Users' Mathboxes Mathbox for Mario Carneiro < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  snmlff Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem snmlff 32636
Description: The function 𝐹 from snmlval 32638 is a mapping from positive integers to real numbers in the range [0, 1]. (Contributed by Mario Carneiro, 6-Apr-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
snmlff.f 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛))
Assertion
Ref Expression
snmlff 𝐹:ℕ⟶(0[,]1)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑛   𝐵,𝑛   𝑘,𝑛   𝑅,𝑛
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑘)   𝐵(𝑘)   𝑅(𝑘)   𝐹(𝑘,𝑛)

Proof of Theorem snmlff
StepHypRef Expression
1 snmlff.f . 2 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛))
2 fzfid 13345 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → (1...𝑛) ∈ Fin)
3 ssrab2 4042 . . . . . . 7 {𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵} ⊆ (1...𝑛)
4 ssfi 8735 . . . . . . 7 (((1...𝑛) ∈ Fin ∧ {𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵} ⊆ (1...𝑛)) → {𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵} ∈ Fin)
52, 3, 4sylancl 589 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ → {𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵} ∈ Fin)
6 hashcl 13722 . . . . . 6 ({𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵} ∈ Fin → (♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ∈ ℕ0)
75, 6syl 17 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ → (♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ∈ ℕ0)
87nn0red 11953 . . . 4 (𝑛 ∈ ℕ → (♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ∈ ℝ)
9 nndivre 11675 . . . 4 (((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ∈ ℝ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛) ∈ ℝ)
108, 9mpancom 687 . . 3 (𝑛 ∈ ℕ → ((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛) ∈ ℝ)
117nn0ge0d 11955 . . . 4 (𝑛 ∈ ℕ → 0 ≤ (♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}))
12 nnre 11641 . . . 4 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ)
13 nngt0 11665 . . . 4 (𝑛 ∈ ℕ → 0 < 𝑛)
14 divge0 11507 . . . 4 ((((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵})) ∧ (𝑛 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑛)) → 0 ≤ ((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛))
158, 11, 12, 13, 14syl22anc 837 . . 3 (𝑛 ∈ ℕ → 0 ≤ ((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛))
16 ssdomg 8551 . . . . . . . 8 ((1...𝑛) ∈ Fin → ({𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵} ⊆ (1...𝑛) → {𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵} ≼ (1...𝑛)))
172, 3, 16mpisyl 21 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → {𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵} ≼ (1...𝑛))
18 hashdom 13745 . . . . . . . 8 (({𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵} ∈ Fin ∧ (1...𝑛) ∈ Fin) → ((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ≤ (♯‘(1...𝑛)) ↔ {𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵} ≼ (1...𝑛)))
195, 2, 18syl2anc 587 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → ((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ≤ (♯‘(1...𝑛)) ↔ {𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵} ≼ (1...𝑛)))
2017, 19mpbird 260 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ → (♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ≤ (♯‘(1...𝑛)))
21 nnnn0 11901 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℕ0)
22 hashfz1 13711 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ0 → (♯‘(1...𝑛)) = 𝑛)
2321, 22syl 17 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ → (♯‘(1...𝑛)) = 𝑛)
2420, 23breqtrd 5078 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ → (♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ≤ 𝑛)
25 nncn 11642 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℂ)
2625mulid1d 10656 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 · 1) = 𝑛)
2724, 26breqtrrd 5080 . . . 4 (𝑛 ∈ ℕ → (♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ≤ (𝑛 · 1))
28 1red 10640 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ → 1 ∈ ℝ)
29 ledivmul 11514 . . . . 5 (((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ (𝑛 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑛)) → (((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛) ≤ 1 ↔ (♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ≤ (𝑛 · 1)))
308, 28, 12, 13, 29syl112anc 1371 . . . 4 (𝑛 ∈ ℕ → (((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛) ≤ 1 ↔ (♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) ≤ (𝑛 · 1)))
3127, 30mpbird 260 . . 3 (𝑛 ∈ ℕ → ((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛) ≤ 1)
32 elicc01 12853 . . 3 (((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛) ∈ (0[,]1) ↔ (((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛) ∧ ((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛) ≤ 1))
3310, 15, 31, 32syl3anbrc 1340 . 2 (𝑛 ∈ ℕ → ((♯‘{𝑘 ∈ (1...𝑛) ∣ (⌊‘((𝐴 · (𝑅𝑘)) mod 𝑅)) = 𝐵}) / 𝑛) ∈ (0[,]1))
341, 33fmpti 6867 1 𝐹:ℕ⟶(0[,]1)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wb 209   = wceq 1538  wcel 2115  {crab 3137  wss 3919   class class class wbr 5052  cmpt 5132  wf 6339  cfv 6343  (class class class)co 7149  cdom 8503  Fincfn 8505  cr 10534  0cc0 10535  1c1 10536   · cmul 10540   < clt 10673  cle 10674   / cdiv 11295  cn 11634  0cn0 11894  [,]cicc 12738  ...cfz 12894  cfl 13164   mod cmo 13241  cexp 13434  chash 13695
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 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-sep 5189  ax-nul 5196  ax-pow 5253  ax-pr 5317  ax-un 7455  ax-cnex 10591  ax-resscn 10592  ax-1cn 10593  ax-icn 10594  ax-addcl 10595  ax-addrcl 10596  ax-mulcl 10597  ax-mulrcl 10598  ax-mulcom 10599  ax-addass 10600  ax-mulass 10601  ax-distr 10602  ax-i2m1 10603  ax-1ne0 10604  ax-1rid 10605  ax-rnegex 10606  ax-rrecex 10607  ax-cnre 10608  ax-pre-lttri 10609  ax-pre-lttrn 10610  ax-pre-ltadd 10611  ax-pre-mulgt0 10612
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3015  df-nel 3119  df-ral 3138  df-rex 3139  df-reu 3140  df-rmo 3141  df-rab 3142  df-v 3482  df-sbc 3759  df-csb 3867  df-dif 3922  df-un 3924  df-in 3926  df-ss 3936  df-pss 3938  df-nul 4277  df-if 4451  df-pw 4524  df-sn 4551  df-pr 4553  df-tp 4555  df-op 4557  df-uni 4825  df-int 4863  df-iun 4907  df-br 5053  df-opab 5115  df-mpt 5133  df-tr 5159  df-id 5447  df-eprel 5452  df-po 5461  df-so 5462  df-fr 5501  df-we 5503  df-xp 5548  df-rel 5549  df-cnv 5550  df-co 5551  df-dm 5552  df-rn 5553  df-res 5554  df-ima 5555  df-pred 6135  df-ord 6181  df-on 6182  df-lim 6183  df-suc 6184  df-iota 6302  df-fun 6345  df-fn 6346  df-f 6347  df-f1 6348  df-fo 6349  df-f1o 6350  df-fv 6351  df-riota 7107  df-ov 7152  df-oprab 7153  df-mpo 7154  df-om 7575  df-1st 7684  df-2nd 7685  df-wrecs 7943  df-recs 8004  df-rdg 8042  df-1o 8098  df-oadd 8102  df-er 8285  df-en 8506  df-dom 8507  df-sdom 8508  df-fin 8509  df-card 9365  df-pnf 10675  df-mnf 10676  df-xr 10677  df-ltxr 10678  df-le 10679  df-sub 10870  df-neg 10871  df-div 11296  df-nn 11635  df-n0 11895  df-xnn0 11965  df-z 11979  df-uz 12241  df-icc 12742  df-fz 12895  df-hash 13696
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator