Theorem iprodefisum 32158

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 14867	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵 ∈ ℂ)
7		efne0 15199	. . 3 ⊢ (Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵 ∈ ℂ → (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵) ≠ 0)
8	6, 7	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵) ≠ 0)
9		efcn 24596	. . . . 5 ⊢ exp ∈ (ℂ–cn→ℂ)
10	9	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → exp ∈ (ℂ–cn→ℂ))
11		fveq2 6433	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (𝐹‘𝑗) = (𝐹‘𝑘))
12		eqid 2825	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)) = (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))
13		fvex 6446	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹‘𝑘) ∈ V
14	11, 12, 13	fvmpt 6529	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
15	14	adantl 475	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
16	3, 4	eqeltrd 2906	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
17	15, 16	eqeltrd 2906	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) ∈ ℂ)
18	1, 2, 17	serf 13123	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))):𝑍⟶ℂ)
19	1	eqcomi 2834	. . . . . . . 8 ⊢ (ℤ≥‘𝑀) = 𝑍
20	14, 19	eleq2s 2924	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
21	20	adantl 475	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
22	2, 21	seqfeq 13120	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))) = seq𝑀( + , 𝐹))
23		climdm 14662	. . . . . 6 ⊢ (seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ ↔ seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
24	5, 23	sylib 210	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
25	22, 24	eqbrtrd 4895	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
26		climcl 14607	. . . . 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 23073	. . 3 ⊢ (𝜑 → (exp ∘ seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))) ⇝ (exp‘( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹))))
29	11	cbvmptv 4973	. . . . 5 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)) = (𝑘 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑘))
30	16, 29	fmptd 6633	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)):𝑍⟶ℂ)
31	1, 2, 30	iprodefisumlem 32157	. . 3 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , (exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))) = (exp ∘ seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))))
32	1, 2, 3, 4	isum 14827	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵 = ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
33	32	fveq2d 6437	. . 3 ⊢ (𝜑 → (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵) = (exp‘( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹))))
34	28, 31, 33	3brtr4d 4905	. 2 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , (exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))) ⇝ (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))
35		fvco3 6522	. . . 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 575	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))‘𝑘) = (exp‘((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘)))
37	15	fveq2d 6437	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (exp‘((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘)) = (exp‘(𝐹‘𝑘)))
38	3	fveq2d 6437	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (exp‘(𝐹‘𝑘)) = (exp‘𝐵))
39	36, 37, 38	3eqtrd 2865	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))‘𝑘) = (exp‘𝐵))
40		efcl 15185	. . 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 15043	1 ⊢ (𝜑 → ∏𝑘 ∈ 𝑍 (exp‘𝐵) = (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 386   = wceq 1656   ∈ wcel 2164   ≠ wne 2999   class class class wbr 4873   ↦ cmpt 4952  dom cdm 5342   ∘ ccom 5346  ⟶wf 6119  ‘cfv 6123  (class class class)co 6905  ℂcc 10250  0cc0 10252   + caddc 10255   · cmul 10257  ℤcz 11704  ℤ_≥cuz 11968  seqcseq 13095   ⇝ cli 14592  Σcsu 14793  ∏cprod 15008  expce 15164  –cn→ccncf 23049

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1894  ax-4 1908  ax-5 2009  ax-6 2075  ax-7 2112  ax-8 2166  ax-9 2173  ax-10 2192  ax-11 2207  ax-12 2220  ax-13 2389  ax-ext 2803  ax-rep 4994  ax-sep 5005  ax-nul 5013  ax-pow 5065  ax-pr 5127  ax-un 7209  ax-inf2 8815  ax-cnex 10308  ax-resscn 10309  ax-1cn 10310  ax-icn 10311  ax-addcl 10312  ax-addrcl 10313  ax-mulcl 10314  ax-mulrcl 10315  ax-mulcom 10316  ax-addass 10317  ax-mulass 10318  ax-distr 10319  ax-i2m1 10320  ax-1ne0 10321  ax-1rid 10322  ax-rnegex 10323  ax-rrecex 10324  ax-cnre 10325  ax-pre-lttri 10326  ax-pre-lttrn 10327  ax-pre-ltadd 10328  ax-pre-mulgt0 10329  ax-pre-sup 10330  ax-addf 10331  ax-mulf 10332

