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

Theorem ballotlemsdom 30874
Description: Domain of 𝑆 for a given counting 𝐶. (Contributed by Thierry Arnoux, 12-Apr-2017.)
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, < ))
ballotth.s 𝑆 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ (𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ↦ if(𝑖 ≤ (𝐼𝑐), (((𝐼𝑐) + 1) − 𝑖), 𝑖)))
Assertion
Ref Expression
ballotlemsdom ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
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,𝑐   𝐸,𝑐   𝑖,𝐼,𝑐
Allowed substitution hints:   𝐶(𝑥,𝑐)   𝑃(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝑆(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝐸(𝑥)   𝐹(𝑥)   𝐼(𝑥)   𝐽(𝑥,𝑖,𝑘,𝑐)   𝑀(𝑥)   𝑁(𝑥)   𝑂(𝑥)

Proof of Theorem ballotlemsdom
StepHypRef Expression
1 ballotth.m . . 3 𝑀 ∈ ℕ
2 ballotth.n . . 3 𝑁 ∈ ℕ
3 ballotth.o . . 3 𝑂 = {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (♯‘𝑐) = 𝑀}
4 ballotth.p . . 3 𝑃 = (𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ((♯‘𝑥) / (♯‘𝑂)))
5 ballotth.f . . 3 𝐹 = (𝑐𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((♯‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (♯‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
6 ballotth.e . . 3 𝐸 = {𝑐𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹𝑐)‘𝑖)}
7 ballotth.mgtn . . 3 𝑁 < 𝑀
8 ballotth.i . . 3 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
9 ballotth.s . . 3 𝑆 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ (𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ↦ if(𝑖 ≤ (𝐼𝑐), (((𝐼𝑐) + 1) − 𝑖), 𝑖)))
101, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9ballotlemsv 30872 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) = if(𝐽 ≤ (𝐼𝐶), (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽), 𝐽))
11 fzssuz 12567 . . . . . . . 8 (1...(𝑀 + 𝑁)) ⊆ (ℤ‘1)
12 uzssz 11891 . . . . . . . 8 (ℤ‘1) ⊆ ℤ
1311, 12sstri 3745 . . . . . . 7 (1...(𝑀 + 𝑁)) ⊆ ℤ
141, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8ballotlemiex 30864 . . . . . . . 8 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ ((𝐹𝐶)‘(𝐼𝐶)) = 0))
1514simpld 477 . . . . . . 7 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
1613, 15sseldi 3734 . . . . . 6 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) ∈ ℤ)
1716ad2antrr 764 . . . . 5 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → (𝐼𝐶) ∈ ℤ)
18 nnaddcl 11226 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 + 𝑁) ∈ ℕ)
191, 2, 18mp2an 710 . . . . . . 7 (𝑀 + 𝑁) ∈ ℕ
2019nnzi 11585 . . . . . 6 (𝑀 + 𝑁) ∈ ℤ
2120a1i 11 . . . . 5 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → (𝑀 + 𝑁) ∈ ℤ)
2215ad2antrr 764 . . . . . 6 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → (𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
23 elfzle2 12530 . . . . . 6 ((𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) → (𝐼𝐶) ≤ (𝑀 + 𝑁))
2422, 23syl 17 . . . . 5 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → (𝐼𝐶) ≤ (𝑀 + 𝑁))
25 eluz2 11877 . . . . . 6 ((𝑀 + 𝑁) ∈ (ℤ‘(𝐼𝐶)) ↔ ((𝐼𝐶) ∈ ℤ ∧ (𝑀 + 𝑁) ∈ ℤ ∧ (𝐼𝐶) ≤ (𝑀 + 𝑁)))
26 fzss2 12566 . . . . . 6 ((𝑀 + 𝑁) ∈ (ℤ‘(𝐼𝐶)) → (1...(𝐼𝐶)) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
2725, 26sylbir 225 . . . . 5 (((𝐼𝐶) ∈ ℤ ∧ (𝑀 + 𝑁) ∈ ℤ ∧ (𝐼𝐶) ≤ (𝑀 + 𝑁)) → (1...(𝐼𝐶)) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
2817, 21, 24, 27syl3anc 1473 . . . 4 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → (1...(𝐼𝐶)) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
29 1zzd 11592 . . . . . . 7 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → 1 ∈ ℤ)
30 simplr 809 . . . . . . . 8 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
3113, 30sseldi 3734 . . . . . . 7 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → 𝐽 ∈ ℤ)
32 elfzle1 12529 . . . . . . . 8 (𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) → 1 ≤ 𝐽)
3330, 32syl 17 . . . . . . 7 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → 1 ≤ 𝐽)
34 simpr 479 . . . . . . 7 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → 𝐽 ≤ (𝐼𝐶))
35 elfz4 12520 . . . . . . 7 (((1 ∈ ℤ ∧ (𝐼𝐶) ∈ ℤ ∧ 𝐽 ∈ ℤ) ∧ (1 ≤ 𝐽𝐽 ≤ (𝐼𝐶))) → 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶)))
