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

Theorem ballotlemiex 30894
Description: Properties of (𝐼𝐶). (Contributed by Thierry Arnoux, 12-Dec-2016.) (Revised by AV, 6-Oct-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
ballotth.m 𝑀 ∈ ℕ
ballotth.n 𝑁 ∈ ℕ
ballotth.o 𝑂 = {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (♯‘𝑐) = 𝑀}
ballotth.p 𝑃 = (𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ((♯‘𝑥) / (♯‘𝑂)))
ballotth.f 𝐹 = (𝑐𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((♯‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (♯‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
ballotth.e 𝐸 = {𝑐𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹𝑐)‘𝑖)}
ballotth.mgtn 𝑁 < 𝑀
ballotth.i 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
Assertion
Ref Expression
ballotlemiex (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ ((𝐹𝐶)‘(𝐼𝐶)) = 0))
Distinct variable groups:   𝑀,𝑐   𝑁,𝑐   𝑂,𝑐   𝑖,𝑀   𝑖,𝑁   𝑖,𝑂   𝑘,𝑀   𝑘,𝑁   𝑘,𝑂   𝑖,𝑐,𝐹,𝑘   𝐶,𝑖,𝑘   𝑖,𝐸,𝑘   𝐶,𝑘   𝑘,𝐼   𝑘,𝑐,𝐸
Allowed substitution hints:   𝐶(𝑥,𝑐)   𝑃(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝐸(𝑥)   𝐹(𝑥)   𝐼(𝑥,𝑖,𝑐)   𝑀(𝑥)   𝑁(𝑥)   𝑂(𝑥)

Proof of Theorem ballotlemiex
StepHypRef Expression
1 ballotth.m . . . 4 𝑀 ∈ ℕ
2 ballotth.n . . . 4 𝑁 ∈ ℕ
3 ballotth.o . . . 4 𝑂 = {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (♯‘𝑐) = 𝑀}
4 ballotth.p . . . 4 𝑃 = (𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ((♯‘𝑥) / (♯‘𝑂)))
5 ballotth.f . . . 4 𝐹 = (𝑐𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((♯‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (♯‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
6 ballotth.e . . . 4 𝐸 = {𝑐𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹𝑐)‘𝑖)}
7 ballotth.mgtn . . . 4 𝑁 < 𝑀
8 ballotth.i . . . 4 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
91, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8ballotlemi 30893 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) = inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
10 ltso 10331 . . . . 5 < Or ℝ
1110a1i 11 . . . 4 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → < Or ℝ)
12 fzfi 12986 . . . . . 6 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∈ Fin
13 ssrab2 3829 . . . . . 6 {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁))
14 ssfi 8348 . . . . . 6 (((1...(𝑀 + 𝑁)) ∈ Fin ∧ {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁))) → {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ∈ Fin)
1512, 13, 14mp2an 710 . . . . 5 {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ∈ Fin
1615a1i 11 . . . 4 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ∈ Fin)
171, 2, 3, 4, 5, 6, 7ballotlem5 30892 . . . . 5 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0)
18 rabn0 4102 . . . . 5 ({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ≠ ∅ ↔ ∃𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0)
1917, 18sylibr 224 . . . 4 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ≠ ∅)
20 fzssuz 12596 . . . . . . . 8 (1...(𝑀 + 𝑁)) ⊆ (ℤ‘1)
21 uzssz 11920 . . . . . . . 8 (ℤ‘1) ⊆ ℤ
2220, 21sstri 3754 . . . . . . 7 (1...(𝑀 + 𝑁)) ⊆ ℤ
23 zssre 11597 . . . . . . 7 ℤ ⊆ ℝ
2422, 23sstri 3754 . . . . . 6 (1...(𝑀 + 𝑁)) ⊆ ℝ
2513, 24sstri 3754 . . . . 5 {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ⊆ ℝ
2625a1i 11 . . . 4 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ⊆ ℝ)
27 fiinfcl 8575 . . . 4 (( < Or ℝ ∧ ({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ∈ Fin ∧ {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ≠ ∅ ∧ {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ⊆ ℝ)) → inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ) ∈ {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0})
