Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  incexc2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem incexc2 14789
 Description: The inclusion/exclusion principle for counting the elements of a finite union of finite sets. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Aug-2017.)
Assertion
Ref Expression
incexc2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘ 𝐴) = Σ𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))((-1↑(𝑛 − 1)) · Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘ 𝑠)))
Distinct variable group:   𝑘,𝑛,𝑠,𝐴

Proof of Theorem incexc2
StepHypRef Expression
1 incexc 14788 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘ 𝐴) = Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
2 hashcl 13359 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ∈ Fin → (♯‘𝐴) ∈ ℕ0)
32ad2antrr 764 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘𝐴) ∈ ℕ0)
43nn0zd 11692 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘𝐴) ∈ ℤ)
5 simpl 474 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 𝐴 ∈ Fin)
6 elpwi 4312 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ 𝒫 𝐴𝑘𝐴)
7 ssdomg 8169 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 ∈ Fin → (𝑘𝐴𝑘𝐴))
87imp 444 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑘𝐴) → 𝑘𝐴)
95, 6, 8syl2an 495 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → 𝑘𝐴)
10 hashdomi 13381 . . . . . . . . . . 11 (𝑘𝐴 → (♯‘𝑘) ≤ (♯‘𝐴))
119, 10syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (♯‘𝑘) ≤ (♯‘𝐴))
12 fznn 12621 . . . . . . . . . . 11 ((♯‘𝐴) ∈ ℤ → ((♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴)) ↔ ((♯‘𝑘) ∈ ℕ ∧ (♯‘𝑘) ≤ (♯‘𝐴))))
1312rbaibd 987 . . . . . . . . . 10 (((♯‘𝐴) ∈ ℤ ∧ (♯‘𝑘) ≤ (♯‘𝐴)) → ((♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴)) ↔ (♯‘𝑘) ∈ ℕ))
144, 11, 13syl2anc 696 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → ((♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴)) ↔ (♯‘𝑘) ∈ ℕ))
15 ssfi 8347 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑘𝐴) → 𝑘 ∈ Fin)
165, 6, 15syl2an 495 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → 𝑘 ∈ Fin)
17 hashnncl 13369 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ Fin → ((♯‘𝑘) ∈ ℕ ↔ 𝑘 ≠ ∅))
1816, 17syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → ((♯‘𝑘) ∈ ℕ ↔ 𝑘 ≠ ∅))
1914, 18bitr2d 269 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (𝑘 ≠ ∅ ↔ (♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴))))
20 df-ne 2933 . . . . . . . 8 (𝑘 ≠ ∅ ↔ ¬ 𝑘 = ∅)
21 risset 3200 . . . . . . . 8 ((♯‘𝑘) ∈ (1...(♯‘𝐴)) ↔ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))𝑛 = (♯‘𝑘))
2219, 20, 213bitr3g 302 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (¬ 𝑘 = ∅ ↔ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))𝑛 = (♯‘𝑘)))
23 velsn 4337 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ {∅} ↔ 𝑘 = ∅)
2423notbii 309 . . . . . . 7 𝑘 ∈ {∅} ↔ ¬ 𝑘 = ∅)
25 eqcom 2767 . . . . . . . 8 ((♯‘𝑘) = 𝑛𝑛 = (♯‘𝑘))
2625rexbii 3179 . . . . . . 7 (∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))(♯‘𝑘) = 𝑛 ↔ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))𝑛 = (♯‘𝑘))
2722, 24, 263bitr4g 303 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑘 ∈ 𝒫 𝐴) → (¬ 𝑘 ∈ {∅} ↔ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))(♯‘𝑘) = 𝑛))
2827rabbidva 3328 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ ¬ 𝑘 ∈ {∅}} = {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))(♯‘𝑘) = 𝑛})
29 dfdif2 3724 . . . . 5 (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) = {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ ¬ 𝑘 ∈ {∅}}
30 iunrab 4719 . . . . 5 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} = {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ ∃𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))(♯‘𝑘) = 𝑛}
3128, 29, 303eqtr4g 2819 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (𝒫 𝐴 ∖ {∅}) = 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛})
3231sumeq1d 14650 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑠 ∈ (𝒫 𝐴 ∖ {∅})((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = Σ𝑠 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
