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

Theorem eulerpartlemgf 30750
Description: Lemma for eulerpart 30753: Images under 𝐺 have finite support. (Contributed by Thierry Arnoux, 29-Aug-2018.)
Hypotheses
Ref Expression
eulerpart.p 𝑃 = {𝑓 ∈ (ℕ0𝑚 ℕ) ∣ ((𝑓 “ ℕ) ∈ Fin ∧ Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑓𝑘) · 𝑘) = 𝑁)}
eulerpart.o 𝑂 = {𝑔𝑃 ∣ ∀𝑛 ∈ (𝑔 “ ℕ) ¬ 2 ∥ 𝑛}
eulerpart.d 𝐷 = {𝑔𝑃 ∣ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑔𝑛) ≤ 1}
eulerpart.j 𝐽 = {𝑧 ∈ ℕ ∣ ¬ 2 ∥ 𝑧}
eulerpart.f 𝐹 = (𝑥𝐽, 𝑦 ∈ ℕ0 ↦ ((2↑𝑦) · 𝑥))
eulerpart.h 𝐻 = {𝑟 ∈ ((𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↑𝑚 𝐽) ∣ (𝑟 supp ∅) ∈ Fin}
eulerpart.m 𝑀 = (𝑟𝐻 ↦ {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥𝐽𝑦 ∈ (𝑟𝑥))})
eulerpart.r 𝑅 = {𝑓 ∣ (𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}
eulerpart.t 𝑇 = {𝑓 ∈ (ℕ0𝑚 ℕ) ∣ (𝑓 “ ℕ) ⊆ 𝐽}
eulerpart.g 𝐺 = (𝑜 ∈ (𝑇𝑅) ↦ ((𝟭‘ℕ)‘(𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝑜𝐽))))))
Assertion
Ref Expression
eulerpartlemgf (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → ((𝐺𝐴) “ ℕ) ∈ Fin)
Distinct variable groups:   𝑓,𝑔,𝑘,𝑛,𝑜,𝑥,𝑦,𝑧   𝑓,𝑟,𝐴,𝑜   𝑜,𝐹   𝑜,𝐻,𝑟   𝑓,𝐽   𝑛,𝑟,𝐽,𝑜,𝑥,𝑦   𝑜,𝑀,𝑟   𝑓,𝑁,𝑔,𝑥   𝑃,𝑔,𝑛   𝑅,𝑓,𝑜   𝑇,𝑓,𝑜
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑥,𝑦,𝑧,𝑔,𝑘,𝑛)   𝐷(𝑥,𝑦,𝑧,𝑓,𝑔,𝑘,𝑛,𝑜,𝑟)   𝑃(𝑥,𝑦,𝑧,𝑓,𝑘,𝑜,𝑟)   𝑅(𝑥,𝑦,𝑧,𝑔,𝑘,𝑛,𝑟)   𝑇(𝑥,𝑦,𝑧,𝑔,𝑘,𝑛,𝑟)   𝐹(𝑥,𝑦,𝑧,𝑓,𝑔,𝑘,𝑛,𝑟)   𝐺(𝑥,𝑦,𝑧,𝑓,𝑔,𝑘,𝑛,𝑜,𝑟)   𝐻(𝑥,𝑦,𝑧,𝑓,𝑔,𝑘,𝑛)   𝐽(𝑧,𝑔,𝑘)   𝑀(𝑥,𝑦,𝑧,𝑓,𝑔,𝑘,𝑛)   𝑁(𝑦,𝑧,𝑘,𝑛,𝑜,𝑟)   𝑂(𝑥,𝑦,𝑧,𝑓,𝑔,𝑘,𝑛,𝑜,𝑟)

Proof of Theorem eulerpartlemgf
StepHypRef Expression
1 eulerpart.p . . . . . . 7 𝑃 = {𝑓 ∈ (ℕ0𝑚 ℕ) ∣ ((𝑓 “ ℕ) ∈ Fin ∧ Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑓𝑘) · 𝑘) = 𝑁)}
2 eulerpart.o . . . . . . 7 𝑂 = {𝑔𝑃 ∣ ∀𝑛 ∈ (𝑔 “ ℕ) ¬ 2 ∥ 𝑛}
3 eulerpart.d . . . . . . 7 𝐷 = {𝑔𝑃 ∣ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑔𝑛) ≤ 1}
4 eulerpart.j . . . . . . 7 𝐽 = {𝑧 ∈ ℕ ∣ ¬ 2 ∥ 𝑧}
5 eulerpart.f . . . . . . 7 𝐹 = (𝑥𝐽, 𝑦 ∈ ℕ0 ↦ ((2↑𝑦) · 𝑥))
6 eulerpart.h . . . . . . 7 𝐻 = {𝑟 ∈ ((𝒫 ℕ0 ∩ Fin) ↑𝑚 𝐽) ∣ (𝑟 supp ∅) ∈ Fin}
7 eulerpart.m . . . . . . 7 𝑀 = (𝑟𝐻 ↦ {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ (𝑥𝐽𝑦 ∈ (𝑟𝑥))})
8 eulerpart.r . . . . . . 7 𝑅 = {𝑓 ∣ (𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}
9 eulerpart.t . . . . . . 7 𝑇 = {𝑓 ∈ (ℕ0𝑚 ℕ) ∣ (𝑓 “ ℕ) ⊆ 𝐽}
10 eulerpart.g . . . . . . 7 𝐺 = (𝑜 ∈ (𝑇𝑅) ↦ ((𝟭‘ℕ)‘(𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝑜𝐽))))))
111, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10eulerpartlemgv 30744 . . . . . 6 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → (𝐺𝐴) = ((𝟭‘ℕ)‘(𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽))))))
1211cnveqd 5453 . . . . 5 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → (𝐺𝐴) = ((𝟭‘ℕ)‘(𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽))))))
1312imaeq1d 5623 . . . 4 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → ((𝐺𝐴) “ {1}) = (((𝟭‘ℕ)‘(𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽))))) “ {1}))
14 nnex 11218 . . . . 5 ℕ ∈ V
15 imassrn 5635 . . . . . 6 (𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽)))) ⊆ ran 𝐹
164, 5oddpwdc 30725 . . . . . . 7 𝐹:(𝐽 × ℕ0)–1-1-onto→ℕ
17 f1of 6298 . . . . . . 7 (𝐹:(𝐽 × ℕ0)–1-1-onto→ℕ → 𝐹:(𝐽 × ℕ0)⟶ℕ)
18 frn 6214 . . . . . . 7 (𝐹:(𝐽 × ℕ0)⟶ℕ → ran 𝐹 ⊆ ℕ)
1916, 17, 18mp2b 10 . . . . . 6 ran 𝐹 ⊆ ℕ
2015, 19sstri 3753 . . . . 5 (𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽)))) ⊆ ℕ
21 indpi1 30391 . . . . 5 ((ℕ ∈ V ∧ (𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽)))) ⊆ ℕ) → (((𝟭‘ℕ)‘(𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽))))) “ {1}) = (𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽)))))
2214, 20, 21mp2an 710 . . . 4 (((𝟭‘ℕ)‘(𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽))))) “ {1}) = (𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽))))
2313, 22syl6eq 2810 . . 3 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → ((𝐺𝐴) “ {1}) = (𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽)))))
24 ffun 6209 . . . . 5 (𝐹:(𝐽 × ℕ0)⟶ℕ → Fun 𝐹)
2516, 17, 24mp2b 10 . . . 4 Fun 𝐹
26 inss2 3977 . . . . 5 (𝒫 (𝐽 × ℕ0) ∩ Fin) ⊆ Fin
271, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10eulerpartlemmf 30746 . . . . . 6 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → (bits ∘ (𝐴𝐽)) ∈ 𝐻)
281, 2, 3, 4, 5, 6, 7eulerpartlem1 30738 . . . . . . . 8 𝑀:𝐻1-1-onto→(𝒫 (𝐽 × ℕ0) ∩ Fin)
29 f1of 6298 . . . . . . . 8 (𝑀:𝐻1-1-onto→(𝒫 (𝐽 × ℕ0) ∩ Fin) → 𝑀:𝐻⟶(𝒫 (𝐽 × ℕ0) ∩ Fin))
3028, 29ax-mp 5 . . . . . . 7 𝑀:𝐻⟶(𝒫 (𝐽 × ℕ0) ∩ Fin)
3130ffvelrni 6521 . . . . . 6 ((bits ∘ (𝐴𝐽)) ∈ 𝐻 → (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽))) ∈ (𝒫 (𝐽 × ℕ0) ∩ Fin))
3227, 31syl 17 . . . . 5 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽))) ∈ (𝒫 (𝐽 × ℕ0) ∩ Fin))
3326, 32sseldi 3742 . . . 4 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽))) ∈ Fin)
