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 33234
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 13472 . . . 4 (1...𝑁) ⊆ ℕ
31, 2sstrdi 3956 . . 3 (𝜑𝐴 ⊆ ℕ)
4 reprgt.m . . 3 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
5 reprgt.s . . 3 (𝜑𝑆 ∈ ℕ0)
63, 4, 5reprval 33223 . 2 (𝜑 → (𝐴(repr‘𝑆)𝑀) = {𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) = 𝑀})
7 fzofi 13879 . . . . . . . 8 (0..^𝑆) ∈ Fin
87a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → (0..^𝑆) ∈ Fin)
9 nnssre 12157 . . . . . . . . . . . . 13 ℕ ⊆ ℝ
103, 9sstrdi 3956 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
1110ralrimivw 3147 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝐴 ⊆ ℝ)
1211ralrimivw 3147 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))∀𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝐴 ⊆ ℝ)
1312r19.21bi 3234 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → ∀𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝐴 ⊆ ℝ)
1413r19.21bi 3234 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → 𝐴 ⊆ ℝ)
15 ovex 7390 . . . . . . . . . . . . . 14 (1...𝑁) ∈ V
1615a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (1...𝑁) ∈ V)
1716, 1ssexd 5281 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐴 ∈ V)
1817adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → 𝐴 ∈ V)
197elexi 3464 . . . . . . . . . . . 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 8778 . . . . . . . . . . . 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 836 . . . . . . . . . 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, 26ffvelcdmd 7036 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → (𝑐𝑎) ∈ 𝐴)
2814, 27sseldd 3945 . . . . . . 7 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → (𝑐𝑎) ∈ ℝ)
298, 28fsumrecl 15619 . . . . . 6 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) ∈ ℝ)
305nn0red 12474 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑆 ∈ ℝ)
3130adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → 𝑆 ∈ ℝ)
32 reprgt.n . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
3332nn0red 12474 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑁 ∈ ℝ)
3433adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → 𝑁 ∈ ℝ)
3531, 34remulcld 11185 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → (𝑆 · 𝑁) ∈ ℝ)
364zred 12607 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ℝ)
3736adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → 𝑀 ∈ ℝ)
3833ad2antrr 724 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → 𝑁 ∈ ℝ)
391ad2antrr 724 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → 𝐴 ⊆ (1...𝑁))
4039, 27sseldd 3945 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → (𝑐𝑎) ∈ (1...𝑁))
41 elfzle2 13445 . . . . . . . . . 10 ((𝑐𝑎) ∈ (1...𝑁) → (𝑐𝑎) ≤ 𝑁)
4240, 41syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) ∧ 𝑎 ∈ (0..^𝑆)) → (𝑐𝑎) ≤ 𝑁)
438, 28, 38, 42fsumle 15684 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) ≤ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝑁)
4433recnd 11183 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑁 ∈ ℂ)
45 fsumconst 15675 . . . . . . . . . . 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 14330 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆 ∈ ℕ0 → (♯‘(0..^𝑆)) = 𝑆)
485, 47syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (♯‘(0..^𝑆)) = 𝑆)
4948oveq1d 7372 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((♯‘(0..^𝑆)) · 𝑁) = (𝑆 · 𝑁))
5046, 49eqtrd 2776 . . . . . . . . 9 (𝜑 → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝑁 = (𝑆 · 𝑁))
5150adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)𝑁 = (𝑆 · 𝑁))
5243, 51breqtrd 5131 . . . . . . 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 11313 . . . . . 6 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) < 𝑀)
5629, 55ltned 11291 . . . . 5 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) ≠ 𝑀)
5756neneqd 2948 . . . 4 ((𝜑𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆))) → ¬ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) = 𝑀)
5857ralrimiva 3143 . . 3 (𝜑 → ∀𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆)) ¬ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) = 𝑀)
59 rabeq0 4344 . . 3 ({𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) = 𝑀} = ∅ ↔ ∀𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆)) ¬ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) = 𝑀)
6058, 59sylibr 233 . 2 (𝜑 → {𝑐 ∈ (𝐴m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐𝑎) = 𝑀} = ∅)
616, 60eqtrd 2776 1 (𝜑 → (𝐴(repr‘𝑆)𝑀) = ∅)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 396   = wceq 1541  wcel 2106  wral 3064  {crab 3407  Vcvv 3445  wss 3910  c0 4282   class class class wbr 5105  wf 6492  cfv 6496  (class class class)co 7357  m cmap 8765  Fincfn 8883  cc 11049  cr 11050  0cc0 11051  1c1 11052   · cmul 11056   < clt 11189  cle 11190  cn 12153  0cn0 12413  cz 12499  ...cfz 13424  ..^cfzo 13567  chash 14230  Σcsu 15570  reprcrepr 33221
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-rep 5242  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-inf2 9577  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128  ax-pre-sup 11129
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-rmo 3353  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-op 4593  df-uni 4866  df-int 4908  df-iun 4956  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-se 5589  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-isom 6505  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-om 7803  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-1o 8412  df-er 8648  df-map 8767  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-sup 9378  df-oi 9446  df-card 9875  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-div 11813  df-nn 12154  df-2 12216  df-3 12217  df-n0 12414  df-z 12500  df-uz 12764  df-rp 12916  df-ico 13270  df-fz 13425  df-fzo 13568  df-seq 13907  df-exp 13968  df-hash 14231  df-cj 14984  df-re 14985  df-im 14986  df-sqrt 15120  df-abs 15121  df-clim 15370  df-sum 15571  df-repr 33222
This theorem is referenced by:  breprexplemc  33245
  Copyright terms: Public domain W3C validator