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

Theorem incexc2 14868
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 14867 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘ 𝐴) = Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
2 hashcl 13354 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ∈ Fin → (♯‘𝐴) ∈ ℕ0)
32ad2antrr 717 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘𝐴) ∈ ℕ0)
43nn0zd 11732 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘𝐴) ∈ ℤ)
5 simpl 474 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 𝐴 ∈ Fin)
6 elpwi 4327 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ 𝒫 𝐴𝑘𝐴)
7 ssdomg 8210 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 ∈ Fin → (𝑘𝐴𝑘𝐴))
87imp 395 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑘𝐴) → 𝑘𝐴)
95, 6, 8syl2an 589 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → 𝑘𝐴)
10 hashdomi 13376 . . . . . . . . . . 11 (𝑘𝐴 → (♯‘𝑘) ≤ (♯‘𝐴))
119, 10syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘𝑘) ≤ (♯‘𝐴))
12 fznn 12620 . . . . . . . . . . 11 ((♯‘𝐴) ∈ ℤ → ((♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴)) ↔ ((♯‘𝑘) ∈ ℕ ∧ (♯‘𝑘) ≤ (♯‘𝐴))))
1312rbaibd 536 . . . . . . . . . 10 (((♯‘𝐴) ∈ ℤ ∧ (♯‘𝑘) ≤ (♯‘𝐴)) → ((♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴)) ↔ (♯‘𝑘) ∈ ℕ))
144, 11, 13syl2anc 579 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → ((♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴)) ↔ (♯‘𝑘) ∈ ℕ))
15 ssfi 8391 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑘𝐴) → 𝑘 ∈ Fin)
165, 6, 15syl2an 589 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → 𝑘 ∈ Fin)
17 hashnncl 13364 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ Fin → ((♯‘𝑘) ∈ ℕ ↔ 𝑘 ≠ ∅))
1816, 17syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → ((♯‘𝑘) ∈ ℕ ↔ 𝑘 ≠ ∅))
1914, 18bitr2d 271 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (𝑘 ≠ ∅ ↔ (♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴))))
20 df-ne 2938 . . . . . . . 8 (𝑘 ≠ ∅ ↔ ¬ 𝑘 = ∅)
21 risset 3209 . . . . . . . 8 ((♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴)) ↔ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))𝑛 = (♯‘𝑘))
2219, 20, 213bitr3g 304 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (¬ 𝑘 = ∅ ↔ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))𝑛 = (♯‘𝑘)))
23 velsn 4352 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ {∅} ↔ 𝑘 = ∅)
2423notbii 311 . . . . . . 7 𝑘 ∈ {∅} ↔ ¬ 𝑘 = ∅)
25 eqcom 2772 . . . . . . . 8 ((♯‘𝑘) = 𝑛𝑛 = (♯‘𝑘))
2625rexbii 3188 . . . . . . 7 (∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))(♯‘𝑘) = 𝑛 ↔ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))𝑛 = (♯‘𝑘))
2722, 24, 263bitr4g 305 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (¬ 𝑘 ∈ {∅} ↔ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))(♯‘𝑘) = 𝑛))
2827rabbidva 3337 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ ¬ 𝑘 ∈ {∅}} = {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))(♯‘𝑘) = 𝑛})
29 dfdif2 3743 . . . . 5 (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) = {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ ¬ 𝑘 ∈ {∅}}
30 iunrab 4725 . . . . 5 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} = {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))(♯‘𝑘) = 𝑛}
3128, 29, 303eqtr4g 2824 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) = 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛})
3231sumeq1d 14730 . . 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 2799 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘ 𝐴) = Σ𝑠 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
34 fzfid 12985 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (1...(♯‘𝐴)) ∈ Fin)
35 simpll 783 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → 𝐴 ∈ Fin)
