Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  indsumin Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem indsumin 33020
Description: Finite sum of a product with the indicator function / Cartesian product with the indicator function. (Contributed by Thierry Arnoux, 11-Dec-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
indsumin.1 (๐œ‘ โ†’ ๐‘‚ โˆˆ ๐‘‰)
indsumin.2 (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ Fin)
indsumin.3 (๐œ‘ โ†’ ๐ด โŠ† ๐‘‚)
indsumin.4 (๐œ‘ โ†’ ๐ต โŠ† ๐‘‚)
indsumin.5 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚)
Assertion
Ref Expression
indsumin (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)๐ถ)
Distinct variable groups:   ๐ด,๐‘˜   ๐ต,๐‘˜   ๐‘˜,๐‘‚   ๐œ‘,๐‘˜
Allowed substitution hints:   ๐ถ(๐‘˜)   ๐‘‰(๐‘˜)

Proof of Theorem indsumin
StepHypRef Expression
1 inindif 31754 . . . 4 ((๐ด โˆฉ ๐ต) โˆฉ (๐ด โˆ– ๐ต)) = โˆ…
21a1i 11 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ((๐ด โˆฉ ๐ต) โˆฉ (๐ด โˆ– ๐ต)) = โˆ…)
3 inundif 4479 . . . . 5 ((๐ด โˆฉ ๐ต) โˆช (๐ด โˆ– ๐ต)) = ๐ด
43eqcomi 2742 . . . 4 ๐ด = ((๐ด โˆฉ ๐ต) โˆช (๐ด โˆ– ๐ต))
54a1i 11 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ๐ด = ((๐ด โˆฉ ๐ต) โˆช (๐ด โˆ– ๐ต)))
6 indsumin.2 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ Fin)
7 pr01ssre 32030 . . . . . 6 {0, 1} โŠ† โ„
8 ax-resscn 11167 . . . . . 6 โ„ โŠ† โ„‚
97, 8sstri 3992 . . . . 5 {0, 1} โŠ† โ„‚
10 indsumin.1 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ๐‘‚ โˆˆ ๐‘‰)
11 indsumin.4 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ๐ต โŠ† ๐‘‚)
12 indf 33013 . . . . . . . 8 ((๐‘‚ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โŠ† ๐‘‚) โ†’ ((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต):๐‘‚โŸถ{0, 1})
1310, 11, 12syl2anc 585 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต):๐‘‚โŸถ{0, 1})
1413adantr 482 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด) โ†’ ((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต):๐‘‚โŸถ{0, 1})
15 indsumin.3 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐ด โŠ† ๐‘‚)
1615sselda 3983 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘‚)
1714, 16ffvelcdmd 7088 . . . . 5 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด) โ†’ (((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) โˆˆ {0, 1})
189, 17sselid 3981 . . . 4 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด) โ†’ (((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
19 indsumin.5 . . . 4 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚)
2018, 19mulcld 11234 . . 3 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด) โ†’ ((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) โˆˆ โ„‚)
212, 5, 6, 20fsumsplit 15687 . 2 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) = (ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) + ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ)))
2210adantr 482 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)) โ†’ ๐‘‚ โˆˆ ๐‘‰)
2311adantr 482 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)) โ†’ ๐ต โŠ† ๐‘‚)
24 inss2 4230 . . . . . . . . 9 (๐ด โˆฉ ๐ต) โŠ† ๐ต
2524a1i 11 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ (๐ด โˆฉ ๐ต) โŠ† ๐ต)
2625sselda 3983 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ ๐ต)
27 ind1 33015 . . . . . . 7 ((๐‘‚ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โŠ† ๐‘‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ต) โ†’ (((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) = 1)
2822, 23, 26, 27syl3anc 1372 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)) โ†’ (((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) = 1)
2928oveq1d 7424 . . . . 5 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)) โ†’ ((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) = (1 ยท ๐ถ))
30 inss1 4229 . . . . . . . . 9 (๐ด โˆฉ ๐ต) โŠ† ๐ด
3130a1i 11 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ (๐ด โˆฉ ๐ต) โŠ† ๐ด)
3231sselda 3983 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ ๐ด)
3332, 19syldan 592 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚)
3433mullidd 11232 . . . . 5 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)) โ†’ (1 ยท ๐ถ) = ๐ถ)
3529, 34eqtrd 2773 . . . 4 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)) โ†’ ((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) = ๐ถ)
3635sumeq2dv 15649 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)๐ถ)
