑛𝑛 = (♯‘𝑘))
2625rexbii 3095 . . . . . . 7 (∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))(♯‘𝑘) = 𝑛 ↔ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))𝑛 = (♯‘𝑘))
2722, 24, 263bitr4g 314 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (¬ 𝑘 ∈ {∅} ↔ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))(♯‘𝑘) = 𝑛))
2827rabbidva 3440 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ ¬ 𝑘 ∈ {∅}} = {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))(♯‘𝑘) = 𝑛})
29 dfdif2 3955 . . . . 5 (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) = {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ ¬ 𝑘 ∈ {∅}}
30 iunrab 5051 . . . . 5 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} = {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))(♯‘𝑘) = 𝑛}
3128, 29, 303eqtr4g 2798 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) = 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛})
3231sumeq1d 15634 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = Σ𝑠 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
331, 32eqtrd 2773 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘ 𝐴) = Σ𝑠 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
34 fzfid 13925 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (1...(♯‘𝐴)) ∈ Fin)
35 simpll 766 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → 𝐴 ∈ Fin)
36 pwfi 9166 . . . . 5 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
3735, 36sylib 217 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
38 ssrab2 4075 . . . 4 {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ⊆ 𝒫 𝐴
39 ssfi 9161 . . . 4 ((𝒫 𝐴 ∈ Fin ∧ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ⊆ 𝒫 𝐴) → {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ∈ Fin)
4037, 38, 39sylancl 587 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ∈ Fin)
41 fveqeq2 6890 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑠 → ((♯‘𝑘) = 𝑛 ↔ (♯‘𝑠) = 𝑛))
4241elrab 3681 . . . . . . . 8 (𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ↔ (𝑠 ∈ 𝒫 𝐴 ∧ (♯‘𝑠) = 𝑛))
4342simprbi 498 . . . . . . 7 (𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} → (♯‘𝑠) = 𝑛)
4443adantl 483 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (♯‘𝑠) = 𝑛)
4544ralrimiva 3147 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → ∀𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘𝑠) = 𝑛)
4645ralrimiva 3147 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ∀𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))∀𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘𝑠) = 𝑛)
47 invdisj 5128 . . . 4 (∀𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))∀𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘𝑠) = 𝑛Disj 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛})
4846, 47syl 17 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Disj 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛})
4944oveq1d 7411 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((♯‘𝑠) − 1) = (𝑛 − 1))
5049oveq2d 7412 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (-1↑((♯‘𝑠) − 1)) = (-1↑(𝑛 − 1)))
5150oveq1d 7411 . . . . 5 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = ((-1↑(𝑛 − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
52 1cnd 11196 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → 1 ∈ ℂ)
5352negcld 11545 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → -1 ∈ ℂ)
54 elfznn 13517 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)) → 𝑛 ∈ ℕ)
5554adantl 483 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → 𝑛 ∈ ℕ)
56 nnm1nn0 12500 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 − 1) ∈ ℕ0)
5755, 56syl 17 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → (𝑛 − 1) ∈ ℕ0)
5853, 57expcld 14098 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → (-1↑(𝑛 − 1)) ∈ ℂ)
5958adantr 482 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (-1↑(𝑛 − 1)) ∈ ℂ)
60 unifi 9329 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 𝐴 ∈ Fin)
6160ad2antrr 725 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝐴 ∈ Fin)
6255adantr 482 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑛 ∈ ℕ)
6344, 62eqeltrd 2834 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (♯‘𝑠) ∈ ℕ)
6435adantr 482 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝐴 ∈ Fin)
65 elrabi 3675 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} → 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴)
6665adantl 483 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴)
67 elpwi 4605 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑠 ∈ 𝒫 𝐴𝑠𝐴)
6866, 67syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠𝐴)
6964, 68ssfid 9255 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 ∈ Fin)
