Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  reprgt Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem reprgt 31505
Description: There are no representations of more than (𝑆 · 𝑁) with only 𝑆 terms bounded by 𝑁. Remark of [Nathanson] p. 123 (Contributed by Thierry Arnoux, 7-Dec-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
reprgt.n (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
reprgt.a (𝜑𝐴 ⊆ (1...𝑁))
reprgt.m (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
reprgt.s (𝜑𝑆 ∈ ℕ0)
reprgt.1 (𝜑 → (𝑆 · 𝑁) < 𝑀)
Assertion
Ref Expression
reprgt (𝜑 → (𝐴(repr‘𝑆)𝑀) = ∅)

Proof of Theorem reprgt
Dummy variables 𝑎 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 reprgt.a . . . 4 (𝜑𝐴 ⊆ (1...𝑁))
2 fz1ssnn 12792 . . . 4 (1...𝑁) ⊆ ℕ
31, 2syl6ss 3907 . . 3 (𝜑𝐴 ⊆ ℕ)
4 reprgt.m . . 3 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
5 reprgt.s . . 3 (𝜑𝑆 ∈ ℕ0)
63, 4, 5reprval 31494 . 2 (𝜑 → (𝐴(repr‘𝑆)𝑀) = {𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) = 𝑀})
7 fzofi 13196 . . . . . . . 8 (0..^𝑆) ∈ Fin
87a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → (0..^𝑆) ∈ Fin)
9 nnssre 11496 . . . . . . . . . . . . 13 ℕ ⊆ ℝ
103, 9syl6ss 3907 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
1110ralrimivw 3152 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝐴 ⊆ ℝ)
1211ralrimivw 3152 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))∀𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝐴 ⊆ ℝ)
1312r19.21bi 3177 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → ∀𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝐴 ⊆ ℝ)
1413r19.21bi 3177 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → 𝐴 ⊆ ℝ)
15 ovex 7055 . . . . . . . . . . . . . 14 (1...𝑁) ∈ V
1615a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (1...𝑁) ∈ V)
1716, 1ssexd 5126 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐴 ∈ V)
1817adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → 𝐴 ∈ V)
197elexi 3459 . . . . . . . . . . . 12 (0..^𝑆) ∈ V
2019a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → (0..^𝑆) ∈ V)
21 simpr 485 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → 𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆)))
22 elmapg 8276 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ V ∧ (0..^𝑆) ∈ V) → (𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆)) ↔ 𝑐:(0..^𝑆)⟶𝐴))
2322biimpa 477 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ V ∧ (0..^𝑆) ∈ V) ∧ 𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → 𝑐:(0..^𝑆)⟶𝐴)
2418, 20, 21, 23syl21anc 834 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → 𝑐:(0..^𝑆)⟶𝐴)
2524adantr 481 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → 𝑐:(0..^𝑆)⟶𝐴)
26 simpr 485 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → 𝑎 ∈ (0..^𝑆))
2725, 26ffvelrnd 6724 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → (𝑐𝑎) ∈ 𝐴)
2814, 27sseldd 3896 . . . . . . 7 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → (𝑐𝑎) ∈ ℝ)
298, 28fsumrecl 14928 . . . . . 6 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) ∈ ℝ)
305nn0red 11810 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑆 ∈ ℝ)
3130adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → 𝑆 ∈ ℝ)
32 reprgt.n . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
3332nn0red 11810 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑁 ∈ ℝ)
3433adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → 𝑁 ∈ ℝ)
3531, 34remulcld 10524 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → (𝑆 · 𝑁) ∈ ℝ)
364zred 11941 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ℝ)
3736adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → 𝑀 ∈ ℝ)
3833ad2antrr 722 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → 𝑁 ∈ ℝ)
391ad2antrr 722 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → 𝐴 ⊆ (1...𝑁))
4039, 27sseldd 3896 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → (𝑐𝑎) ∈ (1...𝑁))
41 elfzle2 12765 . . . . . . . . . 10 ((𝑐𝑎) ∈ (1...𝑁) → (𝑐𝑎) ≤ 𝑁)
4240, 41syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → (𝑐𝑎) ≤ 𝑁)
438, 28, 38, 42fsumle 14991 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) ≤ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝑁)
4433recnd 10522 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑁 ∈ ℂ)
45 fsumconst 14982 . . . . . . . . . . 11 (((0..^𝑆) ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝑁 = ((♯‘(0..^𝑆)) · 𝑁))
