Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  sticksstones18 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sticksstones18 42959
Description: Extend sticks and stones to finite sets, bijective builder. (Contributed by metakunt, 23-Oct-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
sticksstones18.1 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
sticksstones18.2 (𝜑𝐾 ∈ ℕ0)
sticksstones18.3 𝐴 = {𝑔 ∣ (𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁)}
sticksstones18.4 𝐵 = { ∣ (:𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 (𝑖) = 𝑁)}
sticksstones18.5 (𝜑𝑍:(1...𝐾)–1-1-onto𝑆)
sticksstones18.6 𝐹 = (𝑎𝐴 ↦ (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))))
Assertion
Ref Expression
sticksstones18 (𝜑𝐹:𝐴𝐵)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑎,𝑖,𝑥   𝐵,𝑎   𝑔,𝐾,𝑖   𝑔,𝑁   ,𝑁   𝑆,,𝑖,𝑥   ,𝑍,𝑖,𝑥   𝑔,𝑎   ,𝑎   𝜑,𝑎,𝑖,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑔, )   𝐴(𝑔, )   𝐵(𝑥, 𝑔, , 𝑖)   𝑆(𝑔, 𝑎)   𝐹(𝑥, 𝑔, , 𝑖, 𝑎)   𝐾(𝑥, , 𝑎)   𝑁(𝑥, 𝑖, 𝑎)   𝑍(𝑔, 𝑎)

Proof of Theorem sticksstones18
Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sticksstones18.3 . . . . . . . . . . . . . 14 𝐴 = {𝑔 ∣ (𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁)}
21eqimssi 3997 . . . . . . . . . . . . 13 𝐴 ⊆ {𝑔 ∣ (𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁)}
32a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐴 ⊆ {𝑔 ∣ (𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁)})
43sseld 3936 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑎𝐴𝑎 ∈ {𝑔 ∣ (𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁)}))
54imp 411 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑎 ∈ {𝑔 ∣ (𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁)})
6 vex 3459 . . . . . . . . . . 11 𝑎 ∈ V
7 feq1 6683 . . . . . . . . . . . 12 (𝑔 = 𝑎 → (𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0𝑎:(1...𝐾)⟶ℕ0))
8 simpl 487 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑔 = 𝑎𝑖 ∈ (1...𝐾)) → 𝑔 = 𝑎)
98fveq1d 6883 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑔 = 𝑎𝑖 ∈ (1...𝐾)) → (𝑔𝑖) = (𝑎𝑖))
109sumeq2dv 15758 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑔 = 𝑎 → Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖))
1110eqeq1d 2765 . . . . . . . . . . . 12 (𝑔 = 𝑎 → (Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁 ↔ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖) = 𝑁))
127, 11anbi12d 643 . . . . . . . . . . 11 (𝑔 = 𝑎 → ((𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁) ↔ (𝑎:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖) = 𝑁)))
136, 12elab 3638 . . . . . . . . . 10 (𝑎 ∈ {𝑔 ∣ (𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁)} ↔ (𝑎:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖) = 𝑁))
145, 13sylib 221 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑎:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖) = 𝑁))
1514simpld 499 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑎:(1...𝐾)⟶ℕ0)
1615adantr 485 . . . . . . 7 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑥𝑆) → 𝑎:(1...𝐾)⟶ℕ0)
17 sticksstones18.5 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑍:(1...𝐾)–1-1-onto𝑆)
18 f1ocnv 6833 . . . . . . . . . . 11 (𝑍:(1...𝐾)–1-1-onto𝑆𝑍:𝑆1-1-onto→(1...𝐾))
1917, 18syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑍:𝑆1-1-onto→(1...𝐾))
20 f1of 6820 . . . . . . . . . 10 (𝑍:𝑆1-1-onto→(1...𝐾) → 𝑍:𝑆⟶(1...𝐾))
2119, 20syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑍:𝑆⟶(1...𝐾))
2221adantr 485 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑍:𝑆⟶(1...𝐾))
2322ffvelcdmda 7079 . . . . . . 7 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑥𝑆) → (𝑍𝑥) ∈ (1...𝐾))
2416, 23ffvelcdmd 7080 . . . . . 6 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑥𝑆) → (𝑎‘(𝑍𝑥)) ∈ ℕ0)
2524fmpttd 7110 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))):𝑆⟶ℕ0)
