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 41558
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 4532 . . . 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 480 . . 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 2727 . . . . . . . . . . 11 {⟨1, π‘βŸ©} = {⟨1, π‘βŸ©}
5 1nn 12245 . . . . . . . . . . . . 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 583 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}:{1}⟢{𝑁} ↔ {⟨1, π‘βŸ©} = {⟨1, π‘βŸ©}))
104, 9mpbiri 258 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ {⟨1, π‘βŸ©}:{1}⟢{𝑁})
117snssd 4808 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ {𝑁} βŠ† β„•0)
1210, 11jca 511 . . . . . . . . 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 7429 . . . . . . . . . . . . 13 (πœ‘ β†’ (𝐾 + 1) = (0 + 1))
16 0p1e1 12356 . . . . . . . . . . . . 13 (0 + 1) = 1
1715, 16eqtrdi 2783 . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ (𝐾 + 1) = 1)
1817oveq2d 7430 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ (1...(𝐾 + 1)) = (1...1))
19 1zzd 12615 . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ 1 ∈ β„€)
20 fzsn 13567 . . . . . . . . . . . 12 (1 ∈ β„€ β†’ (1...1) = {1})
2119, 20syl 17 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ (1...1) = {1})
2218, 21eqtrd 2767 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (1...(𝐾 + 1)) = {1})
2322eqcomd 2733 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ {1} = (1...(𝐾 + 1)))
2423feq2d 6702 . . . . . . . 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 15671 . . . . . . . 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 583 . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1) = 𝑁)
297nn0cnd 12556 . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ 𝑁 ∈ β„‚)
3028, 29eqeltrd 2828 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1) ∈ β„‚)
316, 30jca 511 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (1 ∈ β„• ∧ ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1) ∈ β„‚))
32 fveq2 6891 . . . . . . . . . . 11 (𝑖 = 1 β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1))
3332sumsn 15716 . . . . . . . . . 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 511 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (1 ∈ β„• ∧ 𝑁 ∈ β„•0))
3635, 27syl 17 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜1) = 𝑁)
3734, 36eqtrd 2767 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ Σ𝑖 ∈ {1} ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = 𝑁)
3826, 37eqtrd 2767 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = 𝑁)
3925, 38jca 511 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ ({⟨1, π‘βŸ©}:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–) = 𝑁))
4039adantr 480 . . . . 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 5427 . . . . . 6 {⟨1, π‘βŸ©} ∈ V
42 feq1 6697 . . . . . . . 8 (𝑔 = {⟨1, π‘βŸ©} β†’ (𝑔:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0 ↔ {⟨1, π‘βŸ©}:(1...(𝐾 + 1))βŸΆβ„•0))
43 simpl 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝑔 = {⟨1, π‘βŸ©} ∧ 𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))) β†’ 𝑔 = {⟨1, π‘βŸ©})
4443fveq1d 6893 . . . . . . . . . 10 ((𝑔 = {⟨1, π‘βŸ©} ∧ 𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))) β†’ (π‘”β€˜π‘–) = ({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–))
4544sumeq2dv 15673 . . . . . . . . 9 (𝑔 = {⟨1, π‘βŸ©} β†’ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(π‘”β€˜π‘–) = Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))({⟨1, π‘βŸ©}β€˜π‘–))
4645eqeq1d 2729 . . . . . . . 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 3663 . . . . . 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 2831 . . 3 ((πœ‘ ∧ 𝑏 ∈ 𝐡) β†’ {⟨1, π‘βŸ©} ∈ 𝐴)
543, 53eqeltrd 2828 . 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 7118 1 (πœ‘ β†’ 𝐺:𝐡⟢𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   = wceq 1534   ∈ wcel 2099  {cab 2704  βˆ€wral 3056  Vcvv 3469   βŠ† wss 3944  ifcif 4524  {csn 4624  βŸ¨cop 4630   class class class wbr 5142   ↦ cmpt 5225  βŸΆwf 6538  β€˜cfv 6542  (class class class)co 7414  β„‚cc 11128  0cc0 11130  1c1 11131   + caddc 11133   < clt 11270   βˆ’ cmin 11466  β„•cn 12234  β„•0cn0 12494  β„€cz 12580  ...cfz 13508  Ξ£csu 15656
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2164  ax-ext 2698  ax-rep 5279  ax-sep 5293  ax-nul 5300  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7734  ax-inf2 9656  ax-cnex 11186  ax-resscn 11187  ax-1cn 11188  ax-icn 11189  ax-addcl 11190  ax-addrcl 11191  ax-mulcl 11192  ax-mulrcl 11193  ax-mulcom 11194  ax-addass 11195  ax-mulass 11196  ax-distr 11197  ax-i2m1 11198  ax-1ne0 11199  ax-1rid 11200  ax-rnegex 11201  ax-rrecex 11202  ax-cnre 11203  ax-pre-lttri 11204  ax-pre-lttrn 11205  ax-pre-ltadd 11206  ax-pre-mulgt0 11207  ax-pre-sup 11208
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2705  df-cleq 2719  df-clel 2805  df-nfc 2880  df-ne 2936  df-nel 3042  df-ral 3057  df-rex 3066  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3428  df-v 3471  df-sbc 3775  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3963  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-op 4631  df-uni 4904  df-int 4945  df-iun 4993  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-se 5628  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-isom 6551  df-riota 7370  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7865  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 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-fin 8959  df-sup 9457  df-oi 9525  df-card 9954  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11468  df-neg 11469  df-div 11894  df-nn 12235  df-2 12297  df-3 12298  df-n0 12495  df-z 12581  df-uz 12845  df-rp 12999  df-fz 13509  df-fzo 13652  df-seq 13991  df-exp 14051  df-hash 14314  df-cj 15070  df-re 15071  df-im 15072  df-sqrt 15206  df-abs 15207  df-clim 15456  df-sum 15657
This theorem is referenced by:  sticksstones11  41560
  Copyright terms: Public domain W3C validator