Theorem seqdistr 13627

Description: The distributive property for series. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Jul-2013.) (Revised by Mario Carneiro, 27-May-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
seqdistr.1	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑆)
seqdistr.2	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝐶𝑇(𝑥 + 𝑦)) = ((𝐶𝑇𝑥) + (𝐶𝑇𝑦)))
seqdistr.3	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
seqdistr.4	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐺‘𝑥) ∈ 𝑆)
seqdistr.5	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹‘𝑥) = (𝐶𝑇(𝐺‘𝑥)))

Assertion

Ref	Expression
seqdistr	⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁) = (𝐶𝑇(seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁)))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐶   𝑥,𝐺,𝑦   𝑥,𝑀,𝑦   𝑥,𝑁,𝑦   𝑥, + ,𝑦   𝑥,𝐹   𝜑,𝑥,𝑦   𝑥,𝑆,𝑦   𝑥,𝑇,𝑦

Allowed substitution hint:   𝐹(𝑦)

Proof of Theorem seqdistr

Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		seqdistr.1	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑆)
2		seqdistr.4	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐺‘𝑥) ∈ 𝑆)
3		seqdistr.3	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
4		seqdistr.2	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝐶𝑇(𝑥 + 𝑦)) = ((𝐶𝑇𝑥) + (𝐶𝑇𝑦)))
5		oveq2 7221	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (𝑥 + 𝑦) → (𝐶𝑇𝑧) = (𝐶𝑇(𝑥 + 𝑦)))
6		eqid 2737	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧)) = (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))
7		ovex 7246	. . . . . 6 ⊢ (𝐶𝑇(𝑥 + 𝑦)) ∈ V
8	5, 6, 7	fvmpt 6818	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑆 → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘(𝑥 + 𝑦)) = (𝐶𝑇(𝑥 + 𝑦)))
9	1, 8	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘(𝑥 + 𝑦)) = (𝐶𝑇(𝑥 + 𝑦)))
10		oveq2 7221	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝑥 → (𝐶𝑇𝑧) = (𝐶𝑇𝑥))
11		ovex 7246	. . . . . . 7 ⊢ (𝐶𝑇𝑥) ∈ V
12	10, 6, 11	fvmpt 6818	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ 𝑆 → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘𝑥) = (𝐶𝑇𝑥))
13	12	ad2antrl 728	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘𝑥) = (𝐶𝑇𝑥))
14		oveq2 7221	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (𝐶𝑇𝑧) = (𝐶𝑇𝑦))
15		ovex 7246	. . . . . . 7 ⊢ (𝐶𝑇𝑦) ∈ V
16	14, 6, 15	fvmpt 6818	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑆 → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘𝑦) = (𝐶𝑇𝑦))
17	16	ad2antll 729	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘𝑦) = (𝐶𝑇𝑦))
18	13, 17	oveq12d 7231	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘𝑥) + ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘𝑦)) = ((𝐶𝑇𝑥) + (𝐶𝑇𝑦)))
19	4, 9, 18	3eqtr4d 2787	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘(𝑥 + 𝑦)) = (((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘𝑥) + ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘𝑦)))
20		oveq2 7221	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (𝐺‘𝑥) → (𝐶𝑇𝑧) = (𝐶𝑇(𝐺‘𝑥)))
21		ovex 7246	. . . . . 6 ⊢ (𝐶𝑇(𝐺‘𝑥)) ∈ V
22	20, 6, 21	fvmpt 6818	. . . . 5 ⊢ ((𝐺‘𝑥) ∈ 𝑆 → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘(𝐺‘𝑥)) = (𝐶𝑇(𝐺‘𝑥)))
23	2, 22	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘(𝐺‘𝑥)) = (𝐶𝑇(𝐺‘𝑥)))
24		seqdistr.5	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹‘𝑥) = (𝐶𝑇(𝐺‘𝑥)))
25	23, 24	eqtr4d 2780	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝑀...𝑁)) → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘(𝐺‘𝑥)) = (𝐹‘𝑥))
26	1, 2, 3, 19, 25	seqhomo 13623	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘(seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁)) = (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁))
27	3, 2, 1	seqcl 13596	. . 3 ⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁) ∈ 𝑆)
28		oveq2 7221	. . . 4 ⊢ (𝑧 = (seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁) → (𝐶𝑇𝑧) = (𝐶𝑇(seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁)))
29		ovex 7246	. . . 4 ⊢ (𝐶𝑇(seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁)) ∈ V
30	28, 6, 29	fvmpt 6818	. . 3 ⊢ ((seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁) ∈ 𝑆 → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘(seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁)) = (𝐶𝑇(seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁)))
31	27, 30	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝐶𝑇𝑧))‘(seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁)) = (𝐶𝑇(seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁)))
32	26, 31	eqtr3d 2779	1 ⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁) = (𝐶𝑇(seq𝑀( + , 𝐺)‘𝑁)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1543   ∈ wcel 2110   ↦ cmpt 5135  ‘cfv 6380  (class class class)co 7213  ℤ_≥cuz 12438  ...cfz 13095  seqcseq 13574

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2708  ax-sep 5192  ax-nul 5199  ax-pow 5258  ax-pr 5322  ax-un 7523  ax-cnex 10785  ax-resscn 10786  ax-1cn 10787  ax-icn 10788  ax-addcl 10789  ax-addrcl 10790  ax-mulcl 10791  ax-mulrcl 10792  ax-mulcom 10793  ax-addass 10794  ax-mulass 10795  ax-distr 10796  ax-i2m1 10797  ax-1ne0 10798  ax-1rid 10799  ax-rnegex 10800  ax-rrecex 10801  ax-cnre 10802  ax-pre-lttri 10803  ax-pre-lttrn 10804  ax-pre-ltadd 10805  ax-pre-mulgt0 10806

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rab 3070  df-v 3410  df-sbc 3695  df-csb 3812  df-dif 3869  df-un 3871  df-in 3873  df-ss 3883  df-pss 3885  df-nul 4238  df-if 4440  df-pw 4515  df-sn 4542  df-pr 4544  df-tp 4546  df-op 4548  df-uni 4820  df-iun 4906  df-br 5054  df-opab 5116  df-mpt 5136  df-tr 5162  df-id 5455  df-eprel 5460  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5509  df-we 5511  df-xp 5557  df-rel 5558  df-cnv 5559  df-co 5560  df-dm 5561  df-rn 5562  df-res 5563  df-ima 5564  df-pred 6160  df-ord 6216  df-on 6217  df-lim 6218  df-suc 6219  df-iota 6338  df-fun 6382  df-fn 6383  df-f 6384  df-f1 6385  df-fo 6386  df-f1o 6387  df-fv 6388  df-riota 7170  df-ov 7216  df-oprab 7217  df-mpo 7218  df-om 7645  df-1st 7761  df-2nd 7762  df-wrecs 8047  df-recs 8108  df-rdg 8146  df-er 8391  df-en 8627  df-dom 8628  df-sdom 8629  df-pnf 10869  df-mnf 10870  df-xr 10871  df-ltxr 10872  df-le 10873  df-sub 11064  df-neg 11065  df-nn 11831  df-n0 12091  df-z 12177  df-uz 12439  df-fz 13096  df-seq 13575

This theorem is referenced by:  isermulc2  15221  fsummulc2  15348  stirlinglem7  43296