Theorem iprodefisum 36233

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 15808	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵 ∈ ℂ)
7		efne0 16147	. . 3 ⊢ (Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵 ∈ ℂ → (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵) ≠ 0)
8	6, 7	syl 18	. 2 ⊢ (𝜑 → (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵) ≠ 0)
9		efcn 26606	. . . . 5 ⊢ exp ∈ (ℂ–cn→ℂ)
10	9	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → exp ∈ (ℂ–cn→ℂ))
11		fveq2 6881	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (𝐹‘𝑗) = (𝐹‘𝑘))
12		eqid 2763	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)) = (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))
13		fvex 6894	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹‘𝑘) ∈ V
14	11, 12, 13	fvmpt 6989	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
15	14	adantl 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
16	3, 4	eqeltrd 2863	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
17	15, 16	eqeltrd 2863	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) ∈ ℂ)
18	1, 2, 17	serf 14062	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))):𝑍⟶ℂ)
19	1	eqcomi 2772	. . . . . . . 8 ⊢ (ℤ≥‘𝑀) = 𝑍
20	14, 19	eleq2s 2881	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
21	20	adantl 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
22	2, 21	seqfeq 14059	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))) = seq𝑀( + , 𝐹))
23		climdm 15601	. . . . . 6 ⊢ (seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ ↔ seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
24	5, 23	sylib 221	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
25	22, 24	eqbrtrd 5133	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
26		climcl 15546	. . . . 5 ⊢ (seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)) → ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)) ∈ ℂ)
27	24, 26	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)) ∈ ℂ)
28	1, 2, 10, 18, 25, 27	climcncf 25059	. . 3 ⊢ (𝜑 → (exp ∘ seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))) ⇝ (exp‘( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹))))
29	11	cbvmptv 5215	. . . . 5 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)) = (𝑘 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑘))
30	16, 29	fmptd 7109	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)):𝑍⟶ℂ)
31	1, 2, 30	iprodefisumlem 36232	. . 3 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , (exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))) = (exp ∘ seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))))
32	1, 2, 3, 4	isum 15766	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵 = ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
33	32	fveq2d 6885	. . 3 ⊢ (𝜑 → (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵) = (exp‘( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹))))
34	28, 31, 33	3brtr4d 5143	. 2 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , (exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))) ⇝ (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))
35		fvco3 6981	. . . 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 591	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))‘𝑘) = (exp‘((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘)))
37	15	fveq2d 6885	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (exp‘((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘)) = (exp‘(𝐹‘𝑘)))
38	3	fveq2d 6885	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (exp‘(𝐹‘𝑘)) = (exp‘𝐵))
39	36, 37, 38	3eqtrd 2802	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))‘𝑘) = (exp‘𝐵))
40		efcl 16131	. . 3 ⊢ (𝐵 ∈ ℂ → (exp‘𝐵) ∈ ℂ)
41	4, 40	syl 18	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (exp‘𝐵) ∈ ℂ)
42	1, 2, 8, 34, 39, 41	iprodn0 15990	1 ⊢ (𝜑 → ∏𝑘 ∈ 𝑍 (exp‘𝐵) = (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1570   ∈ wcel 2143   ≠ wne 2958   class class class wbr 5109   ↦ cmpt 5192  dom cdm 5661   ∘ ccom 5665  ⟶wf 6532  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  ℂcc 11093  0cc0 11095   + caddc 11098   · cmul 11100  ℤcz 12586  ℤ_≥cuz 12857  seqcseq 14033   ⇝ cli 15531  Σcsu 15733  ∏cprod 15953  expce 16110  –cn→ccncf 25035

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-inf2 9606  ax-cnex 11151  ax-resscn 11152  ax-1cn 11153  ax-icn 11154  ax-addcl 11155  ax-addrcl 11156  ax-mulcl 11157  ax-mulrcl 11158  ax-mulcom 11159  ax-addass 11160  ax-mulass 11161  ax-distr 11162  ax-i2m1 11163  ax-1ne0 11164  ax-1rid 11165  ax-rnegex 11166  ax-rrecex 11167  ax-cnre 11168  ax-pre-lttri 11169  ax-pre-lttrn 11170  ax-pre-ltadd 11171  ax-pre-mulgt0 11172  ax-pre-sup 11173  ax-addf 11174

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-tp 4594  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-se 5615  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7674  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-supp 8153  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-2o 8450  df-er 8690  df-map 8822  df-pm 8823  df-ixp 8892  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-fsupp 9318  df-fi 9367  df-sup 9398  df-inf 9399  df-oi 9468  df-card 9921  df-pnf 11240  df-mnf 11241  df-xr 11242  df-ltxr 11243  df-le 11244  df-sub 11438  df-neg 11439  df-div 11867  df-nn 12229  df-2 12298  df-3 12299  df-4 12300  df-5 12301  df-6 12302  df-7 12303  df-8 12304  df-9 12305  df-n0 12500  df-z 12587  df-dec 12707  df-uz 12858  df-q 12968  df-rp 13012  df-xneg 13132  df-xadd 13133  df-xmul 13134  df-ico 13373  df-icc 13374  df-fz 13531  df-fzo 13679  df-fl 13821  df-seq 14034  df-exp 14094  df-fac 14306  df-bc 14335  df-hash 14363  df-shft 15100  df-cj 15146  df-re 15147  df-im 15148  df-sqrt 15282  df-abs 15283  df-limsup 15518  df-clim 15535  df-rlim 15536  df-sum 15734  df-prod 15954  df-ef 16116  df-struct 17202  df-sets 17219  df-slot 17237  df-ndx 17249  df-base 17265  df-ress 17286  df-plusg 17318  df-mulr 17319  df-starv 17320  df-sca 17321  df-vsca 17322  df-ip 17323  df-tset 17324  df-ple 17325  df-ds 17327  df-unif 17328  df-hom 17329  df-cco 17330  df-rest 17470  df-topn 17471  df-0g 17489  df-gsum 17490  df-topgen 17491  df-pt 17492  df-prds 17495  df-xrs 17551  df-qtop 17556  df-imas 17557  df-xps 17559  df-mre 17633  df-mrc 17634  df-acs 17636  df-mgm 18693  df-sgrp 18772  df-mnd 18788  df-submnd 18837  df-mulg 19129  df-cntz 19382  df-cmn 19847  df-psmet 21514  df-xmet 21515  df-met 21516  df-bl 21517  df-mopn 21518  df-fbas 21519  df-fg 21520  df-cnfld 21523  df-top 23051  df-topon 23068  df-topsp 23090  df-bases 23103  df-cld 23176  df-ntr 23177  df-cls 23178  df-nei 23255  df-lp 23293  df-perf 23294  df-cn 23384  df-cnp 23385  df-haus 23472  df-tx 23719  df-hmeo 23912  df-fil 24003  df-fm 24095  df-flim 24096  df-flf 24097  df-xms 24477  df-ms 24478  df-tms 24479  df-cncf 25037  df-limc 26025  df-dv 26026

This theorem is referenced by:  iprodgam  36234