Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  sticksstones7 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sticksstones7 43348
Description: Closure property of sticks and stones function. (Contributed by metakunt, 1-Oct-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
sticksstones7.1 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
sticksstones7.2 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℕ0)
sticksstones7.3 (𝜑 → 𝐺:(1...(𝐾 + 1))⟶ℕ0)
sticksstones7.4 (𝜑 → 𝑋 ∈ (1...𝐾))
sticksstones7.5 𝐹 = (𝑥 ∈ (1...𝐾) ↦ (𝑥 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑥)(𝐺‘𝑖)))
sticksstones7.6 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖) = 𝑁)
Assertion
Ref Expression
sticksstones7 (𝜑 → (𝐹‘𝑋) ∈ (1...(𝑁 + 𝐾)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐺   𝑖,𝐾,𝑥   𝑖,𝑋,𝑥   𝜑,𝑖,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥, 𝑖)   𝐺(𝑖)   𝑁(𝑥, 𝑖)

Proof of Theorem sticksstones7
StepHypRef Expression
1 sticksstones7.5 . . . 4 𝐹 = (𝑥 ∈ (1...𝐾) ↦ (𝑥 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑥)(𝐺‘𝑖)))
21a1i 11 . . 3 (𝜑 → 𝐹 = (𝑥 ∈ (1...𝐾) ↦ (𝑥 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑥)(𝐺‘𝑖))))
3 simpr 490 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 = 𝑋) → 𝑥 = 𝑋)
43oveq2d 7446 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 = 𝑋) → (1...𝑥) = (1...𝑋))
54sumeq1d 15882 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 = 𝑋) → Σ𝑖 ∈ (1...𝑥)(𝐺‘𝑖) = Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖))
63, 5oveq12d 7448 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑥 = 𝑋) → (𝑥 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑥)(𝐺‘𝑖)) = (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)))
7 sticksstones7.4 . . 3 (𝜑 → 𝑋 ∈ (1...𝐾))
8 elfznn 13700 . . . . . 6 (𝑋 ∈ (1...𝐾) → 𝑋 ∈ ℕ)
97, 8syl 18 . . . . 5 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℕ)
109nnnn0d 12680 . . . 4 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℕ0)
11 fzfid 14129 . . . . 5 (𝜑 → (1...𝑋) ∈ Fin)
12 1zzd 12740 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 1 ∈ ℤ)
13 sticksstones7.2 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℕ0)
1413nn0zd 12731 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℤ)
1514adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝐾 ∈ ℤ)
1615peano2zd 12819 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → (𝐾 + 1) ∈ ℤ)
17 elfzelz 13669 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (1...𝑋) → 𝑖 ∈ ℤ)
1817adantl 487 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑖 ∈ ℤ)
19 elfzle1 13673 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (1...𝑋) → 1 ≤ 𝑖)
2019adantl 487 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 1 ≤ 𝑖)
2118zred 12816 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑖 ∈ ℝ)
229nnred 12363 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
2322adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑋 ∈ ℝ)
2416zred 12816 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → (𝐾 + 1) ∈ ℝ)
25 elfzle2 13674 . . . . . . . . 9 (𝑖 ∈ (1...𝑋) → 𝑖 ≤ 𝑋)
2625adantl 487 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑖 ≤ 𝑋)
2713nn0red 12681 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℝ)
28 1red 11322 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
2927, 28readdcld 11351 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐾 + 1) ∈ ℝ)
30 elfzle2 13674 . . . . . . . . . . 11 (𝑋 ∈ (1...𝐾) → 𝑋 ≤ 𝐾)
317, 30syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑋 ≤ 𝐾)
3227lep1d 12261 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐾 ≤ (𝐾 + 1))
3322, 27, 29, 31, 32letrd 11480 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑋 ≤ (𝐾 + 1))
3433adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑋 ≤ (𝐾 + 1))
3521, 23, 24, 26, 34letrd 11480 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑖 ≤ (𝐾 + 1))
3612, 16, 18, 20, 35elfzd 13660 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1)))
37 sticksstones7.3 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐺:(1...(𝐾 + 1))⟶ℕ0)
3837adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝐺:(1...(𝐾 + 1))⟶ℕ0)
3938ffvelcdmda 7095 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) ∧ 𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))) → (𝐺‘𝑖) ∈ ℕ0)
4036, 39mpdan 700 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → (𝐺‘𝑖) ∈ ℕ0)
4111, 40fsumnn0cl 15917 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) ∈ ℕ0)
4210, 41nn0addcld 12684 . . 3 (𝜑 → (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)) ∈ ℕ0)
432, 6, 7, 42fvmptd 7012 . 2 (𝜑 → (𝐹‘𝑋) = (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)))
44 1zzd 12740 . . 3 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
45 sticksstones7.1 . . . . 5 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
4645nn0zd 12731 . . . 4 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
4746, 14zaddcld 12820 . . 3 (𝜑 → (𝑁 + 𝐾) ∈ ℤ)
4842nn0zd 12731 . . 3 (𝜑 → (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)) ∈ ℤ)
49 eqid 2763 . . . . . 6 1 = 1
50 1p0e1 12478 . . . . . 6 (1 + 0) = 1
5149, 50eqtr4i 2789 . . . . 5 1 = (1 + 0)
5251a1i 11 . . . 4 (𝜑 → 1 = (1 + 0))
53 0red 11324 . . . . 5 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
5441nn0red 12681 . . . . 5 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) ∈ ℝ)
559nnge1d 12399 . . . . 5 (𝜑 → 1 ≤ 𝑋)
5641nn0ge0d 12683 . . . . 5 (𝜑 → 0 ≤ Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖))
5728, 53, 22, 54, 55, 56le2addd 11948 . . . 4 (𝜑 → (1 + 0) ≤ (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)))
5852, 57eqbrtrd 5130 . . 3 (𝜑 → 1 ≤ (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)))
5945nn0red 12681 . . . . 5 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
60 fzfid 14129 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1)) ∈ Fin)
6144adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 1 ∈ ℤ)
6214peano2zd 12819 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐾 + 1) ∈ ℤ)
6362adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → (𝐾 + 1) ∈ ℤ)
64 elfzelz 13669 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1)) → 𝑖 ∈ ℤ)
6564adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 𝑖 ∈ ℤ)
6628adantr 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 1 ∈ ℝ)
6722adantr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 𝑋 ∈ ℝ)
6867, 66readdcld 11351 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → (𝑋 + 1) ∈ ℝ)
6965zred 12816 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 𝑖 ∈ ℝ)
7055adantr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 1 ≤ 𝑋)
7167lep1d 12261 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 𝑋 ≤ (𝑋 + 1))
7266, 67, 68, 70, 71letrd 11480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 1 ≤ (𝑋 + 1))
73 elfzle1 13673 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1)) → (𝑋 + 1) ≤ 𝑖)
7473adantl 487 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → (𝑋 + 1) ≤ 𝑖)
7566, 68, 69, 72, 74letrd 11480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 1 ≤ 𝑖)
76 elfzle2 13674 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1)) → 𝑖 ≤ (𝐾 + 1))
7776adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 𝑖 ≤ (𝐾 + 1))
7861, 63, 65, 75, 77elfzd 13660 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1)))
7937ffvelcdmda 7095 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))) → (𝐺‘𝑖) ∈ ℕ0)
8079adantlr 728 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) ∧ 𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))) → (𝐺‘𝑖) ∈ ℕ0)
8178, 80mpdan 700 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → (𝐺‘𝑖) ∈ ℕ0)
8260, 81fsumnn0cl 15917 . . . . . . . . 9 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖) ∈ ℕ0)
8382nn0ge0d 12683 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 ≤ Σ𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖))
8482nn0red 12681 . . . . . . . . 9 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖) ∈ ℝ)
8554, 84addge01d 11917 . . . . . . . 8 (𝜑 → (0 ≤ Σ𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖) ↔ Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) ≤ (Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) + Σ𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖))))
8683, 85mpbid 235 . . . . . . 7 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) ≤ (Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) + Σ𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖)))
