Theorem isumadd 15820

Description: Addition of infinite sums. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Aug-2013.) (Revised by Mario Carneiro, 23-Apr-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
isumadd.1	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
isumadd.2	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
isumadd.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) = 𝐴)
isumadd.4	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝐴 ∈ ℂ)
isumadd.5	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐺‘𝑘) = 𝐵)
isumadd.6	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝐵 ∈ ℂ)
isumadd.7	⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
isumadd.8	⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐺) ∈ dom ⇝ )

Assertion

Ref	Expression
isumadd	⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝑍 (𝐴 + 𝐵) = (Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐴 + Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))

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

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑘)   𝐵(𝑘)

Proof of Theorem isumadd

Dummy variables 𝑗 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		isumadd.1	. 2 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
2		isumadd.2	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
3		fveq2 6883	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → (𝐹‘𝑚) = (𝐹‘𝑘))
4		fveq2 6883	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → (𝐺‘𝑚) = (𝐺‘𝑘))
5	3, 4	oveq12d 7430	. . . . 5 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → ((𝐹‘𝑚) + (𝐺‘𝑚)) = ((𝐹‘𝑘) + (𝐺‘𝑘)))
6		eqid 2763	. . . . 5 ⊢ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) + (𝐺‘𝑚))) = (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) + (𝐺‘𝑚)))
7		ovex 7445	. . . . 5 ⊢ ((𝐹‘𝑘) + (𝐺‘𝑘)) ∈ V
8	5, 6, 7	fvmpt 6991	. . . 4 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 → ((𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) + (𝐺‘𝑚)))‘𝑘) = ((𝐹‘𝑘) + (𝐺‘𝑘)))
9	8	adantl 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) + (𝐺‘𝑚)))‘𝑘) = ((𝐹‘𝑘) + (𝐺‘𝑘)))
10		isumadd.3	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) = 𝐴)
11		isumadd.5	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐺‘𝑘) = 𝐵)
12	10, 11	oveq12d 7430	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝐹‘𝑘) + (𝐺‘𝑘)) = (𝐴 + 𝐵))
13	9, 12	eqtrd 2798	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → ((𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) + (𝐺‘𝑚)))‘𝑘) = (𝐴 + 𝐵))
14		isumadd.4	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝐴 ∈ ℂ)
15		isumadd.6	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝐵 ∈ ℂ)
16	14, 15	addcld 11229	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ)
17		isumadd.7	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
18	1, 2, 10, 14, 17	isumclim2 15811	. . 3 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹) ⇝ Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐴)
19		seqex 14041	. . . 4 ⊢ seq𝑀( + , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) + (𝐺‘𝑚)))) ∈ V
20	19	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) + (𝐺‘𝑚)))) ∈ V)
21		isumadd.8	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐺) ∈ dom ⇝ )
22	1, 2, 11, 15, 21	isumclim2 15811	. . 3 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐺) ⇝ Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵)
23	10, 14	eqeltrd 2863	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
24	1, 2, 23	serf 14068	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐹):𝑍⟶ℂ)
25	24	ffvelcdmda 7081	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗) ∈ ℂ)
26	11, 15	eqeltrd 2863	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℂ)
27	1, 2, 26	serf 14068	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , 𝐺):𝑍⟶ℂ)
28	27	ffvelcdmda 7081	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑗) ∈ ℂ)
29		simpr 489	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → 𝑗 ∈ 𝑍)
30	29, 1	eleqtrdi 2873	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
31		simpll 778	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → 𝜑)
32		elfzuz 13549	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
33	32, 1	eleqtrrdi 2874	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ (𝑀...𝑗) → 𝑘 ∈ 𝑍)
34	33	adantl 486	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → 𝑘 ∈ 𝑍)
35	31, 34, 23	syl2anc 595	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
36	31, 34, 26	syl2anc 595	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℂ)
37	34, 8	syl 18	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (𝑀...𝑗)) → ((𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) + (𝐺‘𝑚)))‘𝑘) = ((𝐹‘𝑘) + (𝐺‘𝑘)))
38	30, 35, 36, 37	seradd 14082	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑍) → (seq𝑀( + , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) + (𝐺‘𝑚))))‘𝑗) = ((seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑗) + (seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑗)))
39	1, 2, 18, 20, 22, 25, 28, 38	climadd 15685	. 2 ⊢ (𝜑 → seq𝑀( + , (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚) + (𝐺‘𝑚)))) ⇝ (Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐴 + Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))
40	1, 2, 13, 16, 39	isumclim 15810	1 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ 𝑍 (𝐴 + 𝐵) = (Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐴 + Σ𝑘 ∈ 𝑍 𝐵))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1570   ∈ wcel 2143  Vcvv 3455   ↦ cmpt 5193  dom cdm 5663  ‘cfv 6538  (class class class)co 7412  ℂcc 11099   + caddc 11104  ℤcz 12592  ℤ_≥cuz 12863  ...cfz 13536  seqcseq 14039   ⇝ cli 15537  Σcsu 15739

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 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-inf2 9611  ax-cnex 11157  ax-resscn 11158  ax-1cn 11159  ax-icn 11160  ax-addcl 11161  ax-addrcl 11162  ax-mulcl 11163  ax-mulrcl 11164  ax-mulcom 11165  ax-addass 11166  ax-mulass 11167  ax-distr 11168  ax-i2m1 11169  ax-1ne0 11170  ax-1rid 11171  ax-rnegex 11172  ax-rrecex 11173  ax-cnre 11174  ax-pre-lttri 11175  ax-pre-lttrn 11176  ax-pre-ltadd 11177  ax-pre-mulgt0 11178  ax-pre-sup 11179

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 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-op 4597  df-uni 4874  df-int 4914  df-iun 4959  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8279  df-wrecs 8310  df-recs 8359  df-rdg 8398  df-1o 8454  df-er 8695  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-fin 8948  df-sup 9403  df-oi 9473  df-card 9926  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11444  df-neg 11445  df-div 11873  df-nn 12235  df-2 12304  df-3 12305  df-n0 12506  df-z 12593  df-uz 12864  df-rp 13018  df-fz 13537  df-fzo 13685  df-seq 14040  df-exp 14100  df-hash 14369  df-cj 15152  df-re 15153  df-im 15154  df-sqrt 15288  df-abs 15289  df-clim 15541  df-sum 15740

This theorem is referenced by:  sumsplit  15821  binomcxplemnotnn0  45046