MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  rpnnen2lem10 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem rpnnen2lem10 14996
Description: Lemma for rpnnen2 14999. (Contributed by Mario Carneiro, 13-May-2013.) (Revised by Mario Carneiro, 30-Apr-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
rpnnen2.1 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝒫 ℕ ↦ (𝑛 ∈ ℕ ↦ if(𝑛𝑥, ((1 / 3)↑𝑛), 0)))
rpnnen2.2 (𝜑𝐴 ⊆ ℕ)
rpnnen2.3 (𝜑𝐵 ⊆ ℕ)
rpnnen2.4 (𝜑𝑚 ∈ (𝐴𝐵))
rpnnen2.5 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑛 < 𝑚 → (𝑛𝐴𝑛𝐵)))
rpnnen2.6 (𝜓 ↔ Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐴)‘𝑘) = Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐵)‘𝑘))
Assertion
Ref Expression
rpnnen2lem10 ((𝜑𝜓) → Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘) = Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘))
Distinct variable groups:   𝑚,𝑛,𝑥,𝑘   𝐴,𝑘,𝑛,𝑥   𝐵,𝑘,𝑛,𝑥   𝑘,𝑚,𝐹   𝜑,𝑘
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑚,𝑛)   𝜓(𝑥,𝑘,𝑚,𝑛)   𝐴(𝑚)   𝐵(𝑚)   𝐹(𝑥,𝑛)

Proof of Theorem rpnnen2lem10
StepHypRef Expression
1 simpr 476 . . . 4 ((𝜑𝜓) → 𝜓)
2 rpnnen2.6 . . . 4 (𝜓 ↔ Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐴)‘𝑘) = Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐵)‘𝑘))
31, 2sylib 208 . . 3 ((𝜑𝜓) → Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐴)‘𝑘) = Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐵)‘𝑘))
4 rpnnen2.2 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ⊆ ℕ)
5 rpnnen2.4 . . . . . . 7 (𝜑𝑚 ∈ (𝐴𝐵))
6 eldifi 3765 . . . . . . . 8 (𝑚 ∈ (𝐴𝐵) → 𝑚𝐴)
7 ssel2 3631 . . . . . . . 8 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ 𝑚𝐴) → 𝑚 ∈ ℕ)
86, 7sylan2 490 . . . . . . 7 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ 𝑚 ∈ (𝐴𝐵)) → 𝑚 ∈ ℕ)
94, 5, 8syl2anc 694 . . . . . 6 (𝜑𝑚 ∈ ℕ)
10 rpnnen2.1 . . . . . . 7 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝒫 ℕ ↦ (𝑛 ∈ ℕ ↦ if(𝑛𝑥, ((1 / 3)↑𝑛), 0)))
1110rpnnen2lem8 14994 . . . . . 6 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐴)‘𝑘) = (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐴)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘)))
124, 9, 11syl2anc 694 . . . . 5 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐴)‘𝑘) = (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐴)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘)))
13 1z 11445 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℤ
14 nnz 11437 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℤ)
15 elfzm11 12449 . . . . . . . . . . . . . 14 ((1 ∈ ℤ ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → (𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1)) ↔ (𝑘 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑘𝑘 < 𝑚)))
1613, 14, 15sylancr 696 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 ∈ ℕ → (𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1)) ↔ (𝑘 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑘𝑘 < 𝑚)))
1716biimpa 500 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))) → (𝑘 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑘𝑘 < 𝑚))
189, 17sylan 487 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))) → (𝑘 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 𝑘𝑘 < 𝑚))
1918simp3d 1095 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))) → 𝑘 < 𝑚)
20 rpnnen2.5 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑛 < 𝑚 → (𝑛𝐴𝑛𝐵)))
21 elfznn 12408 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1)) → 𝑘 ∈ ℕ)
22 breq1 4688 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 𝑘 → (𝑛 < 𝑚𝑘 < 𝑚))
23 eleq1 2718 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝑘 → (𝑛𝐴𝑘𝐴))
24 eleq1 2718 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝑘 → (𝑛𝐵𝑘𝐵))
2523, 24bibi12d 334 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 𝑘 → ((𝑛𝐴𝑛𝐵) ↔ (𝑘𝐴𝑘𝐵)))
2622, 25imbi12d 333 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑘 → ((𝑛 < 𝑚 → (𝑛𝐴𝑛𝐵)) ↔ (𝑘 < 𝑚 → (𝑘𝐴𝑘𝐵))))
2726rspccva 3339 . . . . . . . . . . 11 ((∀𝑛 ∈ ℕ (𝑛 < 𝑚 → (𝑛𝐴𝑛𝐵)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑘 < 𝑚 → (𝑘𝐴𝑘𝐵)))
2820, 21, 27syl2an 493 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))) → (𝑘 < 𝑚 → (𝑘𝐴𝑘𝐵)))
2919, 28mpd 15 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))) → (𝑘𝐴𝑘𝐵))
3029ifbid 4141 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))) → if(𝑘𝐴, ((1 / 3)↑𝑘), 0) = if(𝑘𝐵, ((1 / 3)↑𝑘), 0))
3110rpnnen2lem1 14987 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹𝐴)‘𝑘) = if(𝑘𝐴, ((1 / 3)↑𝑘), 0))
324, 21, 31syl2an 493 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))) → ((𝐹𝐴)‘𝑘) = if(𝑘𝐴, ((1 / 3)↑𝑘), 0))
33 rpnnen2.3 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵 ⊆ ℕ)
3410rpnnen2lem1 14987 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ⊆ ℕ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹𝐵)‘𝑘) = if(𝑘𝐵, ((1 / 3)↑𝑘), 0))
