Theorem iprodmul 16045

Description: Multiplication of infinite sums. (Contributed by Scott Fenton, 18-Dec-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
iprodmul.1	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
iprodmul.2	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
iprodmul.3	⊢ (𝜑 → ∃𝑛 ∈ 𝑍 ∃𝑦(𝑦 ≠ 0 ∧ seq𝑛( · , 𝐹) ⇝ 𝑦))
iprodmul.4	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) = 𝐴)
iprodmul.5	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝐴 ∈ ℂ)
iprodmul.6	⊢ (𝜑 → ∃𝑚 ∈ 𝑍 ∃𝑧(𝑧 ≠ 0 ∧ seq𝑚( · , 𝐺) ⇝ 𝑧))
iprodmul.7	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐺‘𝑘) = 𝐵)
iprodmul.8	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝐵 ∈ ℂ)

Assertion

Ref	Expression
iprodmul	⊢ (𝜑 → ∏𝑘 ∈ 𝑍 (𝐴 · 𝐵) = (∏𝑘 ∈ 𝑍 𝐴 · ∏𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))

Distinct variable groups:   𝑘,𝑀,𝑚,𝑛,𝑦,𝑧   𝐴,𝑛,𝑦   𝑘,𝐺,𝑚,𝑛,𝑦,𝑧   𝑘,𝐹,𝑚,𝑛,𝑦,𝑧   𝜑,𝑘   𝑧,𝐵   𝜑,𝑚,𝑛,𝑦,𝑧   𝐵,𝑚   𝑘,𝑍,𝑚,𝑛,𝑦,𝑧

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑧,𝑘,𝑚)   𝐵(𝑦,𝑘,𝑛)