331, 32eqtrd 2794 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘ 𝐴) = Σ𝑠 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
34 fzfid 12986 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (1...(♯‘𝐴)) ∈ Fin)
35 simpll 807 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → 𝐴 ∈ Fin)
36 pwfi 8428 . . . . 5 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
3735, 36sylib 208 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
38 ssrab2 3828 . . . 4 {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ⊆ 𝒫 𝐴
39 ssfi 8347 . . . 4 ((𝒫 𝐴 ∈ Fin ∧ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ⊆ 𝒫 𝐴) → {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ∈ Fin)
4037, 38, 39sylancl 697 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ∈ Fin)
41 fveq2 6353 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑠 → (♯‘𝑘) = (♯‘𝑠))
4241eqeq1d 2762 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑠 → ((♯‘𝑘) = 𝑛 ↔ (♯‘𝑠) = 𝑛))
4342elrab 3504 . . . . . . . 8 (𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ↔ (𝑠 ∈ 𝒫 𝐴 ∧ (♯‘𝑠) = 𝑛))
4443simprbi 483 . . . . . . 7 (𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} → (♯‘𝑠) = 𝑛)
4544adantl 473 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (♯‘𝑠) = 𝑛)
4645ralrimiva 3104 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → ∀𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘𝑠) = 𝑛)
4746ralrimiva 3104 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → ∀𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))∀𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘𝑠) = 𝑛)
48 invdisj 4790 . . . 4 (∀𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))∀𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘𝑠) = 𝑛Disj 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛})
4947, 48syl 17 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Disj 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛})
5045oveq1d 6829 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((♯‘𝑠) − 1) = (𝑛 − 1))
5150oveq2d 6830 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (-1↑((♯‘𝑠) − 1)) = (-1↑(𝑛 − 1)))
5251oveq1d 6829 . . . . 5 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = ((-1↑(𝑛 − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
53 1cnd 10268 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → 1 ∈ ℂ)
5453negcld 10591 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → -1 ∈ ℂ)
55 elfznn 12583 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)) → 𝑛 ∈ ℕ)
5655adantl 473 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → 𝑛 ∈ ℕ)
57 nnm1nn0 11546 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 − 1) ∈ ℕ0)
5856, 57syl 17 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → (𝑛 − 1) ∈ ℕ0)
5954, 58expcld 13222 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → (-1↑(𝑛 − 1)) ∈ ℂ)
6059adantr 472 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (-1↑(𝑛 − 1)) ∈ ℂ)
61 unifi 8422 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → 𝐴 ∈ Fin)
6261ad2antrr 764 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝐴 ∈ Fin)
6356adantr 472 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑛 ∈ ℕ)
6445, 63eqeltrd 2839 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (♯‘𝑠) ∈ ℕ)
6535adantr 472 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝐴 ∈ Fin)
66 elrabi 3499 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} → 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴)
6766adantl 473 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 ∈ 𝒫 𝐴)
68 elpwi 4312 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑠 ∈ 𝒫 𝐴𝑠𝐴)
6967, 68syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠𝐴)
70 ssfi 8347 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑠𝐴) → 𝑠 ∈ Fin)
7165, 69, 70syl2anc 696 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 ∈ Fin)
72 hashnncl 13369 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑠 ∈ Fin → ((♯‘𝑠) ∈ ℕ ↔ 𝑠 ≠ ∅))