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 879  df-3or 1112  df-3an 1113  df-tru 1660  df-fal 1670  df-ex 1879  df-nf 1883  df-sb 2068  df-mo 2605  df-eu 2640  df-clab 2812  df-cleq 2818  df-clel 2821  df-nfc 2958  df-ne 3000  df-nel 3103  df-ral 3122  df-rex 3123  df-reu 3124  df-rmo 3125  df-rab 3126  df-v 3416  df-sbc 3663  df-csb 3758  df-dif 3801  df-un 3803  df-in 3805  df-ss 3812  df-pss 3814  df-nul 4145  df-if 4307  df-pw 4380  df-sn 4398  df-pr 4400  df-tp 4402  df-op 4404  df-uni 4659  df-int 4698  df-iun 4742  df-iin 4743  df-br 4874  df-opab 4936  df-mpt 4953  df-tr 4976  df-id 5250  df-eprel 5255  df-po 5263  df-so 5264  df-fr 5301  df-se 5302  df-we 5303  df-xp 5348  df-rel 5349  df-cnv 5350  df-co 5351  df-dm 5352  df-rn 5353  df-res 5354  df-ima 5355  df-pred 5920  df-ord 5966  df-on 5967  df-lim 5968  df-suc 5969  df-iota 6086  df-fun 6125  df-fn 6126  df-f 6127  df-f1 6128  df-fo 6129  df-f1o 6130  df-fv 6131  df-isom 6132  df-riota 6866  df-ov 6908  df-oprab 6909  df-mpt2 6910  df-of 7157  df-om 7327  df-1st 7428  df-2nd 7429  df-supp 7560  df-wrecs 7672  df-recs 7734  df-rdg 7772  df-1o 7826  df-2o 7827  df-oadd 7830  df-er 8009  df-map 8124  df-pm 8125  df-ixp 8176  df-en 8223  df-dom 8224  df-sdom 8225  df-fin 8226  df-fsupp 8545  df-fi 8586  df-sup 8617  df-inf 8618  df-oi 8684  df-card 9078  df-cda 9305  df-pnf 10393  df-mnf 10394  df-xr 10395  df-ltxr 10396  df-le 10397  df-sub 10587  df-neg 10588  df-div 11010  df-nn 11351  df-2 11414  df-3 11415  df-4 11416  df-5 11417  df-6 11418  df-7 11419  df-8 11420  df-9 11421  df-n0 11619  df-z 11705  df-dec 11822  df-uz 11969  df-q 12072  df-rp 12113  df-xneg 12232  df-xadd 12233  df-xmul 12234  df-ico 12469  df-icc 12470  df-fz 12620  df-fzo 12761  df-fl 12888  df-seq 13096  df-exp 13155  df-fac 13354  df-bc 13383  df-hash 13411  df-shft 14184  df-cj 14216  df-re 14217  df-im 14218  df-sqrt 14352  df-abs 14353  df-limsup 14579  df-clim 14596  df-rlim 14597  df-sum 14794  df-prod 15009  df-ef 15170  df-struct 16224  df-ndx 16225  df-slot 16226  df-base 16228  df-sets 16229  df-ress 16230  df-plusg 16318  df-mulr 16319  df-starv 16320  df-sca 16321  df-vsca 16322  df-ip 16323  df-tset 16324  df-ple 16325  df-ds 16327  df-unif 16328  df-hom 16329  df-cco 16330  df-rest 16436  df-topn 16437  df-0g 16455  df-gsum 16456  df-topgen 16457  df-pt 16458  df-prds 16461  df-xrs 16515  df-qtop 16520  df-imas 16521  df-xps 16523  df-mre 16599  df-mrc 16600  df-acs 16602  df-mgm 17595  df-sgrp 17637  df-mnd 17648  df-submnd 17689  df-mulg 17895  df-cntz 18100  df-cmn 18548  df-psmet 20098  df-xmet 20099  df-met 20100  df-bl 20101  df-mopn 20102  df-fbas 20103  df-fg 20104  df-cnfld 20107  df-top 21069  df-topon 21086  df-topsp 21108  df-bases 21121  df-cld 21194  df-ntr 21195  df-cls 21196  df-nei 21273  df-lp 21311  df-perf 21312  df-cn 21402  df-cnp 21403  df-haus 21490  df-tx 21736  df-hmeo 21929  df-fil 22020  df-fm 22112  df-flim 22113  df-flf 22114  df-xms 22495  df-ms 22496  df-tms 22497  df-cncf 23051  df-limc 24029  df-dv 24030

This theorem is referenced by:  iprodgam  32159