3629, 17, 31, 33, 34, 35syl32anc 1481 . . . . . 6 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶)))
37 fzrev3i 12592 . . . . . 6 (𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶)) → ((1 + (𝐼𝐶)) − 𝐽) ∈ (1...(𝐼𝐶)))
3836, 37syl 17 . . . . 5 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → ((1 + (𝐼𝐶)) − 𝐽) ∈ (1...(𝐼𝐶)))
39 1cnd 10240 . . . . . . . . 9 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → 1 ∈ ℂ)
4016zcnd 11667 . . . . . . . . 9 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) ∈ ℂ)
4139, 40addcomd 10422 . . . . . . . 8 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (1 + (𝐼𝐶)) = ((𝐼𝐶) + 1))
4241oveq1d 6820 . . . . . . 7 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((1 + (𝐼𝐶)) − 𝐽) = (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽))
4342eleq1d 2816 . . . . . 6 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (((1 + (𝐼𝐶)) − 𝐽) ∈ (1...(𝐼𝐶)) ↔ (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽) ∈ (1...(𝐼𝐶))))
4443ad2antrr 764 . . . . 5 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → (((1 + (𝐼𝐶)) − 𝐽) ∈ (1...(𝐼𝐶)) ↔ (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽) ∈ (1...(𝐼𝐶))))
4538, 44mpbid 222 . . . 4 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽) ∈ (1...(𝐼𝐶)))
4628, 45sseldd 3737 . . 3 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
47 simplr 809 . . 3 (((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) ∧ ¬ 𝐽 ≤ (𝐼𝐶)) → 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
4846, 47ifclda 4256 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → if(𝐽 ≤ (𝐼𝐶), (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽), 𝐽) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
4910, 48eqeltrd 2831 1 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1072   = wceq 1624  wcel 2131  wral 3042  {crab 3046  cdif 3704  cin 3706  wss 3707  ifcif 4222  𝒫 cpw 4294   class class class wbr 4796  cmpt 4873  cfv 6041  (class class class)co 6805  infcinf 8504  cr 10119  0cc0 10120  1c1 10121   + caddc 10123   < clt 10258  cle 10259  cmin 10450   / cdiv 10868  cn 11204  cz 11561  cuz 11871  ...cfz 12511  chash 13303
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1863  ax-4 1878  ax-5 1980  ax-6 2046  ax-7 2082  ax-8 2133  ax-9 2140  ax-10 2160  ax-11 2175  ax-12 2188  ax-13 2383  ax-ext 2732  ax-rep 4915  ax-sep 4925  ax-nul 4933  ax-pow 4984  ax-pr 5047  ax-un 7106  ax-cnex 10176  ax-resscn 10177  ax-1cn 10178  ax-icn 10179  ax-addcl 10180  ax-addrcl 10181  ax-mulcl 10182  ax-mulrcl 10183  ax-mulcom 10184  ax-addass 10185  ax-mulass 10186  ax-distr 10187  ax-i2m1 10188  ax-1ne0 10189  ax-1rid 10190  ax-rnegex 10191  ax-rrecex 10192  ax-cnre 10193  ax-pre-lttri 10194  ax-pre-lttrn 10195  ax-pre-ltadd 10196  ax-pre-mulgt0 10197
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1627  df-ex 1846  df-nf 1851  df-sb 2039  df-eu 2603  df-mo 2604  df-clab 2739  df-cleq 2745  df-clel 2748  df-nfc 2883  df-ne 2925  df-nel 3028  df-ral 3047  df-rex 3048  df-reu 3049  df-rmo 3050  df-rab 3051  df-v 3334  df-sbc 3569  df-csb 3667  df-dif 3710  df-un 3712  df-in 3714  df-ss 3721  df-pss 3723  df-nul 4051  df-if 4223  df-pw 4296  df-sn 4314  df-pr 4316  df-tp 4318  df-op 4320  df-uni 4581  df-int 4620  df-iun 4666  df-br 4797  df-opab 4857  df-mpt 4874  df-tr 4897  df-id 5166  df-eprel 5171  df-po 5179  df-so 5180  df-fr 5217  df-we 5219  df-xp 5264  df-rel 5265  df-cnv 5266  df-co 5267  df-dm 5268  df-rn 5269  df-res 5270  df-ima 5271  df-pred 5833  df-ord 5879  df-on 5880  df-lim 5881  df-suc 5882  df-iota 6004  df-fun 6043  df-fn 6044  df-f 6045  df-f1 6046  df-fo 6047  df-f1o 6048  df-fv 6049  df-riota 6766  df-ov 6808  df-oprab 6809  df-mpt2 6810  df-om 7223  df-1st 7325  df-2nd 7326  df-wrecs 7568  df-recs 7629  df-rdg 7667  df-1o 7721  df-oadd 7725  df-er 7903  df-en 8114  df-dom 8115  df-sdom 8116  df-fin 8117  df-sup 8505  df-inf 8506  df-card 8947  df-cda 9174  df-pnf 10260  df-mnf 10261  df-xr 10262  df-ltxr 10263  df-le 10264  df-sub 10452  df-neg 10453  df-nn 11205  df-2 11263  df-n0 11477  df-z 11562  df-uz 11872  df-fz 12512  df-hash 13304
This theorem is referenced by:  ballotlemsel1i  30875  ballotlemsf1o  30876  ballotlemfrceq  30891  ballotlemfrcn0  30892
  Copyright terms: Public domain W3C validator