Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  sticksstones9 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sticksstones9 41678
Description: Establish mapping between strictly monotone functions and functions that sum to a fixed non-negative integer. (Contributed by metakunt, 6-Oct-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
sticksstones9.1 (πœ‘ β†’ 𝑁 ∈ β„•0)
sticksstones9.2 (πœ‘ β†’ 𝐾 = 0)
sticksstones9.3 𝐺 = (𝑏 ∈ 𝐡 ↦ if(𝐾 = 0, {⟨1, π‘βŸ©}, (π‘˜ ∈ (1...(𝐾 + 1)) ↦ if(π‘˜ = (𝐾 + 1), ((𝑁 + 𝐾) βˆ’ (π‘β€˜πΎ)), if(π‘˜ = 1, ((π‘β€˜1) βˆ’ 1), (((π‘β€˜π‘˜) βˆ’ (π‘β€˜(π‘˜ βˆ’ 1))) βˆ’ 1))))))
sticksstones9.4 𝐴 = {𝑔 ∣ (𝑔:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(π‘”β€˜π‘–) = 𝑁)}
sticksstones9.5 𝐡 = {𝑓 ∣ (𝑓:(1...𝐾)⟢(1...(𝑁 + 𝐾)) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (1...𝐾)βˆ€π‘¦ ∈ (1...𝐾)(π‘₯ < 𝑦 β†’ (π‘“β€˜π‘₯) < (π‘“β€˜π‘¦)))}
Assertion
Ref Expression
sticksstones9 (πœ‘ β†’ 𝐺:𝐡⟢𝐴)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑏   𝐡,𝑏   𝑔,𝐾,𝑖   𝑔,𝑁,𝑖   πœ‘,𝑏
Allowed substitution hints:   πœ‘(π‘₯,𝑦,𝑓,𝑔,𝑖,π‘˜)   𝐴(π‘₯,𝑦,𝑓,𝑔,𝑖,π‘˜)   𝐡(π‘₯,𝑦,𝑓,𝑔,𝑖,π‘˜)   𝐺(π‘₯,𝑦,𝑓,𝑔,𝑖,π‘˜,𝑏)   𝐾(π‘₯,𝑦,𝑓,π‘˜,𝑏)   𝑁(π‘₯,𝑦,𝑓,π‘˜,𝑏)

Proof of Theorem sticksstones9
StepHypRef Expression
1 sticksstones9.2 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝐾 = 0)
21iftrued 4533 . . . 4 (πœ‘ β†’ if(𝐾 = 0, {⟨1, π‘βŸ©}, (π‘˜ ∈ (1...(𝐾 + 1)) ↦ if(π‘˜ = (𝐾 + 1), ((𝑁 + 𝐾) βˆ’ (π‘β€˜πΎ)), if(π‘˜ = 1, ((π‘β€˜1) βˆ’ 1), (((π‘β€˜π‘˜) βˆ’ (π‘β€˜(π‘˜ βˆ’ 1))) βˆ’ 1))))) = {⟨1, π‘βŸ©})
32adantr 479 . . 3 ((πœ‘ ∧ 𝑏 ∈ 𝐡) β†’ if(𝐾 = 0, {⟨1, π‘βŸ©}, (π‘˜ ∈ (1...(𝐾 + 1)) ↦ if(π‘˜ = (𝐾 + 1), ((𝑁 + 𝐾) βˆ’ (π‘β€˜πΎ)), if(π‘˜ = 1, ((π‘β€˜1) βˆ’ 1), (((π‘β€˜π‘˜) βˆ’ (π‘β€˜(π‘˜ βˆ’ 1))) βˆ’ 1))))) = {⟨1, π‘βŸ©})
4 eqid 2725 . . . . . . . . . . 11 {⟨1, π‘βŸ©} = {⟨1, π‘βŸ©}
5 1nn 12248 . . . . . . . . . . . . 13 1 ∈ β„•
65a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ 1 ∈ β„•)
7 sticksstones9.1 . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ 𝑁 ∈ β„•0)
8 fsng 7140 . . . . . . . . . . . 12 ((1 ∈ β„• ∧ 𝑁 ∈ β„•0) β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}:{1}⟢{𝑁} ↔ {⟨1, π‘βŸ©} = {⟨1, π‘βŸ©}))
96, 7, 8syl2anc 582 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}:{1}⟢{𝑁} ↔ {⟨1, π‘βŸ©} = {⟨1, π‘βŸ©}))
104, 9mpbiri 257 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ {⟨1, π‘βŸ©}:{1}⟢{𝑁})
117snssd 4809 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ {𝑁} βŠ† β„•0)
1210, 11jca 510 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}:{1}⟢{𝑁} ∧ {𝑁} βŠ† β„•0))
13 fss 6733 . . . . . . . . 9 (({⟨1, π‘βŸ©}:{1}⟢{𝑁} ∧ {𝑁} βŠ† β„•0) β†’ {⟨1, π‘βŸ©}:{1}βŸΆβ„•0)
1412, 13syl 17 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ {⟨1, π‘βŸ©}:{1}βŸΆβ„•0)
151oveq1d 7428 . . . . . . . . . . . . 13 (πœ‘ β†’ (𝐾 + 1) = (0 + 1))
16 0p1e1 12359 . . . . . . . . . . . . 13 (0 + 1) = 1
1715, 16eqtrdi 2781 . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ (𝐾 + 1) = 1)
1817oveq2d 7429 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ (1...(𝐾 + 1)) = (1...1))
19 1zzd 12618 . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ 1 ∈ β„€)
20 fzsn 13570 . . . . . . . . . . . 12 (1 ∈ β„€ β†’ (1...1) = {1})
2119, 20syl 17 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ (1...1) = {1})
2218, 21eqtrd 2765 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (1...(𝐾 + 1)) = {1})