36 pwfi 8472 . . . . 5 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
3735, 36sylib 209 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
38 ssrab2 3849 . . . 4 {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ⊆ 𝒫 𝐴
39 ssfi 8391 . . . 4 ((𝒫 𝐴 ∈ Fin ∧ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ⊆ 𝒫 𝐴) → {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ∈ Fin)
4037, 38, 39sylancl 580 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ∈ Fin)
41 fveqeq2 6388 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑠 → ((♯‘𝑘) = 𝑛 ↔ (♯‘𝑠) = 𝑛))
4241elrab 3521 . . . . . . . 8 (𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ↔ (𝑠 ∈ 𝒫 𝐴 ∧ (♯‘𝑠) = 𝑛))
4342simprbi 490 . . . . . . 7 (𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} → (♯‘𝑠) = 𝑛)
4443adantl 473 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (♯‘𝑠) = 𝑛)
4544ralrimiva 3113 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → ∀𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘𝑠) = 𝑛)
4645ralrimiva 3113 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ∀𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))∀𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘𝑠) = 𝑛)
47 invdisj 4797 . . . 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 6861 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((♯‘𝑠) − 1) = (𝑛 − 1))
5049oveq2d 6862 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (-1↑((♯‘𝑠) − 1)) = (-1↑(𝑛 − 1)))
5150oveq1d 6861 . . . . 5 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = ((-1↑(𝑛 − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
52 1cnd 10292 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → 1 ∈ ℂ)
5352negcld 10637 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → -1 ∈ ℂ)
54 elfznn 12582 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)) → 𝑛 ∈ ℕ)
5554adantl 473 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → 𝑛 ∈ ℕ)
56 nnm1nn0 11585 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 − 1) ∈ ℕ0)
5755, 56syl 17 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → (𝑛 − 1) ∈ ℕ0)
5853, 57expcld 13220 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → (-1↑(𝑛 − 1)) ∈ ℂ)
5958adantr 472 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (-1↑(𝑛 − 1)) ∈ ℂ)
60 unifi 8466 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 𝐴 ∈ Fin)
6160ad2antrr 717 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝐴 ∈ Fin)
6255adantr 472 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑛 ∈ ℕ)
6344, 62eqeltrd 2844 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (♯‘𝑠) ∈ ℕ)
6435adantr 472 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝐴 ∈ Fin)
65 elrabi 3516 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} → 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴)
6665adantl 473 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴)
67 elpwi 4327 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑠 ∈ 𝒫 𝐴𝑠𝐴)
6866, 67syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠𝐴)
69 ssfi 8391 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑠𝐴) → 𝑠 ∈ Fin)
7064, 68, 69syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 ∈ Fin)
71 hashnncl 13364 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑠 ∈ Fin → ((♯‘𝑠) ∈ ℕ ↔ 𝑠 ≠ ∅))
7270, 71syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((♯‘𝑠) ∈ ℕ ↔ 𝑠 ≠ ∅))
7363, 72mpbid 223 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 ≠ ∅)
74 intssuni 4657 . . . . . . . . . . 11 (𝑠 ≠ ∅ → 𝑠 𝑠)
7573, 74syl 17 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 𝑠)
7668unissd 4622 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 𝐴)
7775, 76sstrd 3773 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 𝐴)