3533, 21, 34syl2an 493 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))) → ((𝐹𝐵)‘𝑘) = if(𝑘𝐵, ((1 / 3)↑𝑘), 0))
3630, 32, 353eqtr4d 2695 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))) → ((𝐹𝐴)‘𝑘) = ((𝐹𝐵)‘𝑘))
3736sumeq2dv 14477 . . . . . 6 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐴)‘𝑘) = Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘))
3837oveq1d 6705 . . . . 5 (𝜑 → (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐴)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘)) = (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘)))
3912, 38eqtrd 2685 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐴)‘𝑘) = (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘)))
4039adantr 480 . . 3 ((𝜑𝜓) → Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐴)‘𝑘) = (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘)))
4110rpnnen2lem8 14994 . . . . 5 ((𝐵 ⊆ ℕ ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐵)‘𝑘) = (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘)))
4233, 9, 41syl2anc 694 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐵)‘𝑘) = (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘)))
4342adantr 480 . . 3 ((𝜑𝜓) → Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝐹𝐵)‘𝑘) = (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘)))
443, 40, 433eqtr3d 2693 . 2 ((𝜑𝜓) → (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘)) = (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘)))
4510rpnnen2lem6 14992 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘) ∈ ℝ)
464, 9, 45syl2anc 694 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘) ∈ ℝ)
4710rpnnen2lem6 14992 . . . . 5 ((𝐵 ⊆ ℕ ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘) ∈ ℝ)
4833, 9, 47syl2anc 694 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘) ∈ ℝ)
49 fzfid 12812 . . . . 5 (𝜑 → (1...(𝑚 − 1)) ∈ Fin)
5010rpnnen2lem2 14988 . . . . . . 7 (𝐵 ⊆ ℕ → (𝐹𝐵):ℕ⟶ℝ)
5133, 50syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹𝐵):ℕ⟶ℝ)
52 ffvelrn 6397 . . . . . 6 (((𝐹𝐵):ℕ⟶ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝐹𝐵)‘𝑘) ∈ ℝ)
5351, 21, 52syl2an 493 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))) → ((𝐹𝐵)‘𝑘) ∈ ℝ)
5449, 53fsumrecl 14509 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) ∈ ℝ)
55 readdcan 10248 . . . 4 ((Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘) ∈ ℝ ∧ Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘) ∈ ℝ ∧ Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) ∈ ℝ) → ((Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘)) = (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘)) ↔ Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘) = Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘)))
5646, 48, 54, 55syl3anc 1366 . . 3 (𝜑 → ((Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘)) = (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘)) ↔ Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘) = Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘)))
5756adantr 480 . 2 ((𝜑𝜓) → ((Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘)) = (Σ𝑘 ∈ (1...(𝑚 − 1))((𝐹𝐵)‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘)) ↔ Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘) = Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘)))
5844, 57mpbid 222 1 ((𝜑𝜓) → Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐴)‘𝑘) = Σ𝑘 ∈ (ℤ𝑚)((𝐹𝐵)‘𝑘))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1054   = wceq 1523  wcel 2030  wral 2941  cdif 3604  wss 3607  ifcif 4119  𝒫 cpw 4191   class class class wbr 4685  cmpt 4762  wf 5922  cfv 5926  (class class class)co 6690  cr 9973  0cc0 9974  1c1 9975   + caddc 9977   < clt 10112  cle 10113  cmin 10304   / cdiv 10722  cn 11058  3c3 11109  cz 11415  cuz 11725  ...cfz 12364  cexp 12900  Σcsu 14460
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-inf2 8576  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-fal 1529  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-se 5103  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-isom 5935  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-oadd 7609  df-er 7787  df-pm 7902  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-sup 8389  df-inf 8390  df-oi 8456  df-card 8803  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-n0 11331  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-ico 12219  df-fz 12365  df-fzo 12505  df-fl 12633  df-seq 12842  df-exp 12901  df-hash 13158  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020  df-limsup 14246  df-clim 14263  df-rlim 14264  df-sum 14461
This theorem is referenced by:  rpnnen2lem11  14997
  Copyright terms: Public domain W3C validator