Theorem smupf 16561

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 12537	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℕ0
2		iftrue 4498	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 0 → if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)) = ∅)
3		eqid 2766	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1))) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)))
4		0ex 5275	. . . . . 6 ⊢ ∅ ∈ V
5	2, 3, 4	fvmpt 6996	. . . . 5 ⊢ (0 ∈ ℕ0 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)))‘0) = ∅)
6	1, 5	mp1i 14	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)))‘0) = ∅)
7		0elpw 5331	. . . 4 ⊢ ∅ ∈ 𝒫 ℕ0
8	6, 7	eqeltrdi 2874	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)))‘0) ∈ 𝒫 ℕ0)
9		df-ov 7426	. . . . 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 4574	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0 → 𝑝 ⊆ ℕ0)
11	10	adantr 486	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0 ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑝 ⊆ ℕ0)
12		ssrab2 4037	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)} ⊆ ℕ0
13		sadcl 16545	. . . . . . . . . 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 598	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0 ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}) ⊆ ℕ0)
15		nn0ex 12528	. . . . . . . . . 10 ⊢ ℕ0 ∈ V
16	15	elpw2 5310	. . . . . . . . 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 237	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0 ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}) ∈ 𝒫 ℕ0)
18	17	rgen2 3208	. . . . . . 7 ⊢ ∀𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0∀𝑚 ∈ ℕ0 (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}) ∈ 𝒫 ℕ0
19		eqid 2766	. . . . . . . 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 8074	. . . . . . 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 233	. . . . . 6 ⊢ (𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)})):(𝒫 ℕ0 × ℕ0)⟶𝒫 ℕ0
22	21, 7	f0cli 7100	. . . . 5 ⊢ ((𝑝 ∈ 𝒫 ℕ0, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑝 sadd {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑚 ∈ 𝐴 ∧ (𝑛 − 𝑚) ∈ 𝐵)}))‘⟨𝑥, 𝑦⟩) ∈ 𝒫 ℕ0
23	9, 22	eqeltri 2862	. . . 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 12918	. . 3 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
26		0zd 12621	. . 3 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℤ)
27		fvexd 6903	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (ℤ≥‘(0 + 1))) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ∅, (𝑛 − 1)))‘𝑥) ∈ V)
28	8, 24, 25, 26, 27	seqf2 14077	. 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 6703	. 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 237	1 ⊢ (𝜑 → 𝑃:ℕ0⟶𝒫 ℕ0)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  ∀wral 3082  {crab 3419  Vcvv 3458   ⊆ wss 3908  ∅c0 4289  ifcif 4492  𝒫 cpw 4567  ⟨cop 4600   ↦ cmpt 5197   × cxp 5664  ⟶wf 6539  ‘cfv 6543  (class class class)co 7423   ∈ cmpo 7425  0cc0 11118  1c1 11119   + caddc 11121   − cmin 11459  ℕ₀cn0 12522  ℤ_≥cuz 12880  seqcseq 14057   sadd csad 16503

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2738  ax-sep 5262  ax-nul 5274  ax-pow 5341  ax-pr 5409  ax-un 7745  ax-cnex 11174  ax-resscn 11175  ax-1cn 11176  ax-icn 11177  ax-addcl 11178  ax-addrcl 11179  ax-mulcl 11180  ax-mulrcl 11181  ax-mulcom 11182  ax-addass 11183  ax-mulass 11184  ax-distr 11185  ax-i2m1 11186  ax-1ne0 11187  ax-1rid 11188  ax-rnegex 11189  ax-rrecex 11190  ax-cnre 11191  ax-pre-lttri 11192  ax-pre-lttrn 11193  ax-pre-ltadd 11194  ax-pre-mulgt0 11195

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-xor 1542  df-tru 1573  df-fal 1583  df-had 1624  df-cad 1640  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2570  df-eu 2600  df-clab 2745  df-cleq 2758  df-clel 2841  df-nfc 2915  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3083  df-rex 3093  df-reu 3373  df-rab 3420  df-v 3460  df-sbc 3748  df-csb 3857  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3928  df-nul 4290  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4878  df-iun 4963  df-br 5115  df-opab 5179  df-mpt 5198  df-tr 5224  df-id 5561  df-eprel 5566  df-po 5574  df-so 5575  df-fr 5619  df-we 5621  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-pred 6309  df-ord 6370  df-on 6371  df-lim 6372  df-suc 6373  df-iota 6499  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7380  df-ov 7426  df-oprab 7427  df-mpo 7428  df-om 7872  df-1st 7995  df-2nd 7996  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-er 8703  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-pnf 11263  df-mnf 11264  df-xr 11265  df-ltxr 11266  df-le 11267  df-sub 11461  df-neg 11462  df-nn 12252  df-n0 12523  df-z 12610  df-uz 12881  df-fz 13554  df-seq 14058  df-sad 16534

This theorem is used by:  smupp1  16563  smuval2  16565  smupvallem  16566  smueqlem  16573