Theorem smupf 16502

Description: The sequence of partial sums of the sequence multiplication. (Contributed by Mario Carneiro, 9-Sep-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
smuval.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℕ0)
smuval.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ⊆ ℕ0)
smuval.p	⊢ 𝑃 = seq0((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)})), (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1))))

Assertion

Ref	Expression
smupf	⊢ (𝜑 → 𝑃:ℕ0⟶𝒫 ℕ0)

Distinct variable groups:   𝑚,𝑛,𝑝,𝐴   𝜑,𝑛   𝐵,𝑚,𝑛,𝑝

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑚,𝑝)   𝑃(𝑚,𝑛,𝑝)

Proof of Theorem smupf

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		0nn0 12521	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℕ0
2		iftrue 4511	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 0 → if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)) = ∅)
3		eqid 2736	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1))) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)))
4		0ex 5282	. . . . . 6 ⊢ ∅ ∈ V
5	2, 3, 4	fvmpt 6991	. . . . 5 ⊢ (0 ∈ ℕ0 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)))‘0) = ∅)
6	1, 5	mp1i 13	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)))‘0) = ∅)
7		0elpw 5331	. . . 4 ⊢ ∅ ∈ 𝒫 ℕ0
8	6, 7	eqeltrdi 2843	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)))‘0) ∈ 𝒫 ℕ0)
9		df-ov 7413	. . . . 5 ⊢ (𝑥(𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}))𝑦) = ((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}))‘⟨𝑥, 𝑦⟩)
10		elpwi 4587	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0 → 𝑝 ⊆ ℕ0)
11	10	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0 ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑝 ⊆ ℕ0)
12		ssrab2 4060	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)} ⊆ ℕ0
13		sadcl 16486	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑝 ⊆ ℕ0 ∧ {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)} ⊆ ℕ0) → (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}) ⊆ ℕ0)
14	11, 12, 13	sylancl 586	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0 ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}) ⊆ ℕ0)
15		nn0ex 12512	. . . . . . . . . 10 ⊢ ℕ0 ∈ V
16	15	elpw2 5309	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}) ∈ 𝒫 ℕ0 ↔ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}) ⊆ ℕ0)
17	14, 16	sylibr 234	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0 ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}) ∈ 𝒫 ℕ0)
18	17	rgen2 3185	. . . . . . 7 ⊢ ∀𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0∀𝑚 ∈ ℕ0 (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}) ∈ 𝒫 ℕ0
19		eqid 2736	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)})) = (𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}))
20	19	fmpo 8072	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0∀𝑚 ∈ ℕ0 (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}) ∈ 𝒫 ℕ0 ↔ (𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)})):(𝒫 ℕ0 × ℕ0)⟶𝒫 ℕ0)
21	18, 20	mpbi 230	. . . . . 6 ⊢ (𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)})):(𝒫 ℕ0 × ℕ0)⟶𝒫 ℕ0
22	21, 7	f0cli 7093	. . . . 5 ⊢ ((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}))‘⟨𝑥, 𝑦⟩) ∈ 𝒫 ℕ0
23	9, 22	eqeltri 2831	. . . 4 ⊢ (𝑥(𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}))𝑦) ∈ 𝒫 ℕ0
24	23	a1i 11	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝒫 ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ V)) → (𝑥(𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}))𝑦) ∈ 𝒫 ℕ0)
25		nn0uz 12899	. . 3 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
26		0zd 12605	. . 3 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℤ)
27		fvexd 6896	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (ℤ≥‘(0 + 1))) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)))‘𝑥) ∈ V)
28	8, 24, 25, 26, 27	seqf2 14044	. 2 ⊢ (𝜑 → seq0((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)})), (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)))):ℕ0⟶𝒫 ℕ0)
29		smuval.p	. . 3 ⊢ 𝑃 = seq0((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)})), (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1))))
30	29	feq1i 6702	. 2 ⊢ (𝑃:ℕ0⟶𝒫 ℕ0 ↔ seq0((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)})), (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)))):ℕ0⟶𝒫 ℕ0)
31	28, 30	sylibr 234	1 ⊢ (𝜑 → 𝑃:ℕ0⟶𝒫 ℕ0)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109  ∀wral 3052  {crab 3420  Vcvv 3464   ⊆ wss 3931  ∅c0 4313  ifcif 4505  𝒫 cpw 4580  ⟨cop 4612   ↦ cmpt 5206   × cxp 5657  ⟶wf 6532  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410   ∈ cmpo 7412  0cc0 11134  1c1 11135   + caddc 11137   − cmin 11471  ℕ₀cn0 12506  ℤ_≥cuz 12857  seqcseq 14024   sadd csad 16444

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2708  ax-sep 5271  ax-nul 5281  ax-pow 5340  ax-pr 5407  ax-un 7734  ax-cnex 11190  ax-resscn 11191  ax-1cn 11192  ax-icn 11193  ax-addcl 11194  ax-addrcl 11195  ax-mulcl 11196  ax-mulrcl 11197  ax-mulcom 11198  ax-addass 11199  ax-mulass 11200  ax-distr 11201  ax-i2m1 11202  ax-1ne0 11203  ax-1rid 11204  ax-rnegex 11205  ax-rrecex 11206  ax-cnre 11207  ax-pre-lttri 11208  ax-pre-lttrn 11209  ax-pre-ltadd 11210  ax-pre-mulgt0 11211

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-xor 1512  df-tru 1543  df-fal 1553  df-had 1594  df-cad 1607  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2810  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-reu 3365  df-rab 3421  df-v 3466  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-op 4613  df-uni 4889  df-iun 4974  df-br 5125  df-opab 5187  df-mpt 5207  df-tr 5235  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6295  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7867  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-er 8724  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-pnf 11276  df-mnf 11277  df-xr 11278  df-ltxr 11279  df-le 11280  df-sub 11473  df-neg 11474  df-nn 12246  df-n0 12507  df-z 12594  df-uz 12858  df-fz 13530  df-seq 14025  df-sad 16475

This theorem is referenced by:  smupp1  16504  smuval2  16506  smupvallem  16507  smueqlem  16514