2322eqcomd 2731 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ {1} = (1...(𝐾 + 1)))
2423feq2d 6703 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}:{1}βŸΆβ„•0 ↔ {⟨1, π‘βŸ©}:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0))
2514, 24mpbid 231 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ {⟨1, π‘βŸ©}:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0)
2622sumeq1d 15674 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = Σ𝑖 ∈ {1} ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–))
27 fvsng 7183 . . . . . . . . . . . . 13 ((1 ∈ β„• ∧ 𝑁 ∈ β„•0) β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1) = 𝑁)
286, 7, 27syl2anc 582 . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1) = 𝑁)
297nn0cnd 12559 . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ 𝑁 ∈ β„‚)
3028, 29eqeltrd 2825 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1) ∈ β„‚)
316, 30jca 510 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (1 ∈ β„• ∧ ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1) ∈ β„‚))
32 fveq2 6890 . . . . . . . . . . 11 (𝑖 = 1 β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1))
3332sumsn 15719 . . . . . . . . . 10 ((1 ∈ β„• ∧ ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1) ∈ β„‚) β†’ Σ𝑖 ∈ {1} ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1))
3431, 33syl 17 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ Σ𝑖 ∈ {1} ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1))
356, 7jca 510 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (1 ∈ β„• ∧ 𝑁 ∈ β„•0))
3635, 27syl 17 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1) = 𝑁)
3734, 36eqtrd 2765 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ Σ𝑖 ∈ {1} ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = 𝑁)
3826, 37eqtrd 2765 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = 𝑁)
3925, 38jca 510 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = 𝑁))
4039adantr 479 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ 𝑏 ∈ 𝐡) β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = 𝑁))
41 snex 5428 . . . . . 6 {⟨1, π‘βŸ©} ∈ V
42 feq1 6698 . . . . . . . 8 (𝑔 = {⟨1, π‘βŸ©} β†’ (𝑔:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ↔ {⟨1, π‘βŸ©}:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0))
43 simpl 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑔 = {⟨1, π‘βŸ©} ∧ 𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))) β†’ 𝑔 = {⟨1, π‘βŸ©})
4443fveq1d 6892 . . . . . . . . . 10 ((𝑔 = {⟨1, π‘βŸ©} ∧ 𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))) β†’ (π‘”β€˜π‘–) = ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–))
4544sumeq2dv 15676 . . . . . . . . 9 (𝑔 = {⟨1, π‘βŸ©} β†’ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(π‘”β€˜π‘–) = Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–))
4645eqeq1d 2727 . . . . . . . 8 (𝑔 = {⟨1, π‘βŸ©} β†’ (Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(π‘”β€˜π‘–) = 𝑁 ↔ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = 𝑁))
4742, 46anbi12d 630 . . . . . . 7 (𝑔 = {⟨1, π‘βŸ©} β†’ ((𝑔:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(π‘”β€˜π‘–) = 𝑁) ↔ ({⟨1, π‘βŸ©}:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = 𝑁)))
4847elabg 3659 . . . . . 6 ({⟨1, π‘βŸ©} ∈ V β†’ ({⟨1, π‘βŸ©} ∈ {𝑔 ∣ (𝑔:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(π‘”β€˜π‘–) = 𝑁)} ↔ ({⟨1, π‘βŸ©}:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = 𝑁)))