2811, 16, 19, 26, 27syl13anc 1479 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ) ∈ {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0})
299, 28eqeltrd 2840 . 2 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) ∈ {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0})
30 fveq2 6354 . . . 4 (𝑘 = (𝐼𝐶) → ((𝐹𝐶)‘𝑘) = ((𝐹𝐶)‘(𝐼𝐶)))
3130eqeq1d 2763 . . 3 (𝑘 = (𝐼𝐶) → (((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0 ↔ ((𝐹𝐶)‘(𝐼𝐶)) = 0))
3231elrab 3505 . 2 ((𝐼𝐶) ∈ {𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝐶)‘𝑘) = 0} ↔ ((𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ ((𝐹𝐶)‘(𝐼𝐶)) = 0))
3329, 32sylib 208 1 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ ((𝐹𝐶)‘(𝐼𝐶)) = 0))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383   = wceq 1632  wcel 2140  wne 2933  wral 3051  wrex 3052  {crab 3055  cdif 3713  cin 3715  wss 3716  c0 4059  𝒫 cpw 4303   class class class wbr 4805  cmpt 4882   Or wor 5187  cfv 6050  (class class class)co 6815  Fincfn 8124  infcinf 8515  cr 10148  0cc0 10149  1c1 10150   + caddc 10152   < clt 10287  cmin 10479   / cdiv 10897  cn 11233  cz 11590  cuz 11900  ...cfz 12540  chash 13332
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1989  ax-6 2055  ax-7 2091  ax-8 2142  ax-9 2149  ax-10 2169  ax-11 2184  ax-12 2197  ax-13 2392  ax-ext 2741  ax-rep 4924  ax-sep 4934  ax-nul 4942  ax-pow 4993  ax-pr 5056  ax-un 7116  ax-cnex 10205  ax-resscn 10206  ax-1cn 10207  ax-icn 10208  ax-addcl 10209  ax-addrcl 10210  ax-mulcl 10211  ax-mulrcl 10212  ax-mulcom 10213  ax-addass 10214  ax-mulass 10215  ax-distr 10216  ax-i2m1 10217  ax-1ne0 10218  ax-1rid 10219  ax-rnegex 10220  ax-rrecex 10221  ax-cnre 10222  ax-pre-lttri 10223  ax-pre-lttrn 10224  ax-pre-ltadd 10225  ax-pre-mulgt0 10226
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2048  df-eu 2612  df-mo 2613  df-clab 2748  df-cleq 2754  df-clel 2757  df-nfc 2892  df-ne 2934  df-nel 3037  df-ral 3056  df-rex 3057  df-reu 3058  df-rmo 3059  df-rab 3060  df-v 3343  df-sbc 3578  df-csb 3676  df-dif 3719  df-un 3721  df-in 3723  df-ss 3730  df-pss 3732  df-nul 4060  df-if 4232  df-pw 4305  df-sn 4323  df-pr 4325  df-tp 4327  df-op 4329  df-uni 4590  df-int 4629  df-iun 4675  df-br 4806  df-opab 4866  df-mpt 4883  df-tr 4906  df-id 5175  df-eprel 5180  df-po 5188  df-so 5189  df-fr 5226  df-we 5228  df-xp 5273  df-rel 5274  df-cnv 5275  df-co 5276  df-dm 5277  df-rn 5278  df-res 5279  df-ima 5280  df-pred 5842  df-ord 5888  df-on 5889  df-lim 5890  df-suc 5891  df-iota 6013  df-fun 6052  df-fn 6053  df-f 6054  df-f1 6055  df-fo 6056  df-f1o 6057  df-fv 6058  df-riota 6776  df-ov 6818  df-oprab 6819  df-mpt2 6820  df-om 7233  df-1st 7335  df-2nd 7336  df-wrecs 7578  df-recs 7639  df-rdg 7677  df-1o 7731  df-oadd 7735  df-er 7914  df-en 8125  df-dom 8126  df-sdom 8127  df-fin 8128  df-sup 8516  df-inf 8517  df-card 8976  df-cda 9203  df-pnf 10289  df-mnf 10290  df-xr 10291  df-ltxr 10292  df-le 10293  df-sub 10481  df-neg 10482  df-nn 11234  df-2 11292  df-n0 11506  df-z 11591  df-uz 11901  df-fz 12541  df-hash 13333
This theorem is referenced by:  ballotlemi1  30895  ballotlemii  30896  ballotlemimin  30898  ballotlemic  30899  ballotlem1c  30900  ballotlemsgt1  30903  ballotlemsdom  30904  ballotlemsel1i  30905  ballotlemsf1o  30906  ballotlemsi  30907  ballotlemsima  30908  ballotlemrv2  30914  ballotlemfrc  30919  ballotlemfrci  30920  ballotlemfrceq  30921  ballotlemfrcn0  30922  ballotlemrc  30923  ballotlemirc  30924  ballotlem1ri  30927
  Copyright terms: Public domain W3C validator