Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ballotlemsel1i Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ballotlemsel1i 30904
Description: The range (1...(𝐼𝐶)) is invariant under (𝑆𝐶). (Contributed by Thierry Arnoux, 28-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
ballotlemsel1i ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ (1...(𝐼𝐶)))
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 ballotlemsel1i
StepHypRef Expression
1 1zzd 11620 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 1 ∈ ℤ)
2 ballotth.m . . . . . 6 𝑀 ∈ ℕ
3 ballotth.n . . . . . 6 𝑁 ∈ ℕ
4 ballotth.o . . . . . 6 𝑂 = {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (♯‘𝑐) = 𝑀}
5 ballotth.p . . . . . 6 𝑃 = (𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ((♯‘𝑥) / (♯‘𝑂)))
6 ballotth.f . . . . . 6 𝐹 = (𝑐𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((♯‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (♯‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
7 ballotth.e . . . . . 6 𝐸 = {𝑐𝑂 ∣ ∀𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))0 < ((𝐹𝑐)‘𝑖)}
8 ballotth.mgtn . . . . . 6 𝑁 < 𝑀
9 ballotth.i . . . . . 6 𝐼 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ inf({𝑘 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ ((𝐹𝑐)‘𝑘) = 0}, ℝ, < ))
102, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9ballotlemiex 30893 . . . . 5 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → ((𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ∧ ((𝐹𝐶)‘(𝐼𝐶)) = 0))
1110simpld 477 . . . 4 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
12 elfzelz 12555 . . . 4 ((𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) → (𝐼𝐶) ∈ ℤ)
1311, 12syl 17 . . 3 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) ∈ ℤ)
1413adantr 472 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → (𝐼𝐶) ∈ ℤ)
15 nnaddcl 11254 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 + 𝑁) ∈ ℕ)
162, 3, 15mp2an 710 . . . . . . . . 9 (𝑀 + 𝑁) ∈ ℕ
1716nnzi 11613 . . . . . . . 8 (𝑀 + 𝑁) ∈ ℤ
1817a1i 11 . . . . . . 7 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑀 + 𝑁) ∈ ℤ)
19 elfzle2 12558 . . . . . . . 8 ((𝐼𝐶) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) → (𝐼𝐶) ≤ (𝑀 + 𝑁))
2011, 19syl 17 . . . . . . 7 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝐼𝐶) ≤ (𝑀 + 𝑁))
21 eluz2 11905 . . . . . . 7 ((𝑀 + 𝑁) ∈ (ℤ‘(𝐼𝐶)) ↔ ((𝐼𝐶) ∈ ℤ ∧ (𝑀 + 𝑁) ∈ ℤ ∧ (𝐼𝐶) ≤ (𝑀 + 𝑁)))
2213, 18, 20, 21syl3anbrc 1429 . . . . . 6 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (𝑀 + 𝑁) ∈ (ℤ‘(𝐼𝐶)))
23 fzss2 12594 . . . . . 6 ((𝑀 + 𝑁) ∈ (ℤ‘(𝐼𝐶)) → (1...(𝐼𝐶)) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
2422, 23syl 17 . . . . 5 (𝐶 ∈ (𝑂𝐸) → (1...(𝐼𝐶)) ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
2524sselda 3744 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
26 ballotth.s . . . . 5 𝑆 = (𝑐 ∈ (𝑂𝐸) ↦ (𝑖 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) ↦ if(𝑖 ≤ (𝐼𝑐), (((𝐼𝑐) + 1) − 𝑖), 𝑖)))
272, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 26ballotlemsdom 30903 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
2825, 27syldan 488 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)))
29 elfzelz 12555 . . 3 (((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ ℤ)
3028, 29syl 17 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ ℤ)
31 elfzelz 12555 . . . . . 6 (𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶)) → 𝐽 ∈ ℤ)
3231adantl 473 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 𝐽 ∈ ℤ)
3332zred 11694 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 𝐽 ∈ ℝ)
3414zred 11694 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → (𝐼𝐶) ∈ ℝ)
35 1red 10267 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 1 ∈ ℝ)
3634, 35readdcld 10281 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝐼𝐶) + 1) ∈ ℝ)
37 elfzle2 12558 . . . . . 6 (𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶)) → 𝐽 ≤ (𝐼𝐶))
