Theorem iprodefisum 35015

Description: Applying the exponential function to an infinite sum yields an infinite product. (Contributed by Scott Fenton, 11-Feb-2018.)

Hypotheses

Ref	Expression
iprodefisum.1	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
iprodefisum.2	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
iprodefisum.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) = 𝐵)
iprodefisum.4	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝐵 ∈ ℂ)
iprodefisum.5	⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )

Assertion

Ref	Expression
iprodefisum	⊢ (𝜑 → ∏𝑘 ∈ 𝑍 (exp‘𝐵) = (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))

Distinct variable groups:   𝑘,𝐹   𝜑,𝑘   𝑘,𝑀   𝑘,𝑍

Allowed substitution hint:   𝐵(𝑘)

Proof of Theorem iprodefisum

Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		iprodefisum.1	. 2 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
2		iprodefisum.2	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
3		iprodefisum.3	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) = 𝐵)
4		iprodefisum.4	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝐵 ∈ ℂ)
5		iprodefisum.5	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
6	1, 2, 3, 4, 5	isumcl 15711	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵 ∈ ℂ)
7		efne0 16044	. . 3 ⊢ (Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵 ∈ ℂ → (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵) ≠ 0)
8	6, 7	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵) ≠ 0)
9		efcn 26191	. . . . 5 ⊢ exp ∈ (ℂ–cn→ℂ)
10	9	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → exp ∈ (ℂ–cn→ℂ))
11		fveq2 6890	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (𝐹‘𝑗) = (𝐹‘𝑘))
12		eqid 2730	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)) = (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))
13		fvex 6903	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹‘𝑘) ∈ V
14	11, 12, 13	fvmpt 6997	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
15	14	adantl 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
16	3, 4	eqeltrd 2831	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
17	15, 16	eqeltrd 2831	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) ∈ ℂ)
18	1, 2, 17	serf 14000	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))):𝑍⟶ℂ)
19	1	eqcomi 2739	. . . . . . . 8 ⊢ (ℤ≥‘𝑀) = 𝑍
20	14, 19	eleq2s 2849	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
21	20	adantl 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
22	2, 21	seqfeq 13997	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))) = seq𝑀( + , 𝐹))
23		climdm 15502	. . . . . 6 ⊢ (seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ ↔ seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
24	5, 23	sylib 217	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
25	22, 24	eqbrtrd 5169	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
26		climcl 15447	. . . . 5 ⊢ (seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)) → ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)) ∈ ℂ)
27	24, 26	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)) ∈ ℂ)
28	1, 2, 10, 18, 25, 27	climcncf 24640	. . 3 ⊢ (𝜑 → (exp ∘ seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))) ⇝ (exp‘( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹))))
29	11	cbvmptv 5260	. . . . 5 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)) = (𝑘 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑘))
30	16, 29	fmptd 7114	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)):𝑍⟶ℂ)
31	1, 2, 30	iprodefisumlem 35014	. . 3 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , (exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))) = (exp ∘ seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))))
32	1, 2, 3, 4	isum 15669	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵 = ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
33	32	fveq2d 6894	. . 3 ⊢ (𝜑 → (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵) = (exp‘( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹))))
34	28, 31, 33	3brtr4d 5179	. 2 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , (exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))) ⇝ (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))
35		fvco3 6989	. . . 4 ⊢ (((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)):𝑍⟶ℂ ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))‘𝑘) = (exp‘((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘)))
36	30, 35	sylan 578	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))‘𝑘) = (exp‘((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘)))
37	15	fveq2d 6894	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (exp‘((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘)) = (exp‘(𝐹‘𝑘)))
38	3	fveq2d 6894	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (exp‘(𝐹‘𝑘)) = (exp‘𝐵))
39	36, 37, 38	3eqtrd 2774	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))‘𝑘) = (exp‘𝐵))
40		efcl 16030	. . 3 ⊢ (𝐵 ∈ ℂ → (exp‘𝐵) ∈ ℂ)
41	4, 40	syl 17	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (exp‘𝐵) ∈ ℂ)
42	1, 2, 8, 34, 39, 41	iprodn0 15888	1 ⊢ (𝜑 → ∏𝑘 ∈ 𝑍 (exp‘𝐵) = (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 394   = wceq 1539   ∈ wcel 2104   ≠ wne 2938   class class class wbr 5147   ↦ cmpt 5230  dom cdm 5675   ∘ ccom 5679  ⟶wf 6538  ‘cfv 6542  (class class class)co 7411  ℂcc 11110  0cc0 11112   + caddc 11115   · cmul 11117  ℤcz 12562  ℤ_≥cuz 12826  seqcseq 13970   ⇝ cli 15432  Σcsu 15636  ∏cprod 15853  expce 16009  –cn→ccncf 24616

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1911  ax-6 1969  ax-7 2009  ax-8 2106  ax-9 2114  ax-10 2135  ax-11 2152  ax-12 2169  ax-ext 2701  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7727  ax-inf2 9638  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190  ax-addf 11191

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2532  df-eu 2561  df-clab 2708  df-cleq 2722  df-clel 2808  df-nfc 2883  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3474  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-tp 4632  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-isom 6551  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-of 7672  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-supp 8149  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-2o 8469  df-er 8705  df-map 8824  df-pm 8825  df-ixp 8894  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9364  df-fi 9408  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9507  df-card 9936  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-4 12281  df-5 12282  df-6 12283  df-7 12284  df-8 12285  df-9 12286  df-n0 12477  df-z 12563  df-dec 12682  df-uz 12827  df-q 12937  df-rp 12979  df-xneg 13096  df-xadd 13097  df-xmul 13098  df-ico 13334  df-icc 13335  df-fz 13489  df-fzo 13632  df-fl 13761  df-seq 13971  df-exp 14032  df-fac 14238  df-bc 14267  df-hash 14295  df-shft 15018  df-cj 15050  df-re 15051  df-im 15052  df-sqrt 15186  df-abs 15187  df-limsup 15419  df-clim 15436  df-rlim 15437  df-sum 15637  df-prod 15854  df-ef 16015  df-struct 17084  df-sets 17101  df-slot 17119  df-ndx 17131  df-base 17149  df-ress 17178  df-plusg 17214  df-mulr 17215  df-starv 17216  df-sca 17217  df-vsca 17218  df-ip 17219  df-tset 17220  df-ple 17221  df-ds 17223  df-unif 17224  df-hom 17225  df-cco 17226  df-rest 17372  df-topn 17373  df-0g 17391  df-gsum 17392  df-topgen 17393  df-pt 17394  df-prds 17397  df-xrs 17452  df-qtop 17457  df-imas 17458  df-xps 17460  df-mre 17534  df-mrc 17535  df-acs 17537  df-mgm 18565  df-sgrp 18644  df-mnd 18660  df-submnd 18706  df-mulg 18987  df-cntz 19222  df-cmn 19691  df-psmet 21136  df-xmet 21137  df-met 21138  df-bl 21139  df-mopn 21140  df-fbas 21141  df-fg 21142  df-cnfld 21145  df-top 22616  df-topon 22633  df-topsp 22655  df-bases 22669  df-cld 22743  df-ntr 22744  df-cls 22745  df-nei 22822  df-lp 22860  df-perf 22861  df-cn 22951  df-cnp 22952  df-haus 23039  df-tx 23286  df-hmeo 23479  df-fil 23570  df-fm 23662  df-flim 23663  df-flf 23664  df-xms 24046  df-ms 24047  df-tms 24048  df-cncf 24618  df-limc 25615  df-dv 25616

This theorem is referenced by:  iprodgam  35016