7371, 72syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((♯‘𝑠) ∈ ℕ ↔ 𝑠 ≠ ∅))
7464, 73mpbid 222 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 ≠ ∅)
75 intssuni 4651 . . . . . . . . . . 11 (𝑠 ≠ ∅ → 𝑠 𝑠)
7674, 75syl 17 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 𝑠)
7769unissd 4614 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 𝐴)
7876, 77sstrd 3754 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 𝐴)
79 ssfi 8347 . . . . . . . . 9 (( 𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑠 𝐴) → 𝑠 ∈ Fin)
8062, 78, 79syl2anc 696 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → 𝑠 ∈ Fin)
81 hashcl 13359 . . . . . . . 8 ( 𝑠 ∈ Fin → (♯‘ 𝑠) ∈ ℕ0)
8280, 81syl 17 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (♯‘ 𝑠) ∈ ℕ0)
8382nn0cnd 11565 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → (♯‘ 𝑠) ∈ ℂ)
8460, 83mulcld 10272 . . . . 5 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((-1↑(𝑛 − 1)) · (♯‘ 𝑠)) ∈ ℂ)
8552, 84eqeltrd 2839 . . . 4 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛}) → ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) ∈ ℂ)
8685anasss 682 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ (𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)) ∧ 𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛})) → ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) ∈ ℂ)
8734, 40, 49, 86fsumiun 14772 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑠 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴)){𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = Σ𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
8852sumeq2dv 14652 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑(𝑛 − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
8940, 59, 83fsummulc2 14735 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → ((-1↑(𝑛 − 1)) · Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘ 𝑠)) = Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑(𝑛 − 1)) · (♯‘ 𝑠)))
9088, 89eqtr4d 2797 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) ∧ 𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))) → Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = ((-1↑(𝑛 − 1)) · Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘ 𝑠)))
9190sumeq2dv 14652 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → Σ𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} ((-1↑((♯‘𝑠) − 1)) · (♯‘ 𝑠)) = Σ𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))((-1↑(𝑛 − 1)) · Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘ 𝑠)))
9233, 87, 913eqtrd 2798 1 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐴 ⊆ Fin) → (♯‘ 𝐴) = Σ𝑛 ∈ (1...(♯‘𝐴))((-1↑(𝑛 − 1)) · Σ𝑠 ∈ {𝑘 ∈ 𝒫 𝐴 ∣ (♯‘𝑘) = 𝑛} (♯‘ 𝑠)))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 383   = wceq 1632   ∈ wcel 2139   ≠ wne 2932  ∀wral 3050  ∃wrex 3051  {crab 3054   ∖ cdif 3712   ⊆ wss 3715  ∅c0 4058  𝒫 cpw 4302  {csn 4321  ∪ cuni 4588  ∩ cint 4627  ∪ ciun 4672  Disj wdisj 4772   class class class wbr 4804  ‘cfv 6049  (class class class)co 6814   ≼ cdom 8121  Fincfn 8123  ℂcc 10146  1c1 10149   · cmul 10153   ≤ cle 10287   − cmin 10478  -cneg 10479  ℕcn 11232  ℕ0cn0 11504  ℤcz 11589  ...cfz 12539  ↑cexp 13074  ♯chash 13331  Σcsu 14635 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-inf2 8713  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  ax-pre-sup 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-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 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-2o 7731  df-oadd 7734  df-er 7913  df-map 8027  df-en 8124  df-dom 8125  df-sdom 8126  df-fin 8127  df-sup 8515  df-oi 8582  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-div 10897  df-nn 11233  df-2 11291  df-3 11292  df-n0 11505  df-xnn0 11576  df-z 11590  df-uz 11900  df-rp 12046  df-fz 12540  df-fzo 12680  df-seq 13016  df-exp 13075  df-hash 13332  df-cj 14058  df-re 14059  df-im 14060  df-sqrt 14194  df-abs 14195  df-clim 14438  df-sum 14636 This theorem is referenced by: (None)
 Copyright terms: Public domain W3C validator