3837adantl 473 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 𝐽 ≤ (𝐼𝐶))
3914zcnd 11695 . . . . . 6 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → (𝐼𝐶) ∈ ℂ)
40 1cnd 10268 . . . . . 6 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 1 ∈ ℂ)
4139, 40pncand 10605 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → (((𝐼𝐶) + 1) − 1) = (𝐼𝐶))
4238, 41breqtrrd 4832 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 𝐽 ≤ (((𝐼𝐶) + 1) − 1))
4333, 36, 35, 42lesubd 10843 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 1 ≤ (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽))
442, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 26ballotlemsv 30901 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) = if(𝐽 ≤ (𝐼𝐶), (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽), 𝐽))
4525, 44syldan 488 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) = if(𝐽 ≤ (𝐼𝐶), (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽), 𝐽))
4638iftrued 4238 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → if(𝐽 ≤ (𝐼𝐶), (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽), 𝐽) = (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽))
4745, 46eqtrd 2794 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) = (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽))
4843, 47breqtrrd 4832 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → 1 ≤ ((𝑆𝐶)‘𝐽))
4913adantr 472 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → (𝐼𝐶) ∈ ℤ)
50 elfznn 12583 . . . . . 6 (𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁)) → 𝐽 ∈ ℕ)
5150adantl 473 . . . . 5 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → 𝐽 ∈ ℕ)
5249, 51ltesubnnd 29898 . . . 4 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝑀 + 𝑁))) → (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽) ≤ (𝐼𝐶))
5325, 52syldan 488 . . 3 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → (((𝐼𝐶) + 1) − 𝐽) ≤ (𝐼𝐶))
5447, 53eqbrtrd 4826 . 2 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ≤ (𝐼𝐶))
55 elfz4 12548 . 2 (((1 ∈ ℤ ∧ (𝐼𝐶) ∈ ℤ ∧ ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ ℤ) ∧ (1 ≤ ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∧ ((𝑆𝐶)‘𝐽) ≤ (𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ (1...(𝐼𝐶)))
561, 14, 30, 48, 54, 55syl32anc 1485 1 ((𝐶 ∈ (𝑂𝐸) ∧ 𝐽 ∈ (1...(𝐼𝐶))) → ((𝑆𝐶)‘𝐽) ∈ (1...(𝐼𝐶)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  wral 3050  {crab 3054  cdif 3712  cin 3714  wss 3715  ifcif 4230  𝒫 cpw 4302   class class class wbr 4804  cmpt 4881  cfv 6049  (class class class)co 6814  infcinf 8514  cr 10147  0cc0 10148  1c1 10149   + caddc 10151   < clt 10286  cle 10287  cmin 10478   / cdiv 10896  cn 11232  cz 11589  cuz 11899  ...cfz 12539  chash 13331
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 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7115  ax-cnex 10204  ax-resscn 10205  ax-1cn 10206  ax-icn 10207  ax-addcl 10208  ax-addrcl 10209  ax-mulcl 10210  ax-mulrcl 10211  ax-mulcom 10212  ax-addass 10213  ax-mulass 10214  ax-distr 10215  ax-i2m1 10216  ax-1ne0 10217  ax-1rid 10218  ax-rnegex 10219  ax-rrecex 10220  ax-cnre 10221  ax-pre-lttri 10222  ax-pre-lttrn 10223  ax-pre-ltadd 10224  ax-pre-mulgt0 10225
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 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-riota 6775  df-ov 6817  df-oprab 6818  df-mpt2 6819  df-om 7232  df-1st 7334  df-2nd 7335  df-wrecs 7577  df-recs 7638  df-rdg 7676  df-1o 7730  df-oadd 7734  df-er 7913  df-en 8124  df-dom 8125  df-sdom 8126  df-fin 8127  df-sup 8515  df-inf 8516  df-card 8975  df-cda 9202  df-pnf 10288  df-mnf 10289  df-xr 10290  df-ltxr 10291  df-le 10292  df-sub 10480  df-neg 10481  df-nn 11233  df-2 11291  df-n0 11505  df-z 11590  df-uz 11900  df-rp 12046  df-fz 12540  df-hash 13332
This theorem is referenced by:  ballotlemfrceq  30920  ballotlemfrcn0  30921
  Copyright terms: Public domain W3C validator