3710adantr 482 . . . . . . . 8 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)) โ†’ ๐‘‚ โˆˆ ๐‘‰)
3811adantr 482 . . . . . . . 8 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)) โ†’ ๐ต โŠ† ๐‘‚)
3915ssdifd 4141 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (๐ด โˆ– ๐ต) โŠ† (๐‘‚ โˆ– ๐ต))
4039sselda 3983 . . . . . . . 8 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ (๐‘‚ โˆ– ๐ต))
41 ind0 33016 . . . . . . . 8 ((๐‘‚ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โŠ† ๐‘‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐‘‚ โˆ– ๐ต)) โ†’ (((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) = 0)
4237, 38, 40, 41syl3anc 1372 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)) โ†’ (((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) = 0)
4342oveq1d 7424 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)) โ†’ ((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) = (0 ยท ๐ถ))
44 difssd 4133 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (๐ด โˆ– ๐ต) โŠ† ๐ด)
4544sselda 3983 . . . . . . . 8 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ ๐ด)
4645, 19syldan 592 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚)
4746mul02d 11412 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)) โ†’ (0 ยท ๐ถ) = 0)
4843, 47eqtrd 2773 . . . . 5 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)) โ†’ ((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) = 0)
4948sumeq2dv 15649 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)0)
50 diffi 9179 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ Fin โ†’ (๐ด โˆ– ๐ต) โˆˆ Fin)
516, 50syl 17 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (๐ด โˆ– ๐ต) โˆˆ Fin)
52 sumz 15668 . . . . . 6 (((๐ด โˆ– ๐ต) โŠ† (โ„คโ‰ฅโ€˜0) โˆจ (๐ด โˆ– ๐ต) โˆˆ Fin) โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)0 = 0)
5352olcs 875 . . . . 5 ((๐ด โˆ– ๐ต) โˆˆ Fin โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)0 = 0)
5451, 53syl 17 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)0 = 0)
5549, 54eqtrd 2773 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) = 0)
5636, 55oveq12d 7427 . 2 (๐œ‘ โ†’ (ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) + ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆ– ๐ต)((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ)) = (ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)๐ถ + 0))
57 infi 9268 . . . . 5 (๐ด โˆˆ Fin โ†’ (๐ด โˆฉ ๐ต) โˆˆ Fin)
586, 57syl 17 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐ด โˆฉ ๐ต) โˆˆ Fin)
5958, 33fsumcl 15679 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)๐ถ โˆˆ โ„‚)
6059addridd 11414 . 2 (๐œ‘ โ†’ (ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)๐ถ + 0) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)๐ถ)
6121, 56, 603eqtrd 2777 1 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ((((๐Ÿญโ€˜๐‘‚)โ€˜๐ต)โ€˜๐‘˜) ยท ๐ถ) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (๐ด โˆฉ ๐ต)๐ถ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 397   = wceq 1542   โˆˆ wcel 2107   โˆ– cdif 3946   โˆช cun 3947   โˆฉ cin 3948   โŠ† wss 3949  โˆ…c0 4323  {cpr 4631  โŸถwf 6540  โ€˜cfv 6544  (class class class)co 7409  Fincfn 8939  โ„‚cc 11108  โ„cr 11109  0cc0 11110  1c1 11111   + caddc 11113   ยท cmul 11115  โ„คโ‰ฅcuz 12822  ฮฃcsu 15632  ๐Ÿญcind 33008
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 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-inf2 9636  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187  ax-pre-sup 11188
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 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-int 4952  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-se 5633  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-isom 6553  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-om 7856  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-1o 8466  df-er 8703  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-sup 9437  df-oi 9505  df-card 9934  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11872  df-nn 12213  df-2 12275  df-3 12276  df-n0 12473  df-z 12559  df-uz 12823  df-rp 12975  df-fz 13485  df-fzo 13628  df-seq 13967  df-exp 14028  df-hash 14291  df-cj 15046  df-re 15047  df-im 15048  df-sqrt 15182  df-abs 15183  df-clim 15432  df-sum 15633  df-ind 33009
This theorem is referenced by:  breprexpnat  33646
  Copyright terms: Public domain W3C validator