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 43015
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 3994 . . . . . . . . . . . . 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 3933 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑎𝐴𝑎 ∈ {𝑔 ∣ (𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁)}))
54imp 412 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑎 ∈ {𝑔 ∣ (𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁)})
6 vex 3457 . . . . . . . . . . 11 𝑎 ∈ V
7 feq1 6684 . . . . . . . . . . . 12 (𝑔 = 𝑎 → (𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0𝑎:(1...𝐾)⟶ℕ0))
8 simpl 488 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑔 = 𝑎𝑖 ∈ (1...𝐾)) → 𝑔 = 𝑎)
98fveq1d 6884 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑔 = 𝑎𝑖 ∈ (1...𝐾)) → (𝑔𝑖) = (𝑎𝑖))
109sumeq2dv 15789 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑔 = 𝑎 → Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖))
1110eqeq1d 2764 . . . . . . . . . . . 12 (𝑔 = 𝑎 → (Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁 ↔ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖) = 𝑁))
127, 11anbi12d 644 . . . . . . . . . . 11 (𝑔 = 𝑎 → ((𝑔:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑔𝑖) = 𝑁) ↔ (𝑎:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖) = 𝑁)))
136, 12elab 3636 . . . . . . . . . 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 500 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑎:(1...𝐾)⟶ℕ0)
1615adantr 486 . . . . . . 7 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑥𝑆) → 𝑎:(1...𝐾)⟶ℕ0)
17 sticksstones18.5 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑍:(1...𝐾)–1-1-onto𝑆)
18 f1ocnv 6834 . . . . . . . . . . 11 (𝑍:(1...𝐾)–1-1-onto𝑆𝑍:𝑆1-1-onto→(1...𝐾))
1917, 18syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑍:𝑆1-1-onto→(1...𝐾))
20 f1of 6821 . . . . . . . . . 10 (𝑍:𝑆1-1-onto→(1...𝐾) → 𝑍:𝑆⟶(1...𝐾))
2119, 20syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑍:𝑆⟶(1...𝐾))
2221adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑍:𝑆⟶(1...𝐾))
2322ffvelcdmda 7080 . . . . . . 7 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑥𝑆) → (𝑍𝑥) ∈ (1...𝐾))
2416, 23ffvelcdmd 7081 . . . . . 6 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑥𝑆) → (𝑎‘(𝑍𝑥)) ∈ ℕ0)
2524fmpttd 7111 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))):𝑆⟶ℕ0)
26 eqidd 2763 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) → (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))))
27 simpr 490 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) ∧ 𝑥 = 𝑖) → 𝑥 = 𝑖)
2827fveq2d 6886 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) ∧ 𝑥 = 𝑖) → (𝑍𝑥) = (𝑍𝑖))
2928fveq2d 6886 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) ∧ 𝑥 = 𝑖) → (𝑎‘(𝑍𝑥)) = (𝑎‘(𝑍𝑖)))
30 simpr 490 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) → 𝑖𝑆)
31 fvexd 6897 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) → (𝑎‘(𝑍𝑖)) ∈ V)
3226, 29, 30, 31fvmptd 6998 . . . . . . 7 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) → ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = (𝑎‘(𝑍𝑖)))
3332sumeq2dv 15789 . . . . . 6 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = Σ𝑖𝑆 (𝑎‘(𝑍𝑖)))
34 fveq2 6882 . . . . . . . . 9 (𝑛 = (𝑍𝑖) → (𝑎𝑛) = (𝑎‘(𝑍𝑖)))
35 fzfid 14037 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑎𝐴) → (1...𝐾) ∈ Fin)
3617adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑍:(1...𝐾)–1-1-onto𝑆)
37 f1oenfi 9176 . . . . . . . . . . . 12 (((1...𝐾) ∈ Fin ∧ 𝑍:(1...𝐾)–1-1-onto𝑆) → (1...𝐾) ≈ 𝑆)
3835, 36, 37syl2anc 596 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑎𝐴) → (1...𝐾) ≈ 𝑆)
3938ensymd 9014 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑆 ≈ (1...𝐾))
40 enfii 9183 . . . . . . . . . 10 (((1...𝐾) ∈ Fin ∧ 𝑆 ≈ (1...𝐾)) → 𝑆 ∈ Fin)
4135, 39, 40syl2anc 596 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑆 ∈ Fin)
4219adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑍:𝑆1-1-onto→(1...𝐾))
43 eqidd 2763 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑖𝑆) → (𝑍𝑖) = (𝑍𝑖))
44 nn0sscn 12534 . . . . . . . . . . . 12 0 ⊆ ℂ
4544a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑎𝐴) → ℕ0 ⊆ ℂ)
46 fss 6723 . . . . . . . . . . 11 ((𝑎:(1...𝐾)⟶ℕ0 ∧ ℕ0 ⊆ ℂ) → 𝑎:(1...𝐾)⟶ℂ)
4715, 45, 46syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑎:(1...𝐾)⟶ℂ)
4847ffvelcdmda 7080 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝐾)) → (𝑎𝑛) ∈ ℂ)
4934, 41, 42, 43, 48fsumf1o 15809 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑛 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑛) = Σ𝑖𝑆 (𝑎‘(𝑍𝑖)))
5049eqcomd 2768 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑖𝑆 (𝑎‘(𝑍𝑖)) = Σ𝑛 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑛))