34 imafi 8424 . . . 4 ((Fun 𝐹 ∧ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽))) ∈ Fin) → (𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽)))) ∈ Fin)
3525, 33, 34sylancr 698 . . 3 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → (𝐹 “ (𝑀‘(bits ∘ (𝐴𝐽)))) ∈ Fin)
3623, 35eqeltrd 2839 . 2 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → ((𝐺𝐴) “ {1}) ∈ Fin)
371, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10eulerpartgbij 30743 . . . . . . . 8 𝐺:(𝑇𝑅)–1-1-onto→(({0, 1} ↑𝑚 ℕ) ∩ 𝑅)
38 f1of 6298 . . . . . . . 8 (𝐺:(𝑇𝑅)–1-1-onto→(({0, 1} ↑𝑚 ℕ) ∩ 𝑅) → 𝐺:(𝑇𝑅)⟶(({0, 1} ↑𝑚 ℕ) ∩ 𝑅))
3937, 38ax-mp 5 . . . . . . 7 𝐺:(𝑇𝑅)⟶(({0, 1} ↑𝑚 ℕ) ∩ 𝑅)
4039ffvelrni 6521 . . . . . 6 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → (𝐺𝐴) ∈ (({0, 1} ↑𝑚 ℕ) ∩ 𝑅))
41 elin 3939 . . . . . . 7 ((𝐺𝐴) ∈ (({0, 1} ↑𝑚 ℕ) ∩ 𝑅) ↔ ((𝐺𝐴) ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ) ∧ (𝐺𝐴) ∈ 𝑅))
4241simplbi 478 . . . . . 6 ((𝐺𝐴) ∈ (({0, 1} ↑𝑚 ℕ) ∩ 𝑅) → (𝐺𝐴) ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ))
43 elmapi 8045 . . . . . 6 ((𝐺𝐴) ∈ ({0, 1} ↑𝑚 ℕ) → (𝐺𝐴):ℕ⟶{0, 1})
4440, 42, 433syl 18 . . . . 5 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → (𝐺𝐴):ℕ⟶{0, 1})
45 ffun 6209 . . . . 5 ((𝐺𝐴):ℕ⟶{0, 1} → Fun (𝐺𝐴))
4644, 45syl 17 . . . 4 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → Fun (𝐺𝐴))
47 ssv 3766 . . . . 5 0 ⊆ V
48 dfn2 11497 . . . . . 6 ℕ = (ℕ0 ∖ {0})
49 ssdif 3888 . . . . . 6 (ℕ0 ⊆ V → (ℕ0 ∖ {0}) ⊆ (V ∖ {0}))
5048, 49syl5eqss 3790 . . . . 5 (ℕ0 ⊆ V → ℕ ⊆ (V ∖ {0}))
5147, 50ax-mp 5 . . . 4 ℕ ⊆ (V ∖ {0})
52 sspreima 29756 . . . 4 ((Fun (𝐺𝐴) ∧ ℕ ⊆ (V ∖ {0})) → ((𝐺𝐴) “ ℕ) ⊆ ((𝐺𝐴) “ (V ∖ {0})))
5346, 51, 52sylancl 697 . . 3 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → ((𝐺𝐴) “ ℕ) ⊆ ((𝐺𝐴) “ (V ∖ {0})))
54 fvex 6362 . . . . 5 (𝐺𝐴) ∈ V
55 0nn0 11499 . . . . 5 0 ∈ ℕ0
56 suppimacnv 7474 . . . . 5 (((𝐺𝐴) ∈ V ∧ 0 ∈ ℕ0) → ((𝐺𝐴) supp 0) = ((𝐺𝐴) “ (V ∖ {0})))
5754, 55, 56mp2an 710 . . . 4 ((𝐺𝐴) supp 0) = ((𝐺𝐴) “ (V ∖ {0}))
58 0ne1 11280 . . . . . . . . 9 0 ≠ 1
59 difprsn1 4475 . . . . . . . . 9 (0 ≠ 1 → ({0, 1} ∖ {0}) = {1})
6058, 59ax-mp 5 . . . . . . . 8 ({0, 1} ∖ {0}) = {1}
6160eqcomi 2769 . . . . . . 7 {1} = ({0, 1} ∖ {0})
6261ffs2 29812 . . . . . 6 ((ℕ ∈ V ∧ 0 ∈ ℕ0 ∧ (𝐺𝐴):ℕ⟶{0, 1}) → ((𝐺𝐴) supp 0) = ((𝐺𝐴) “ {1}))
6314, 55, 62mp3an12 1563 . . . . 5 ((𝐺𝐴):ℕ⟶{0, 1} → ((𝐺𝐴) supp 0) = ((𝐺𝐴) “ {1}))
