Theorem reprval 34787

Description: Value of the representations of 𝑀 as the sum of 𝑆 nonnegative integers in a given set 𝐴. (Contributed by Thierry Arnoux, 1-Dec-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
reprval.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℕ)
reprval.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
reprval.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℕ0)

Assertion

Ref	Expression
reprval	⊢ (𝜑 → (𝐴(repr‘𝑆)𝑀) = {𝑐 ∈ (𝐴 ↑m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑀})

Distinct variable groups:   𝐴,𝑐   𝑀,𝑐   𝑆,𝑎,𝑐   𝜑,𝑐

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑎)   𝐴(𝑎)   𝑀(𝑎)

Proof of Theorem reprval

Dummy variables 𝑏 𝑚 𝑠 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-repr 34786	. . 3 ⊢ repr = (𝑠 ∈ ℕ0 ↦ (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑m (0..^𝑠)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑠)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}))
2		oveq2 7376	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → (0..^𝑠) = (0..^𝑆))
3	2	oveq2d 7384	. . . . 5 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → (𝑏 ↑m (0..^𝑠)) = (𝑏 ↑m (0..^𝑆)))
4	2	sumeq1d 15635	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑠)(𝑐‘𝑎) = Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎))
5	4	eqeq1d 2739	. . . . 5 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → (Σ𝑎 ∈ (0..^𝑠)(𝑐‘𝑎) = 𝑚 ↔ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚))
6	3, 5	rabeqbidv 3419	. . . 4 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → {𝑐 ∈ (𝑏 ↑m (0..^𝑠)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑠)(𝑐‘𝑎) = 𝑚} = {𝑐 ∈ (𝑏 ↑m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚})
7	6	mpoeq3dv 7447	. . 3 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑m (0..^𝑠)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑠)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}) = (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}))
8		reprval.s	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℕ0)
9		nnex 12163	. . . . . 6 ⊢ ℕ ∈ V
10	9	pwex 5327	. . . . 5 ⊢ 𝒫 ℕ ∈ V
11		zex 12509	. . . . 5 ⊢ ℤ ∈ V
12	10, 11	mpoex 8033	. . . 4 ⊢ (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}) ∈ V
13	12	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}) ∈ V)
14	1, 7, 8, 13	fvmptd3 6973	. 2 ⊢ (𝜑 → (repr‘𝑆) = (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}))
15		simprl 771	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑏 = 𝐴 ∧ 𝑚 = 𝑀)) → 𝑏 = 𝐴)
16	15	oveq1d 7383	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑏 = 𝐴 ∧ 𝑚 = 𝑀)) → (𝑏 ↑m (0..^𝑆)) = (𝐴 ↑m (0..^𝑆)))
17		simprr 773	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑏 = 𝐴 ∧ 𝑚 = 𝑀)) → 𝑚 = 𝑀)
18	17	eqeq2d 2748	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑏 = 𝐴 ∧ 𝑚 = 𝑀)) → (Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚 ↔ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑀))
19	16, 18	rabeqbidv 3419	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑏 = 𝐴 ∧ 𝑚 = 𝑀)) → {𝑐 ∈ (𝑏 ↑m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚} = {𝑐 ∈ (𝐴 ↑m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑀})
20	9	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ℕ ∈ V)
21		reprval.a	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℕ)
22	20, 21	ssexd 5271	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ V)
23	22, 21	elpwd 4562	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝒫 ℕ)
24		reprval.m	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
25		ovex 7401	. . . 4 ⊢ (𝐴 ↑m (0..^𝑆)) ∈ V
26	25	rabex 5286	. . 3 ⊢ {𝑐 ∈ (𝐴 ↑m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑀} ∈ V
27	26	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → {𝑐 ∈ (𝐴 ↑m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑀} ∈ V)
28	14, 19, 23, 24, 27	ovmpod 7520	1 ⊢ (𝜑 → (𝐴(repr‘𝑆)𝑀) = {𝑐 ∈ (𝐴 ↑m (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑀})

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  {crab 3401  Vcvv 3442   ⊆ wss 3903  𝒫 cpw 4556  ‘cfv 6500  (class class class)co 7368   ∈ cmpo 7370   ↑_m cmap 8775  0cc0 11038  ℕcn 12157  ℕ₀cn0 12413  ℤcz 12500  ..^cfzo 13582  Σcsu 15621  reprcrepr 34785

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 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5226  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-addcl 11098

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-ral 3053  df-rex 3063  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-iun 4950  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-om 7819  df-1st 7943  df-2nd 7944  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-neg 11379  df-nn 12158  df-z 12501  df-seq 13937  df-sum 15622  df-repr 34786

This theorem is referenced by:  repr0  34788  reprf  34789  reprsum  34790  reprsuc  34792  reprfi  34793  reprss  34794  reprinrn  34795  reprlt  34796  reprgt  34798  reprinfz1  34799  reprpmtf1o  34803  reprdifc  34804  breprexplema  34807