8722ltp1d 12260 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑋 < (𝑋 + 1))
88 fzdisj 13698 . . . . . . . . 9 (𝑋 < (𝑋 + 1) → ((1...𝑋) ∩ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) = ∅)
8987, 88syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((1...𝑋) ∩ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) = ∅)
9010nn0zd 12731 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℤ)
9144, 62, 90, 55, 33elfzd 13660 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑋 ∈ (1...(𝐾 + 1)))
92 fzsplit 13697 . . . . . . . . 9 (𝑋 ∈ (1...(𝐾 + 1)) → (1...(𝐾 + 1)) = ((1...𝑋) ∪ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))))
9391, 92syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1...(𝐾 + 1)) = ((1...𝑋) ∪ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))))
94 fzfid 14129 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1...(𝐾 + 1)) ∈ Fin)
95 nn0cn 12629 . . . . . . . . 9 ((𝐺‘𝑖) ∈ ℕ0 → (𝐺‘𝑖) ∈ ℂ)
9679, 95syl 18 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))) → (𝐺‘𝑖) ∈ ℂ)
9789, 93, 94, 96fsumsplit 15922 . . . . . . 7 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖) = (Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) + Σ𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖)))
9886, 97breqtrrd 5136 . . . . . 6 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) ≤ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖))
99 sticksstones7.6 . . . . . . 7 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖) = 𝑁)
10099eqcomd 2769 . . . . . 6 (𝜑 → 𝑁 = Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖))
10198, 100breqtrrd 5136 . . . . 5 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) ≤ 𝑁)
10222, 54, 27, 59, 31, 101le2addd 11948 . . . 4 (𝜑 → (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)) ≤ (𝐾 + 𝑁))
10313nn0cnd 12682 . . . . 5 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℂ)
10445nn0cnd 12682 . . . . 5 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℂ)
105103, 104addcomd 11525 . . . 4 (𝜑 → (𝐾 + 𝑁) = (𝑁 + 𝐾))
106102, 105breqtrd 5134 . . 3 (𝜑 → (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)) ≤ (𝑁 + 𝐾))
10744, 47, 48, 58, 106elfzd 13660 . 2 (𝜑 → (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)) ∈ (1...(𝑁 + 𝐾)))
10843, 107eqeltrd 2864 1 (𝜑 → (𝐹‘𝑋) ∈ (1...(𝑁 + 𝐾)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2146   ∩ cin 4092   ∪ cun 4152  ∅c0 4281   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189  ⟶wf 6543  ‘cfv 6547  (class class class)co 7430  ℂcc 11211  ℝcr 11212  0cc0 11213  1c1 11214   + caddc 11216   < clt 11356   ≤ cle 11357  ℕcn 12348  ℕ0cn0 12619  ℤcz 12706  ...cfz 13652  Σcsu 15868
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1944  ax-6 2001  ax-7 2042  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2196  ax-12 2215  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7761  ax-inf2 9655  ax-cnex 11269  ax-resscn 11270  ax-1cn 11271  ax-icn 11272  ax-addcl 11273  ax-addrcl 11274  ax-mulcl 11275  ax-mulrcl 11276  ax-mulcom 11277  ax-addass 11278  ax-mulass 11279  ax-distr 11280  ax-i2m1 11281  ax-1ne0 11282  ax-1rid 11283  ax-rnegex 11284  ax-rrecex 11285  ax-cnre 11286  ax-pre-lttri 11287  ax-pre-lttrn 11288  ax-pre-ltadd 11289  ax-pre-mulgt0 11290  ax-pre-sup 11291
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2101  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6311  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6501  df-fun 6549  df-fn 6550  df-f 6551  df-f1 6552  df-fo 6553  df-f1o 6554  df-fv 6555  df-isom 6556  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-om 7888  df-1st 8011  df-2nd 8012  df-frecs 8313  df-wrecs 8344  df-recs 8393  df-rdg 8432  df-1o 8490  df-er 8731  df-en 8988  df-dom 8989  df-sdom 8990  df-fin 8991  df-sup 9447  df-oi 9517  df-card 10033  df-pnf 11358  df-mnf 11359  df-xr 11360  df-ltxr 11361  df-le 11362  df-sub 11556  df-neg 11557  df-div 11987  df-nn 12349  df-2 12418  df-3 12419  df-n0 12620  df-z 12707  df-uz 12979  df-rp 13134  df-fz 13653  df-fzo 13802  df-seq 14158  df-exp 14218  df-hash 14488  df-cj 15281  df-re 15282  df-im 15283  df-sqrt 15417  df-abs 15418  df-clim 15670  df-sum 15869
This theorem is used by:  sticksstones8  43349
  Copyright terms: Public domain W3C validator