6444, 63syl 17 . . . 4 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → ((𝐺𝐴) supp 0) = ((𝐺𝐴) “ {1}))
6557, 64syl5eqr 2808 . . 3 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → ((𝐺𝐴) “ (V ∖ {0})) = ((𝐺𝐴) “ {1}))
6653, 65sseqtrd 3782 . 2 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → ((𝐺𝐴) “ ℕ) ⊆ ((𝐺𝐴) “ {1}))
67 ssfi 8345 . 2 ((((𝐺𝐴) “ {1}) ∈ Fin ∧ ((𝐺𝐴) “ ℕ) ⊆ ((𝐺𝐴) “ {1})) → ((𝐺𝐴) “ ℕ) ∈ Fin)
6836, 66, 67syl2anc 696 1 (𝐴 ∈ (𝑇𝑅) → ((𝐺𝐴) “ ℕ) ∈ Fin)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  {cab 2746  wne 2932  wral 3050  {crab 3054  Vcvv 3340  cdif 3712  cin 3714  wss 3715  c0 4058  𝒫 cpw 4302  {csn 4321  {cpr 4323   class class class wbr 4804  {copab 4864  cmpt 4881   × cxp 5264  ccnv 5265  ran crn 5267  cres 5268  cima 5269  ccom 5270  Fun wfun 6043  wf 6045  1-1-ontowf1o 6048  cfv 6049  (class class class)co 6813  cmpt2 6815   supp csupp 7463  𝑚 cmap 8023  Fincfn 8121  0cc0 10128  1c1 10129   · cmul 10133  cle 10267  cn 11212  2c2 11262  0cn0 11484  cexp 13054  Σcsu 14615  cdvds 15182  bitscbits 15343  𝟭cind 30381
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 7114  ax-inf2 8711  ax-ac2 9477  ax-cnex 10184  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205  ax-pre-sup 10206
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  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-disj 4773  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-se 5226  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-isom 6058  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-om 7231  df-1st 7333  df-2nd 7334  df-supp 7464  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-1o 7729  df-2o 7730  df-oadd 7733  df-er 7911  df-map 8025  df-pm 8026  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-fin 8125  df-fsupp 8441  df-sup 8513  df-inf 8514  df-oi 8580  df-card 8955  df-acn 8958  df-ac 9129  df-cda 9182  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-div 10877  df-nn 11213  df-2 11271  df-3 11272  df-n0 11485  df-xnn0 11556  df-z 11570  df-uz 11880  df-rp 12026  df-fz 12520  df-fzo 12660  df-fl 12787  df-mod 12863  df-seq 12996  df-exp 13055  df-hash 13312  df-cj 14038  df-re 14039  df-im 14040  df-sqrt 14174  df-abs 14175  df-clim 14418  df-sum 14616  df-dvds 15183  df-bits 15346  df-ind 30382
This theorem is referenced by:  eulerpartlemgs2  30751
  Copyright terms: Public domain W3C validator