70 hashnncl 14313 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑠 ∈ Fin → ((♯‘𝑠) ∈ ℕ ↔ 𝑠 ≠ ∅))
7169, 70syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((♯‘𝑠) ∈ ℕ ↔ 𝑠 ≠ ∅))
7263, 71mpbid 231 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 ≠ ∅)
73 intssuni 4970 . . . . . . . . . . 11 (𝑠 ≠ ∅ → 𝑠 𝑠)
7472, 73syl 17 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 𝑠)
7568unissd 4914 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 𝐴)
7674, 75sstrd 3990 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 𝐴)
7761, 76ssfid 9255 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 ∈ Fin)
78 hashcl 14303 . . . . . . . 8 ( 𝑠 ∈ Fin → (♯‘ 𝑠) ∈ ℕ0)
7977, 78syl 17 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (♯‘ 𝑠) ∈ ℕ0)
8079nn0cnd 12521 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (♯‘ 𝑠) ∈ ℂ)
8159, 80mulcld 11221 . . . . 5 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((-1↑(𝑛 − 1)) · (♯‘ 𝑠)) ∈ ℂ)
8251, 81eqeltrd 2834 . . . 4 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) ∈ ℂ)
8382anasss 468 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ (𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛})) → ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) ∈ ℂ)
8434, 40, 48, 83fsumiun 15754 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑠 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = Σ𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
8551sumeq2dv 15636 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑(𝑛 − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
8640, 58, 80fsummulc2 15717 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → ((-1↑(𝑛 − 1)) · Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘ 𝑠)) = Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑(𝑛 − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
8785, 86eqtr4d 2776 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = ((-1↑(𝑛 − 1)) · Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘ 𝑠)))
8887sumeq2dv 15636 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = Σ𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))((-1↑(𝑛 − 1)) · Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘ 𝑠)))
8933, 84, 883eqtrd 2777 1 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘ 𝐴) = Σ𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))((-1↑(𝑛 − 1)) · Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘ 𝑠)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 205  wa 397   = wceq 1542  wcel 2107  wne 2941  wral 3062  wrex 3071  {crab 3433  cdif 3943  wss 3946  c0 4320  𝒫 cpw 4598  {csn 4624   cuni 4904   cint 4946   ciun 4993  Disj wdisj 5109   class class class wbr 5144  cfv 6535  (class class class)co 7396  cdom 8925  Fincfn 8927  cc 11095  1c1 11098   · cmul 11102  cle 11236  cmin 11431  -cneg 11432  cn 12199  0cn0 12459  cz 12545  ...cfz 13471  cexp 14014  chash 14277  Σcsu 15619
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 5281  ax-sep 5295  ax-nul 5302  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7712  ax-inf2 9623  ax-cnex 11153  ax-resscn 11154  ax-1cn 11155  ax-icn 11156  ax-addcl 11157  ax-addrcl 11158  ax-mulcl 11159  ax-mulrcl 11160  ax-mulcom 11161  ax-addass 11162  ax-mulass 11163  ax-distr 11164  ax-i2m1 11165  ax-1ne0 11166  ax-1rid 11167  ax-rnegex 11168  ax-rrecex 11169  ax-cnre 11170  ax-pre-lttri 11171  ax-pre-lttrn 11172  ax-pre-ltadd 11173  ax-pre-mulgt0 11174  ax-pre-sup 11175
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 3776  df-csb 3892  df-dif 3949  df-un 3951  df-in 3953  df-ss 3963  df-pss 3965  df-nul 4321  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-op 4631  df-uni 4905  df-int 4947  df-iun 4995  df-disj 5110  df-br 5145  df-opab 5207  df-mpt 5228  df-tr 5262  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-se 5628  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6292  df-ord 6359  df-on 6360  df-lim 6361  df-suc 6362  df-iota 6487  df-fun 6537  df-fn 6538  df-f 6539  df-f1 6540  df-fo 6541  df-f1o 6542  df-fv 6543  df-isom 6544  df-riota 7352  df-ov 7399  df-oprab 7400  df-mpo 7401  df-om 7843  df-1st 7962  df-2nd 7963  df-frecs 8253  df-wrecs 8284  df-recs 8358  df-rdg 8397  df-1o 8453  df-oadd 8457  df-er 8691  df-en 8928  df-dom 8929  df-sdom 8930  df-fin 8931  df-sup 9424  df-oi 9492  df-dju 9883  df-card 9921  df-pnf 11237  df-mnf 11238  df-xr 11239  df-ltxr 11240  df-le 11241  df-sub 11433  df-neg 11434  df-div 11859  df-nn 12200  df-2 12262  df-3 12263  df-n0 12460  df-xnn0 12532  df-z 12546  df-uz 12810  df-rp 12962  df-fz 13472  df-fzo 13615  df-seq 13954  df-exp 14015  df-hash 14278  df-cj 15033  df-re 15034  df-im 15035  df-sqrt 15169  df-abs 15170  df-clim 15419  df-sum 15620
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator