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 43202
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 7436 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 = 𝑋) → (1...𝑥) = (1...𝑋))
54sumeq1d 15867 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 = 𝑋) → Σ𝑖 ∈ (1...𝑥)(𝐺‘𝑖) = Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖))
63, 5oveq12d 7438 . . 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 13687 . . . . . 6 (𝑋 ∈ (1...𝐾) → 𝑋 ∈ ℕ)
97, 8syl 18 . . . . 5 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℕ)
109nnnn0d 12667 . . . 4 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℕ0)
11 fzfid 14116 . . . . 5 (𝜑 → (1...𝑋) ∈ Fin)
12 1zzd 12727 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 1 ∈ ℤ)
13 sticksstones7.2 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℕ0)
1413nn0zd 12718 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℤ)
1514adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝐾 ∈ ℤ)
1615peano2zd 12806 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → (𝐾 + 1) ∈ ℤ)
17 elfzelz 13656 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (1...𝑋) → 𝑖 ∈ ℤ)
1817adantl 487 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑖 ∈ ℤ)
19 elfzle1 13660 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (1...𝑋) → 1 ≤ 𝑖)
2019adantl 487 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 1 ≤ 𝑖)
2118zred 12803 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑖 ∈ ℝ)
229nnred 12350 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
2322adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑋 ∈ ℝ)
2416zred 12803 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → (𝐾 + 1) ∈ ℝ)
25 elfzle2 13661 . . . . . . . . 9 (𝑖 ∈ (1...𝑋) → 𝑖 ≤ 𝑋)
2625adantl 487 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑖 ≤ 𝑋)
2713nn0red 12668 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℝ)
28 1red 11309 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
2927, 28readdcld 11338 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐾 + 1) ∈ ℝ)
30 elfzle2 13661 . . . . . . . . . . 11 (𝑋 ∈ (1...𝐾) → 𝑋 ≤ 𝐾)
317, 30syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑋 ≤ 𝐾)
3227lep1d 12248 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐾 ≤ (𝐾 + 1))
3322, 27, 29, 31, 32letrd 11467 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑋 ≤ (𝐾 + 1))
3433adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑋 ≤ (𝐾 + 1))
3521, 23, 24, 26, 34letrd 11467 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...𝑋)) → 𝑖 ≤ (𝐾 + 1))
3612, 16, 18, 20, 35elfzd 13647 . . . . . 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 7084 . . . . . 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 15902 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) ∈ ℕ0)
4210, 41nn0addcld 12671 . . 3 (𝜑 → (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)) ∈ ℕ0)
432, 6, 7, 42fvmptd 7001 . 2 (𝜑 → (𝐹‘𝑋) = (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)))
44 1zzd 12727 . . 3 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
45 sticksstones7.1 . . . . 5 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
4645nn0zd 12718 . . . 4 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
4746, 14zaddcld 12807 . . 3 (𝜑 → (𝑁 + 𝐾) ∈ ℤ)
4842nn0zd 12718 . . 3 (𝜑 → (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)) ∈ ℤ)
49 eqid 2761 . . . . . 6 1 = 1
50 1p0e1 12465 . . . . . 6 (1 + 0) = 1
5149, 50eqtr4i 2787 . . . . 5 1 = (1 + 0)
5251a1i 11 . . . 4 (𝜑 → 1 = (1 + 0))
53 0red 11311 . . . . 5 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
5441nn0red 12668 . . . . 5 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) ∈ ℝ)
559nnge1d 12386 . . . . 5 (𝜑 → 1 ≤ 𝑋)
5641nn0ge0d 12670 . . . . 5 (𝜑 → 0 ≤ Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖))
5728, 53, 22, 54, 55, 56le2addd 11935 . . . 4 (𝜑 → (1 + 0) ≤ (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)))
5852, 57eqbrtrd 5127 . . 3 (𝜑 → 1 ≤ (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)))
5945nn0red 12668 . . . . 5 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
60 fzfid 14116 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1)) ∈ Fin)
6144adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 1 ∈ ℤ)