467, 44, 45sylancr 587 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝑁 = ((♯‘(0..^𝑆)) · 𝑁))
47 hashfzo0 13643 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆 ∈ ℕ0 → (♯‘(0..^𝑆)) = 𝑆)
485, 47syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (♯‘(0..^𝑆)) = 𝑆)
4948oveq1d 7038 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((♯‘(0..^𝑆)) · 𝑁) = (𝑆 · 𝑁))
5046, 49eqtrd 2833 . . . . . . . . 9 (𝜑 → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝑁 = (𝑆 · 𝑁))
5150adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝑁 = (𝑆 · 𝑁))
5243, 51breqtrd 4994 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) ≤ (𝑆 · 𝑁))
53 reprgt.1 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑆 · 𝑁) < 𝑀)
5453adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → (𝑆 · 𝑁) < 𝑀)
5529, 35, 37, 52, 54lelttrd 10651 . . . . . 6 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) < 𝑀)
5629, 55ltned 10629 . . . . 5 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) ≠ 𝑀)
5756neneqd 2991 . . . 4 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆))) → ¬ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) = 𝑀)
5857ralrimiva 3151 . . 3 (𝜑 → ∀𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆)) ¬ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) = 𝑀)
59 rabeq0 4264 . . 3 ({𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) = 𝑀} = ∅ ↔ ∀𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆)) ¬ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) = 𝑀)
6058, 59sylibr 235 . 2 (𝜑 → {𝑐 ∈ (𝐴𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) = 𝑀} = ∅)
616, 60eqtrd 2833 1 (𝜑 → (𝐴(repr‘𝑆)𝑀) = ∅)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 396   = wceq 1525  wcel 2083  wral 3107  {crab 3111  Vcvv 3440  wss 3865  c0 4217   class class class wbr 4968  wf 6228  cfv 6232  (class class class)co 7023  𝑚 cmap 8263  Fincfn 8364  cc 10388  cr 10389  0cc0 10390  1c1 10391   · cmul 10395   < clt 10528  cle 10529  cn 11492  0cn0 11751  cz 11835  ...cfz 12746  ..^cfzo 12887  chash 13544  Σcsu 14880  reprcrepr 31492
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1781  ax-4 1795  ax-5 1892  ax-6 1951  ax-7 1996  ax-8 2085  ax-9 2093  ax-10 2114  ax-11 2128  ax-12 2143  ax-13 2346  ax-ext 2771  ax-rep 5088  ax-sep 5101  ax-nul 5108  ax-pow 5164  ax-pr 5228  ax-un 7326  ax-inf2 8957  ax-cnex 10446  ax-resscn 10447  ax-1cn 10448  ax-icn 10449  ax-addcl 10450  ax-addrcl 10451  ax-mulcl 10452  ax-mulrcl 10453  ax-mulcom 10454  ax-addass 10455  ax-mulass 10456  ax-distr 10457  ax-i2m1 10458  ax-1ne0 10459  ax-1rid 10460  ax-rnegex 10461  ax-rrecex 10462  ax-cnre 10463  ax-pre-lttri 10464  ax-pre-lttrn 10465  ax-pre-ltadd 10466  ax-pre-mulgt0 10467  ax-pre-sup 10468
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 843  df-3or 1081  df-3an 1082  df-tru 1528  df-fal 1538  df-ex 1766  df-nf 1770  df-sb 2045  df-mo 2578  df-eu 2614  df-clab 2778  df-cleq 2790  df-clel 2865  df-nfc 2937  df-ne 2987  df-nel 3093  df-ral 3112  df-rex 3113  df-reu 3114  df-rmo 3115  df-rab 3116  df-v 3442  df-sbc 3712  df-csb 3818  df-dif 3868  df-un 3870  df-in 3872  df-ss 3880  df-pss 3882  df-nul 4218  df-if 4388  df-pw 4461  df-sn 4479  df-pr 4481  df-tp 4483  df-op 4485  df-uni 4752  df-int 4789  df-iun 4833  df-br 4969  df-opab 5031  df-mpt 5048  df-tr 5071  df-id 5355  df-eprel 5360  df-po 5369  df-so 5370  df-fr 5409  df-se 5410  df-we 5411  df-xp 5456  df-rel 5457  df-cnv 5458  df-co 5459  df-dm 5460  df-rn 5461  df-res 5462  df-ima 5463  df-pred 6030  df-ord 6076  df-on 6077  df-lim 6078  df-suc 6079  df-iota 6196  df-fun 6234  df-fn 6235  df-f 6236  df-f1 6237  df-fo 6238  df-f1o 6239  df-fv 6240  df-isom 6241  df-riota 6984  df-ov 7026  df-oprab 7027  df-mpo 7028  df-om 7444  df-1st 7552  df-2nd 7553  df-wrecs 7805  df-recs 7867  df-rdg 7905  df-1o 7960  df-oadd 7964  df-er 8146  df-map 8265  df-en 8365  df-dom 8366  df-sdom 8367  df-fin 8368  df-sup 8759  df-oi 8827  df-card 9221  df-pnf 10530  df-mnf 10531  df-xr 10532  df-ltxr 10533  df-le 10534  df-sub 10725  df-neg 10726  df-div 11152  df-nn 11493  df-2 11554  df-3 11555  df-n0 11752  df-z 11836  df-uz 12098  df-rp 12244  df-ico 12598  df-fz 12747  df-fzo 12888  df-seq 13224  df-exp 13284  df-hash 13545  df-cj 14296  df-re 14297  df-im 14298  df-sqrt 14432  df-abs 14433  df-clim 14683  df-sum 14881  df-repr 31493
This theorem is referenced by:  breprexplemc  31516
  Copyright terms: Public domain W3C validator