51 fveq2 6882 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑖 → (𝑎𝑛) = (𝑎𝑖))
5251cbvsumv 15783 . . . . . . . . 9 Σ𝑛 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑛) = Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖)
5352a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑛 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑛) = Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖))
5414simprd 501 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑖 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑖) = 𝑁)
5553, 54eqtrd 2797 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑛 ∈ (1...𝐾)(𝑎𝑛) = 𝑁)
5650, 55eqtrd 2797 . . . . . 6 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑖𝑆 (𝑎‘(𝑍𝑖)) = 𝑁)
5733, 56eqtrd 2797 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = 𝑁)
5825, 57jca 521 . . . 4 ((𝜑𝑎𝐴) → ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))):𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = 𝑁))
59 fzfid 14037 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1...𝐾) ∈ Fin)
6059adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎𝐴) → (1...𝐾) ∈ Fin)
6159, 17, 37syl2anc 596 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1...𝐾) ≈ 𝑆)
6261ensymd 9014 . . . . . . . 8 (𝜑𝑆 ≈ (1...𝐾))
6362adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑆 ≈ (1...𝐾))
6460, 63, 40syl2anc 596 . . . . . 6 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑆 ∈ Fin)
6564mptexd 7226 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) ∈ V)
66 feq1 6684 . . . . . . 7 ( = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) → (:𝑆⟶ℕ0 ↔ (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))):𝑆⟶ℕ0))
67 simpl 488 . . . . . . . . . 10 (( = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) ∧ 𝑖𝑆) → = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))))
6867fveq1d 6884 . . . . . . . . 9 (( = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) ∧ 𝑖𝑆) → (𝑖) = ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖))
6968sumeq2dv 15789 . . . . . . . 8 ( = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) → Σ𝑖𝑆 (𝑖) = Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖))
7069eqeq1d 2764 . . . . . . 7 ( = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) → (Σ𝑖𝑆 (𝑖) = 𝑁 ↔ Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = 𝑁))
7166, 70anbi12d 644 . . . . . 6 ( = (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) → ((:𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 (𝑖) = 𝑁) ↔ ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))):𝑆⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖𝑆 ((𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥)))‘𝑖) = 𝑁)))
7271elabg 3633 . . . . 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 2865 . 2 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))) ∈ 𝐵)
78 sticksstones18.6 . 2 𝐹 = (𝑎𝐴 ↦ (𝑥𝑆 ↦ (𝑎‘(𝑍𝑥))))
7977, 78fmptd 7110 1 (𝜑𝐹:𝐴𝐵)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wb 209  wa 401   = wceq 1570  wcel 2145  {cab 2740  Vcvv 3453  wss 3902   class class class wbr 5107  cmpt 5190  ccnv 5658  wf 6533  1-1-ontowf1o 6536  cfv 6537  (class class class)co 7416  cen 8952  Fincfn 8955  cc 11123  1c1 11126  0cn0 12529  ...cfz 13561  Σcsu 15773
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 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2734  ax-rep 5236  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7739  ax-inf2 9623  ax-cnex 11181  ax-resscn 11182  ax-1cn 11183  ax-icn 11184  ax-addcl 11185  ax-addrcl 11186  ax-mulcl 11187  ax-mulrcl 11188  ax-mulcom 11189  ax-addass 11190  ax-mulass 11191  ax-distr 11192  ax-i2m1 11193  ax-1ne0 11194  ax-1rid 11195  ax-rnegex 11196  ax-rrecex 11197  ax-cnre 11198  ax-pre-lttri 11199  ax-pre-lttrn 11200  ax-pre-ltadd 11201  ax-pre-mulgt0 11202  ax-pre-sup 11203
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4594  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-se 5613  df-we 5614  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 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-om 7866  df-1st 7989  df-2nd 7990  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8458  df-er 8699  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-fin 8959  df-sup 9415  df-oi 9485  df-card 9947  df-pnf 11270  df-mnf 11271  df-xr 11272  df-ltxr 11273  df-le 11274  df-sub 11468  df-neg 11469  df-div 11897  df-nn 12259  df-2 12328  df-3 12329  df-n0 12530  df-z 12617  df-uz 12889  df-rp 13043  df-fz 13562  df-fzo 13710  df-seq 14066  df-exp 14126  df-hash 14395  df-cj 15186  df-re 15187  df-im 15188  df-sqrt 15322  df-abs 15323  df-clim 15575  df-sum 15774
This theorem is used by:  sticksstones19  43016
  Copyright terms: Public domain W3C validator