26 eqidd 2764 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) → (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))))
27 simpr 489 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) ∧ 𝑥 = 𝑖) → 𝑥 = 𝑖)
2827fveq2d 6885 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) ∧ 𝑥 = 𝑖) → (𝑍𝑥) = (𝑍𝑖))
2928fveq2d 6885 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) ∧ 𝑥 = 𝑖) → (𝑎‘(𝑍𝑥)) = (𝑎‘(𝑍𝑖)))
30 simpr 489 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) → 𝑖𝑆)
31 fvexd 6896 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) → (𝑎‘(𝑍𝑖)) ∈ V)
3226, 29, 30, 31fvmptd 6997 . . . . . . 7 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) → ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = (𝑎‘(𝑍𝑖)))
3332sumeq2dv 15758 . . . . . 6 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = Σ𝑖𝑆 (𝑎‘(𝑍𝑖)))
34 fveq2 6881 . . . . . . . . 9 (𝑛 = (𝑍𝑖) → (𝑎𝑛) = (𝑎‘(𝑍𝑖)))
35 fzfid 14014 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑎𝐴) → (1...𝐾) ∈ Fin)
3617adantr 485 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑍:(1...𝐾)–1-1-onto𝑆)
37 f1oenfi 9159 . . . . . . . . . . . 12 (((1...𝐾) ∈ Fin ∧ 𝑍:(1...𝐾)–1-1-onto𝑆) → (1...𝐾) ≈ 𝑆)
3835, 36, 37syl2anc 595 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑎𝐴) → (1...𝐾) ≈ 𝑆)
3938ensymd 8998 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑆 ≈ (1...𝐾))
40 enfii 9166 . . . . . . . . . 10 (((1...𝐾) ∈ Fin ∧ 𝑆 ≈ (1...𝐾)) → 𝑆 ∈ Fin)
4135, 39, 40syl2anc 595 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑆 ∈ Fin)
4219adantr 485 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑍:𝑆1-1-onto→(1...𝐾))
43 eqidd 2764 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) → (𝑍𝑖) = (𝑍𝑖))
44 nn0sscn 12513 . . . . . . . . . . . 12 0 ⊆ ℂ
4544a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑎𝐴) → ℕ0 ⊆ ℂ)
46 fss 6722 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ ℕ0 ⊆ ℂ) → 𝑎:(1...𝐾)⟶ℂ)
4715, 45, 46syl2anc 595 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑎:(1...𝐾)⟶ℂ)
4847ffvelcdmda 7079 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝐾)) → (𝑎𝑛) ∈ ℂ)
4934, 41, 42, 43, 48fsumf1o 15779 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑛 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑛) = Σ𝑖𝑆 (𝑎‘(𝑍𝑖)))
5049eqcomd 2769 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑖𝑆 (𝑎‘(𝑍𝑖)) = Σ𝑛 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑛))
51 fveq2 6881 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑖 → (𝑎𝑛) = (𝑎𝑖))
5251cbvsumv 15752 . . . . . . . . 9 Σ𝑛 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑛) = Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖)
5352a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑛 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑛) = Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖))
5414simprd 500 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖) = 𝑁)
5553, 54eqtrd 2798 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑛 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑛) = 𝑁)
5650, 55eqtrd 2798 . . . . . 6 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑖𝑆 (𝑎‘(𝑍𝑖)) = 𝑁)
5733, 56eqtrd 2798 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = 𝑁)
5825, 57jca 520 . . . 4 ((𝜑𝑎𝐴) → ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))):𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = 𝑁))
59 fzfid 14014 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1...𝐾) ∈ Fin)
6059adantr 485 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎𝐴) → (1...𝐾) ∈ Fin)
6159, 17, 37syl2anc 595 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1...𝐾) ≈ 𝑆)
6261ensymd 8998 . . . . . . . 8 (𝜑𝑆 ≈ (1...𝐾))
6362adantr 485 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑆 ≈ (1...𝐾))
6460, 63, 40syl2anc 595 . . . . . 6 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑆 ∈ Fin)
6564mptexd 7222 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) ∈ V)
66 feq1 6683 . . . . . . 7 ( = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) → (:𝑆⟶ℕ0 ↔ (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))):𝑆⟶ℕ0))
67 simpl 487 . . . . . . . . . 10 (( = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) ∧ 𝑖𝑆) → = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))))
6867fveq1d 6883 . . . . . . . . 9 (( = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) ∧ 𝑖𝑆) → (𝑖) = ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖))
6968sumeq2dv 15758 . . . . . . . 8 ( = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) → Σ𝑖𝑆 (𝑖) = Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖))
7069eqeq1d 2765 . . . . . . 7 ( = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) → (Σ𝑖𝑆 (𝑖) = 𝑁 ↔ Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = 𝑁))
7166, 70anbi12d 643 . . . . . 6 ( = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) → ((:𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 (𝑖) = 𝑁) ↔ ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))):𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = 𝑁)))
7271elabg 3635 . . . . 5 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) ∈ V → ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) ∈ { ∣ (:𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 (𝑖) = 𝑁)} ↔ ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))):𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = 𝑁)))
7365, 72syl 18 . . . 4 ((𝜑𝑎𝐴) → ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) ∈ { ∣ (:𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 (𝑖) = 𝑁)} ↔ ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))):𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = 𝑁)))
7458, 73mpbird 260 . . 3 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) ∈ { ∣ (:𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 (𝑖) = 𝑁)})
75 sticksstones18.4 . . . 4 𝐵 = { ∣ (:𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 (𝑖) = 𝑁)}
7675a1i 11 . . 3 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝐵 = { ∣ (:𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 (𝑖) = 𝑁)})
7774, 76eleqtrrd 2866 . 2 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) ∈ 𝐵)
78 sticksstones18.6 . 2 𝐹 = (𝑎𝐴 ↦ (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))))
7977, 78fmptd 7109 1 (𝜑𝐹:𝐴𝐵)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wb 209  wa 400   = wceq 1570  wcel 2143  {cab 2741  Vcvv 3455  wss 3905   class class class wbr 5109  cmpt 5192  ccnv 5660  wf 6532  1-1-ontowf1o 6535  cfv 6536  (class class class)co 7410  cen 8936  Fincfn 8939  cc 11102  1c1 11105  0cn0 12508  ...cfz 13539  Σcsu 15742
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-inf2 9606  ax-cnex 11160  ax-resscn 11161  ax-1cn 11162  ax-icn 11163  ax-addcl 11164  ax-addrcl 11165  ax-mulcl 11166  ax-mulrcl 11167  ax-mulcom 11168  ax-addass 11169  ax-mulass 11170  ax-distr 11171  ax-i2m1 11172  ax-1ne0 11173  ax-1rid 11174  ax-rnegex 11175  ax-rrecex 11176  ax-cnre 11177  ax-pre-lttri 11178  ax-pre-lttrn 11179  ax-pre-ltadd 11180  ax-pre-mulgt0 11181  ax-pre-sup 11182
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-se 5615  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-er 8690  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-sup 9398  df-oi 9468  df-card 9930  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11447  df-neg 11448  df-div 11876  df-nn 12238  df-2 12307  df-3 12308  df-n0 12509  df-z 12596  df-uz 12867  df-rp 13021  df-fz 13540  df-fzo 13688  df-seq 14043  df-exp 14103  df-hash 14372  df-cj 15155  df-re 15156  df-im 15157  df-sqrt 15291  df-abs 15292  df-clim 15544  df-sum 15743
This theorem is used by:  sticksstones19  42960
  Copyright terms: Public domain W3C validator