4941, 48ax-mp 5 . . . . 5 ({⟨1, π‘βŸ©} ∈ {𝑔 ∣ (𝑔:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(π‘”β€˜π‘–) = 𝑁)} ↔ ({⟨1, π‘βŸ©}:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = 𝑁))
5040, 49sylibr 233 . . . 4 ((πœ‘ ∧ 𝑏 ∈ 𝐡) β†’ {⟨1, π‘βŸ©} ∈ {𝑔 ∣ (𝑔:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(π‘”β€˜π‘–) = 𝑁)})
51 sticksstones9.4 . . . . 5 𝐴 = {𝑔 ∣ (𝑔:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(π‘”β€˜π‘–) = 𝑁)}
5251a1i 11 . . . 4 ((πœ‘ ∧ 𝑏 ∈ 𝐡) β†’ 𝐴 = {𝑔 ∣ (𝑔:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(π‘”β€˜π‘–) = 𝑁)})
5350, 52eleqtrrd 2828 . . 3 ((πœ‘ ∧ 𝑏 ∈ 𝐡) β†’ {⟨1, π‘βŸ©} ∈ 𝐴)
543, 53eqeltrd 2825 . 2 ((πœ‘ ∧ 𝑏 ∈ 𝐡) β†’ if(𝐾 = 0, {⟨1, π‘βŸ©}, (π‘˜ ∈ (1...(𝐾 + 1)) ↦ if(π‘˜ = (𝐾 + 1), ((𝑁 + 𝐾) βˆ’ (π‘β€˜πΎ)), if(π‘˜ = 1, ((π‘β€˜1) βˆ’ 1), (((π‘β€˜π‘˜) βˆ’ (π‘β€˜(π‘˜ βˆ’ 1))) βˆ’ 1))))) ∈ 𝐴)
55 sticksstones9.3 . 2 𝐺 = (𝑏 ∈ 𝐡 ↦ if(𝐾 = 0, {⟨1, π‘βŸ©}, (π‘˜ ∈ (1...(𝐾 + 1)) ↦ if(π‘˜ = (𝐾 + 1), ((𝑁 + 𝐾) βˆ’ (π‘β€˜πΎ)), if(π‘˜ = 1, ((π‘β€˜1) βˆ’ 1), (((π‘β€˜π‘˜) βˆ’ (π‘β€˜(π‘˜ βˆ’ 1))) βˆ’ 1))))))
5654, 55fmptd 7117 1 (πœ‘ β†’ 𝐺:𝐡⟢𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 394   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  {cab 2702  βˆ€wral 3051  Vcvv 3463   βŠ† wss 3941  ifcif 4525  {csn 4625  βŸ¨cop 4631   class class class wbr 5144   ↦ cmpt 5227  βŸΆwf 6539  β€˜cfv 6543  (class class class)co 7413  β„‚cc 11131  0cc0 11133  1c1 11134   + caddc 11136   < clt 11273   βˆ’ cmin 11469  β„•cn 12237  β„•0cn0 12497  β„€cz 12583  ...cfz 13511  Ξ£csu 15659
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5281  ax-sep 5295  ax-nul 5302  ax-pow 5360  ax-pr 5424  ax-un 7735  ax-inf2 9659  ax-cnex 11189  ax-resscn 11190  ax-1cn 11191  ax-icn 11192  ax-addcl 11193  ax-addrcl 11194  ax-mulcl 11195  ax-mulrcl 11196  ax-mulcom 11197  ax-addass 11198  ax-mulass 11199  ax-distr 11200  ax-i2m1 11201  ax-1ne0 11202  ax-1rid 11203  ax-rnegex 11204  ax-rrecex 11205  ax-cnre 11206  ax-pre-lttri 11207  ax-pre-lttrn 11208  ax-pre-ltadd 11209  ax-pre-mulgt0 11210  ax-pre-sup 11211
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3771  df-csb 3887  df-dif 3944  df-un 3946  df-in 3948  df-ss 3958  df-pss 3961  df-nul 4320  df-if 4526  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4905  df-int 4946  df-iun 4994  df-br 5145  df-opab 5207  df-mpt 5228  df-tr 5262  df-id 5571  df-eprel 5577  df-po 5585  df-so 5586  df-fr 5628  df-se 5629  df-we 5630  df-xp 5679  df-rel 5680  df-cnv 5681  df-co 5682  df-dm 5683  df-rn 5684  df-res 5685  df-ima 5686  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7369  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7866  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-1o 8480  df-er 8718  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-sup 9460  df-oi 9528  df-card 9957  df-pnf 11275  df-mnf 11276  df-xr 11277  df-ltxr 11278  df-le 11279  df-sub 11471  df-neg 11472  df-div 11897  df-nn 12238  df-2 12300  df-3 12301  df-n0 12498  df-z 12584  df-uz 12848  df-rp 13002  df-fz 13512  df-fzo 13655  df-seq 13994  df-exp 14054  df-hash 14317  df-cj 15073  df-re 15074  df-im 15075  df-sqrt 15209  df-abs 15210  df-clim 15459  df-sum 15660
This theorem is referenced by:  sticksstones11  41680
  Copyright terms: Public domain W3C validator