Theorem iprodefisum 36633

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 15939	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵 ∈ ℂ)
7		efne0 16276	. . 3 ⊢ (Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵 ∈ ℂ → (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵) ≠ 0)
8	6, 7	syl 18	. 2 ⊢ (𝜑 → (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵) ≠ 0)
9		efcn 26782	. . . . 5 ⊢ exp ∈ (ℂ–cn→ℂ)
10	9	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → exp ∈ (ℂ–cn→ℂ))
11		fveq2 6893	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (𝐹‘𝑗) = (𝐹‘𝑘))
12		eqid 2763	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)) = (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))
13		fvex 6906	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹‘𝑘) ∈ V
14	11, 12, 13	fvmpt 7001	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
15	14	adantl 487	. . . . . 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 14183	. . . 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 487	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
22	2, 21	seqfeq 14180	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))) = seq𝑀( + , 𝐹))
23		climdm 15733	. . . . . 6 ⊢ (seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ ↔ seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
24	5, 23	sylib 221	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
25	22, 24	eqbrtrd 5129	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))) ⇝ ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
26		climcl 15678	. . . . 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 25233	. . 3 ⊢ (𝜑 → (exp ∘ seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))) ⇝ (exp‘( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹))))
29	11	cbvmptv 5211	. . . . 5 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)) = (𝑘 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑘))
30	16, 29	fmptd 7122	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)):𝑍⟶ℂ)
31	1, 2, 30	iprodefisumlem 36632	. . 3 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , (exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))) = (exp ∘ seq𝑀( + , (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))))
32	1, 2, 3, 4	isum 15897	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵 = ( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹)))
33	32	fveq2d 6897	. . 3 ⊢ (𝜑 → (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵) = (exp‘( ⇝ ‘seq𝑀( + , 𝐹))))
34	28, 31, 33	3brtr4d 5139	. 2 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , (exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))) ⇝ (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))
35		fvco3 6993	. . . 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 592	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((exp ∘ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗)))‘𝑘) = (exp‘((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘)))
37	15	fveq2d 6897	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (exp‘((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ (𝐹‘𝑗))‘𝑘)) = (exp‘(𝐹‘𝑘)))
38	3	fveq2d 6897	. . 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 16260	. . 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 16119	1 ⊢ (𝜑 → ∏𝑘 ∈ 𝑍 (exp‘𝐵) = (exp‘Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2146   ≠ wne 2958   class class class wbr 5105   ↦ cmpt 5188  dom cdm 5654   ∘ ccom 5658  ⟶wf 6542  ‘cfv 6546  (class class class)co 7427  ℂcc 11208  0cc0 11210   + caddc 11213   · cmul 11215  ℤcz 12703  ℤ_≥cuz 12975  seqcseq 14154   ⇝ cli 15663  Σcsu 15865  ∏cprod 16084  expce 16239  –cn→ccncf 25209

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1944  ax-6 2001  ax-7 2042  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2196  ax-12 2215  ax-ext 2735  ax-rep 5234  ax-sep 5251  ax-nul 5262  ax-pow 5330  ax-pr 5394  ax-un 7758  ax-inf2 9652  ax-cnex 11266  ax-resscn 11267  ax-1cn 11268  ax-icn 11269  ax-addcl 11270  ax-addrcl 11271  ax-mulcl 11272  ax-mulrcl 11273  ax-mulcom 11274  ax-addass 11275  ax-mulass 11276  ax-distr 11277  ax-i2m1 11278  ax-1ne0 11279  ax-1rid 11280  ax-rnegex 11281  ax-rrecex 11282  ax-cnre 11283  ax-pre-lttri 11284  ax-pre-lttrn 11285  ax-pre-ltadd 11286  ax-pre-mulgt0 11287  ax-pre-sup 11288  ax-addf 11289

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2101  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 3368  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3455  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-ss 3900  df-pss 4016  df-dif 4049  df-in 4093  df-un 4153  df-nul 4281  df-if 4485  df-pw 4561  df-sn 4588  df-pr 4590  df-tp 4592  df-op 4838  df-uni 4870  df-int 4910  df-iun 4955  df-iin 4956  df-br 5106  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5549  df-eprel 5554  df-po 5562  df-so 5563  df-fr 5607  df-se 5608  df-we 5609  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6310  df-ord 6371  df-on 6372  df-lim 6373  df-suc 6374  df-iota 6500  df-fun 6548  df-fn 6549  df-f 6550  df-f1 6551  df-fo 6552  df-f1o 6553  df-fv 6554  df-isom 6555  df-riota 7384  df-ov 7430  df-oprab 7431  df-mpo 7432  df-of 7700  df-om 7885  df-1st 8008  df-2nd 8009  df-supp 8188  df-frecs 8310  df-wrecs 8341  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8487  df-2o 8488  df-er 8728  df-map 8860  df-pm 8861  df-ixp 8937  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-fin 8988  df-fsupp 9365  df-fi 9413  df-sup 9444  df-inf 9445  df-oi 9514  df-card 10030  df-pnf 11355  df-mnf 11356  df-xr 11357  df-ltxr 11358  df-le 11359  df-sub 11553  df-neg 11554  df-div 11984  df-nn 12346  df-2 12415  df-3 12416  df-4 12417  df-5 12418  df-6 12419  df-7 12420  df-8 12421  df-9 12422  df-n0 12617  df-z 12704  df-dec 12825  df-uz 12976  df-q 13086  df-rp 13131  df-xneg 13251  df-xadd 13252  df-xmul 13253  df-ico 13492  df-icc 13493  df-fz 13650  df-fzo 13799  df-fl 13942  df-seq 14155  df-exp 14215  df-fac 14428  df-bc 14457  df-hash 14485  df-shft 15232  df-cj 15278  df-re 15279  df-im 15280  df-sqrt 15414  df-abs 15415  df-limsup 15650  df-clim 15667  df-rlim 15668  df-sum 15866  df-prod 16085  df-ef 16245  df-struct 17337  df-sets 17354  df-slot 17372  df-ndx 17384  df-base 17400  df-ress 17421  df-plusg 17453  df-mulr 17454  df-starv 17455  df-sca 17456  df-vsca 17457  df-ip 17458  df-tset 17459  df-ple 17460  df-ds 17462  df-unif 17463  df-hom 17464  df-cco 17465  df-rest 17605  df-topn 17606  df-0g 17624  df-gsum 17625  df-topgen 17626  df-pt 17627  df-prds 17630  df-xrs 17686  df-qtop 17691  df-imas 17692  df-xps 17694  df-mre 17768  df-mrc 17769  df-acs 17771  df-mgm 18828  df-sgrp 18920  df-mnd 18936  df-submnd 18991  df-mulg 19290  df-cntz 19543  df-cmn 20008  df-psmet 21682  df-xmet 21683  df-met 21684  df-bl 21685  df-mopn 21686  df-fbas 21687  df-fg 21688  df-cnfld 21691  df-top 23224  df-topon 23241  df-topsp 23263  df-bases 23276  df-cld 23349  df-ntr 23350  df-cls 23351  df-nei 23428  df-lp 23466  df-perf 23467  df-cn 23557  df-cnp 23558  df-haus 23645  df-tx 23893  df-hmeo 24086  df-fil 24177  df-fm 24269  df-flim 24270  df-flf 24271  df-xms 24651  df-ms 24652  df-tms 24653  df-cncf 25211  df-limc 26198  df-dv 26199

This theorem is used by:  iprodgam  36634