6214peano2zd 12806 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐾 + 1) ∈ ℤ)
6362adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → (𝐾 + 1) ∈ ℤ)
64 elfzelz 13656 . . . . . . . . . . . . 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 11338 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → (𝑋 + 1) ∈ ℝ)
6965zred 12803 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 𝑖 ∈ ℝ)
7055adantr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 1 ≤ 𝑋)
7167lep1d 12248 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 𝑋 ≤ (𝑋 + 1))
7266, 67, 68, 70, 71letrd 11467 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 1 ≤ (𝑋 + 1))
73 elfzle1 13660 . . . . . . . . . . . . . 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 11467 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 1 ≤ 𝑖)
76 elfzle2 13661 . . . . . . . . . . . . 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 13647 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) → 𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1)))
7937ffvelcdmda 7084 . . . . . . . . . . . 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 15902 . . . . . . . . 9 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖) ∈ ℕ0)
8382nn0ge0d 12670 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 ≤ Σ𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖))
8482nn0red 12668 . . . . . . . . 9 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖) ∈ ℝ)
8554, 84addge01d 11904 . . . . . . . 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 12247 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑋 < (𝑋 + 1))
88 fzdisj 13685 . . . . . . . . 9 (𝑋 < (𝑋 + 1) → ((1...𝑋) ∩ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) = ∅)
8987, 88syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((1...𝑋) ∩ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))) = ∅)
9010nn0zd 12718 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℤ)
9144, 62, 90, 55, 33elfzd 13647 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑋 ∈ (1...(𝐾 + 1)))
92 fzsplit 13684 . . . . . . . . 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 14116 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1...(𝐾 + 1)) ∈ Fin)
95 nn0cn 12616 . . . . . . . . 9 ((𝐺‘𝑖) ∈ ℕ0 → (𝐺‘𝑖) ∈ ℂ)
9679, 95syl 18 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))) → (𝐺‘𝑖) ∈ ℂ)
9789, 93, 94, 96fsumsplit 15907 . . . . . . 7 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖) = (Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) + Σ𝑖 ∈ ((𝑋 + 1)...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖)))
9886, 97breqtrrd 5133 . . . . . 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 2767 . . . . . 6 (𝜑 → 𝑁 = Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(𝐺‘𝑖))
10198, 100breqtrrd 5133 . . . . 5 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖) ≤ 𝑁)
10222, 54, 27, 59, 31, 101le2addd 11935 . . . 4 (𝜑 → (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)) ≤ (𝐾 + 𝑁))
10313nn0cnd 12669 . . . . 5 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℂ)
10445nn0cnd 12669 . . . . 5 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℂ)
105103, 104addcomd 11512 . . . 4 (𝜑 → (𝐾 + 𝑁) = (𝑁 + 𝐾))
106102, 105breqtrd 5131 . . 3 (𝜑 → (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)) ≤ (𝑁 + 𝐾))
10744, 47, 48, 58, 106elfzd 13647 . 2 (𝜑 → (𝑋 + Σ𝑖 ∈ (1...𝑋)(𝐺‘𝑖)) ∈ (1...(𝑁 + 𝐾)))
10843, 107eqeltrd 2861 1 (𝜑 → (𝐹‘𝑋) ∈ (1...(𝑁 + 𝐾)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ∪ cun 3897   ∩ cin 3898  ∅c0 4279   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11198  ℝcr 11199  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   < clt 11343   ≤ cle 11344  ℕcn 12335  ℕ0cn0 12606  ℤcz 12693  ...cfz 13639  Σcsu 15853
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 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278
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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-sup 9434  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-rp 13121  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-seq 14145  df-exp 14205  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-clim 15655  df-sum 15854
This theorem is used by:  sticksstones8  43203
  Copyright terms: Public domain W3C validator