Proof of Theorem iprodmul

Dummy variables 𝑗 𝑤 𝑝 𝑎 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		iprodmul.1	. 2 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
2		iprodmul.2	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
3		iprodmul.3	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∃𝑛 ∈ 𝑍 ∃𝑦(𝑦 ≠ 0 ∧ seq𝑛( · , 𝐹) ⇝ 𝑦))
4		iprodmul.4	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) = 𝐴)
5		iprodmul.5	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝐴 ∈ ℂ)
6	4, 5	eqeltrd 2865	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
7		iprodmul.6	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∃𝑚 ∈ 𝑍 ∃𝑧(𝑧 ≠ 0 ∧ seq𝑚( · , 𝐺) ⇝ 𝑧))
8		iprodmul.7	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐺‘𝑘) = 𝐵)
9		iprodmul.8	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝐵 ∈ ℂ)
10	8, 9	eqeltrd 2865	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℂ)
11		fveq2 6871	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑘 → (𝐹‘𝑎) = (𝐹‘𝑘))
12		fveq2 6871	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑘 → (𝐺‘𝑎) = (𝐺‘𝑘))
13	11, 12	oveq12d 7418	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = 𝑘 → ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎)) = ((𝐹‘𝑘) · (𝐺‘𝑘)))
14		eqid 2765	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎))) = (𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎)))
15		ovex 7433	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹‘𝑘) · (𝐺‘𝑘)) ∈ V
16	13, 14, 15	fvmpt 6979	. . . . 5 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 → ((𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎)))‘𝑘) = ((𝐹‘𝑘) · (𝐺‘𝑘)))
17	16	adantl 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎)))‘𝑘) = ((𝐹‘𝑘) · (𝐺‘𝑘)))
18	1, 3, 6, 7, 10, 17	ntrivcvgmul 15944	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑝 ∈ 𝑍 ∃𝑤(𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎)))) ⇝ 𝑤))
19		fveq2 6871	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑚 = 𝑎 → (𝐹‘𝑚) = (𝐹‘𝑎))
20		fveq2 6871	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑚 = 𝑎 → (𝐺‘𝑚) = (𝐺‘𝑎))
21	19, 20	oveq12d 7418	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 = 𝑎 → ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)) = ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎)))
22	21	cbvmptv 5208	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚))) = (𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎)))
23		seqeq3 14030	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚))) = (𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎))) → seq𝑝( · , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))) = seq𝑝( · , (𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎)))))
24	22, 23	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ seq𝑝( · , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))) = seq𝑝( · , (𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎))))
25	24	breq1i 5111	. . . . . 6 ⊢ (seq𝑝( · , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))) ⇝ 𝑤 ↔ seq𝑝( · , (𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎)))) ⇝ 𝑤)
26	25	anbi2i 634	. . . . 5 ⊢ ((𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))) ⇝ 𝑤) ↔ (𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎)))) ⇝ 𝑤))
27	26	exbii 1871	. . . 4 ⊢ (∃𝑤(𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))) ⇝ 𝑤) ↔ ∃𝑤(𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎)))) ⇝ 𝑤))
28	27	rexbii 3112	. . 3 ⊢ (∃𝑝 ∈ 𝑍 ∃𝑤(𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))) ⇝ 𝑤) ↔ ∃𝑝 ∈ 𝑍 ∃𝑤(𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑎 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑎) · (𝐺‘𝑎)))) ⇝ 𝑤))
29	18, 28	sylibr 237	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑝 ∈ 𝑍 ∃𝑤(𝑤 ≠ 0 ∧ seq𝑝( · , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))) ⇝ 𝑤))
30		eqid 2765	. . . 4 ⊢ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚))) = (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))
31		fveq2 6871	. . . . 5 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → (𝐹‘𝑚) = (𝐹‘𝑘))
32		fveq2 6871	. . . . 5 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → (𝐺‘𝑚) = (𝐺‘𝑘))
33	31, 32	oveq12d 7418	. . . 4 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)) = ((𝐹‘𝑘) · (𝐺‘𝑘)))
34		simpr 489	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝑘 ∈ 𝑍)
35	6, 10	mulcld 11217	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝐹‘𝑘) · (𝐺‘𝑘)) ∈ ℂ)
36	30, 33, 34, 35	fvmptd3 7003	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))‘𝑘) = ((𝐹‘𝑘) · (𝐺‘𝑘)))
37	4, 8	oveq12d 7418	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝐹‘𝑘) · (𝐺‘𝑘)) = (𝐴 · 𝐵))
38	36, 37	eqtrd 2800	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))‘𝑘) = (𝐴 · 𝐵))
39	5, 9	mulcld 11217	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐴 · 𝐵) ∈ ℂ)
40	1, 2, 3, 4, 5	iprodclim2 16041	. . 3 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , 𝐹) ⇝ ∏𝑘 ∈ 𝑍 𝐴)
41		seqex 14027	. . . 4 ⊢ seq𝑀( · , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))) ∈ V
42	41	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))) ∈ V)
43	1, 2, 7, 8, 9	iprodclim2 16041	. . 3 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , 𝐺) ⇝ ∏𝑘 ∈ 𝑍 𝐵)
44	1, 2, 6	prodf 15929	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , 𝐹):𝑍⟶ℂ)
45	44	ffvelcdmda 7069	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (seq𝑀( · , 𝐹)‘𝑗) ∈ ℂ)
46	1, 2, 10	prodf 15929	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , 𝐺):𝑍⟶ℂ)
47	46	ffvelcdmda 7069	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (seq𝑀( · , 𝐺)‘𝑗) ∈ ℂ)
48		simpr 489	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → 𝑗 ∈ 𝑍)
49	48, 1	eleqtrdi 2875	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
50		elfzuz 13536	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
51	50, 1	eleqtrrdi 2876	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) → 𝑘 ∈ 𝑍)
52	51, 6	sylan2 604	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
53	52	adantlr 727	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
54	51, 10	sylan2 604	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℂ)
55	54	adantlr 727	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℂ)
56	36	adantlr 727	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))‘𝑘) = ((𝐹‘𝑘) · (𝐺‘𝑘)))
57	51, 56	sylan2 604	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → ((𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))‘𝑘) = ((𝐹‘𝑘) · (𝐺‘𝑘)))
58	49, 53, 55, 57	prodfmul 15932	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (seq𝑀( · , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚))))‘𝑗) = ((seq𝑀( · , 𝐹)‘𝑗) · (seq𝑀( · , 𝐺)‘𝑗)))
59	1, 2, 40, 42, 43, 45, 47, 58	climmul 15672	. 2 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( · , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) · (𝐺‘𝑚)))) ⇝ (∏𝑘 ∈ 𝑍 𝐴 · ∏𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))
60	1, 2, 29, 38, 39, 59	iprodclim 16040	1 ⊢ (𝜑 → ∏𝑘 ∈ 𝑍 (𝐴 · 𝐵) = (∏𝑘 ∈ 𝑍 𝐴 · ∏𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1563  ∃wex 1802   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2960  ∃wrex 3089  Vcvv 3457   class class class wbr 5104   ↦ cmpt 5185  ‘cfv 6525  (class class class)co 7400  ℂcc 11086  0cc0 11088   · cmul 11093  ℤcz 12579  ℤ_≥cuz 12850  ...cfz 13523  seqcseq 14025   ⇝ cli 15523  ∏cprod 15945

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-rep 5231  ax-sep 5250  ax-nul 5260  ax-pow 5326  ax-pr 5394  ax-un 7722  ax-inf2 9598  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165  ax-pre-sup 11166

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-op 4592  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5105  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6291  df-ord 6352  df-on 6353  df-lim 6354  df-suc 6355  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-isom 6534  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-1o 8441  df-er 8682  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-fin 8935  df-sup 9390  df-oi 9460  df-card 9913  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-div 11860  df-nn 12222  df-2 12291  df-3 12292  df-n0 12493  df-z 12580  df-uz 12851  df-rp 13005  df-fz 13524  df-fzo 13671  df-seq 14026  df-exp 14086  df-hash 14355  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-clim 15527  df-prod 15946

This theorem is referenced by: (None)