78 ssfi 8391 . . . . . . . . 9 (( 𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑠 𝐴) → 𝑠 ∈ Fin)
7961, 77, 78syl2anc 579 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 ∈ Fin)
80 hashcl 13354 . . . . . . . 8 ( 𝑠 ∈ Fin → (♯‘ 𝑠) ∈ ℕ0)
8179, 80syl 17 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (♯‘ 𝑠) ∈ ℕ0)
8281nn0cnd 11604 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (♯‘ 𝑠) ∈ ℂ)
8359, 82mulcld 10318 . . . . 5 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((-1↑(𝑛 − 1)) · (♯‘ 𝑠)) ∈ ℂ)
8451, 83eqeltrd 2844 . . . 4 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) ∈ ℂ)
8584anasss 458 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ (𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛})) → ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) ∈ ℂ)
8634, 40, 48, 85fsumiun 14851 . 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)))
8751sumeq2dv 14732 . . . 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)))
8840, 58, 82fsummulc2 14814 . . . 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)))
8987, 88eqtr4d 2802 . . 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)))
9089sumeq2dv 14732 . 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)))
9133, 86, 903eqtrd 2803 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 197  wa 384   = wceq 1652  wcel 2155  wne 2937  wral 3055  wrex 3056  {crab 3059  cdif 3731  wss 3734  c0 4081  𝒫 cpw 4317  {csn 4336   cuni 4596   cint 4635   ciun 4678  Disj wdisj 4779   class class class wbr 4811  cfv 6070  (class class class)co 6846  cdom 8162  Fincfn 8164  cc 10191  1c1 10194   · cmul 10198  cle 10333  cmin 10524  -cneg 10525  cn 11278  0cn0 11542  cz 11628  ...cfz 12538  cexp 13072  chash 13326  Σcsu 14715
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4932  ax-sep 4943  ax-nul 4951  ax-pow 5003  ax-pr 5064  ax-un 7151  ax-inf2 8757  ax-cnex 10249  ax-resscn 10250  ax-1cn 10251  ax-icn 10252  ax-addcl 10253  ax-addrcl 10254  ax-mulcl 10255  ax-mulrcl 10256  ax-mulcom 10257  ax-addass 10258  ax-mulass 10259  ax-distr 10260  ax-i2m1 10261  ax-1ne0 10262  ax-1rid 10263  ax-rnegex 10264  ax-rrecex 10265  ax-cnre 10266  ax-pre-lttri 10267  ax-pre-lttrn 10268  ax-pre-ltadd 10269  ax-pre-mulgt0 10270  ax-pre-sup 10271
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-fal 1666  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3599  df-csb 3694  df-dif 3737  df-un 3739  df-in 3741  df-ss 3748  df-pss 3750  df-nul 4082  df-if 4246  df-pw 4319  df-sn 4337  df-pr 4339  df-tp 4341  df-op 4343  df-uni 4597  df-int 4636  df-iun 4680  df-disj 4780  df-br 4812  df-opab 4874  df-mpt 4891  df-tr 4914  df-id 5187  df-eprel 5192  df-po 5200  df-so 5201  df-fr 5238  df-se 5239  df-we 5240  df-xp 5285  df-rel 5286  df-cnv 5287  df-co 5288  df-dm 5289  df-rn 5290  df-res 5291  df-ima 5292  df-pred 5867  df-ord 5913  df-on 5914  df-lim 5915  df-suc 5916  df-iota 6033  df-fun 6072  df-fn 6073  df-f 6074  df-f1 6075  df-fo 6076  df-f1o 6077  df-fv 6078  df-isom 6079  df-riota 6807  df-ov 6849  df-oprab 6850  df-mpt2 6851  df-om 7268  df-1st 7370  df-2nd 7371  df-wrecs 7614  df-recs 7676  df-rdg 7714  df-1o 7768  df-2o 7769  df-oadd 7772  df-er 7951  df-map 8066  df-en 8165  df-dom 8166  df-sdom 8167  df-fin 8168  df-sup 8559  df-oi 8626  df-card 9020  df-cda 9247  df-pnf 10334  df-mnf 10335  df-xr 10336  df-ltxr 10337  df-le 10338  df-sub 10526  df-neg 10527  df-div 10943  df-nn 11279  df-2 11339  df-3 11340  df-n0 11543  df-xnn0 11615  df-z 11629  df-uz 11892  df-rp 12034  df-fz 12539  df-fzo 12679  df-seq 13014  df-exp 13073  df-hash 13327  df-cj 14138  df-re 14139  df-im 14140  df-sqrt 14274  df-abs 14275  df-clim 14518  df-sum 14716
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator