Metamath Proof Explorer


Theorem dvdsflsumcom

Description: A sum commutation from sum_ n <_ A , sum_ d || n , B ( n , d ) to sum_ d <_ A , sum_ m <_ A / d , B ( n , d m ) . (Contributed by Mario Carneiro, 4-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses dvdsflsumcom.1 ⊢ n = d ⁢ m → B = C
dvdsflsumcom.2 ⊢ φ → A ∈ ℝ
dvdsflsumcom.3 ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ x ∈ ℕ | x ∥ n → B ∈ ℂ
Assertion dvdsflsumcom ⊢ φ → ∑ n = 1 A ∑ d ∈ x ∈ ℕ | x ∥ n B = ∑ d = 1 A ∑ m = 1 A d C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvdsflsumcom.1 ⊢ n = d ⁢ m → B = C
2 dvdsflsumcom.2 ⊢ φ → A ∈ ℝ
3 dvdsflsumcom.3 ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ x ∈ ℕ | x ∥ n → B ∈ ℂ
4 fzfid ⊢ φ → 1 … A ∈ Fin
5 fzfid ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A → 1 … n ∈ Fin
6 elfznn ⊢ n ∈ 1 … A → n ∈ ℕ
7 6 adantl ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A → n ∈ ℕ
8 dvdsssfz1 ⊢ n ∈ ℕ → x ∈ ℕ | x ∥ n ⊆ 1 … n
9 7 8 syl ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A → x ∈ ℕ | x ∥ n ⊆ 1 … n
10 5 9 ssfid ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A → x ∈ ℕ | x ∥ n ∈ Fin
11 nnre ⊢ d ∈ ℕ → d ∈ ℝ
12 11 ad2antrl ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n → d ∈ ℝ
13 7 adantr ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n → n ∈ ℕ
14 13 nnred ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n → n ∈ ℝ
15 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n → A ∈ ℝ
16 nnz ⊢ d ∈ ℕ → d ∈ ℤ
17 dvdsle ⊢ d ∈ ℤ ∧ n ∈ ℕ → d ∥ n → d ≤ n
18 16 7 17 syl2anr ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ ℕ → d ∥ n → d ≤ n
19 18 impr ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n → d ≤ n
20 fznnfl ⊢ A ∈ ℝ → n ∈ 1 … A ↔ n ∈ ℕ ∧ n ≤ A
21 2 20 syl ⊢ φ → n ∈ 1 … A ↔ n ∈ ℕ ∧ n ≤ A
22 21 simplbda ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A → n ≤ A
23 22 adantr ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n → n ≤ A
24 12 14 15 19 23 letrd ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n → d ≤ A
25 24 ex ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A → d ∈ ℕ ∧ d ∥ n → d ≤ A
26 25 pm4.71rd ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A → d ∈ ℕ ∧ d ∥ n ↔ d ≤ A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n
27 ancom ⊢ d ≤ A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n ↔ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n ∧ d ≤ A
28 an32 ⊢ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n ∧ d ≤ A ↔ d ∈ ℕ ∧ d ≤ A ∧ d ∥ n
29 27 28 bitri ⊢ d ≤ A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n ↔ d ∈ ℕ ∧ d ≤ A ∧ d ∥ n
30 26 29 bitrdi ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A → d ∈ ℕ ∧ d ∥ n ↔ d ∈ ℕ ∧ d ≤ A ∧ d ∥ n
31 fznnfl ⊢ A ∈ ℝ → d ∈ 1 … A ↔ d ∈ ℕ ∧ d ≤ A
32 2 31 syl ⊢ φ → d ∈ 1 … A ↔ d ∈ ℕ ∧ d ≤ A
33 32 adantr ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A → d ∈ 1 … A ↔ d ∈ ℕ ∧ d ≤ A
34 33 anbi1d ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A → d ∈ 1 … A ∧ d ∥ n ↔ d ∈ ℕ ∧ d ≤ A ∧ d ∥ n
35 30 34 bitr4d ⊢ φ ∧ n ∈ 1 … A → d ∈ ℕ ∧ d ∥ n ↔ d ∈ 1 … A ∧ d ∥ n
36 35 pm5.32da ⊢ φ → n ∈ 1 … A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n ↔ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ 1 … A ∧ d ∥ n
37 an12 ⊢ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ 1 … A ∧ d ∥ n ↔ d ∈ 1 … A ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∥ n
38 36 37 bitrdi ⊢ φ → n ∈ 1 … A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n ↔ d ∈ 1 … A ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∥ n
39 breq1 ⊢ x = d → x ∥ n ↔ d ∥ n
40 39 elrab ⊢ d ∈ x ∈ ℕ | x ∥ n ↔ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n
41 40 anbi2i ⊢ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ x ∈ ℕ | x ∥ n ↔ n ∈ 1 … A ∧ d ∈ ℕ ∧ d ∥ n
42 breq2 ⊢ x = n → d ∥ x ↔ d ∥ n
43 42 elrab ⊢ n ∈ x ∈ 1 … A | d ∥ x ↔ n ∈ 1 … A ∧ d ∥ n
44 43 anbi2i ⊢ d ∈ 1 … A ∧ n ∈ x ∈ 1 … A | d ∥ x ↔ d ∈ 1 … A ∧ n ∈ 1 … A ∧ d ∥ n
45 38 41 44 3bitr4g ⊢ φ → n ∈ 1 … A ∧ d ∈ x ∈ ℕ | x ∥ n ↔ d ∈ 1 … A ∧ n ∈ x ∈ 1 … A | d ∥ x
46 4 4 10 45 3 fsumcom2 ⊢ φ → ∑ n = 1 A ∑ d ∈ x ∈ ℕ | x ∥ n B = ∑ d = 1 A ∑ n ∈ x ∈ 1 … A | d ∥ x B
47 fzfid ⊢ φ ∧ d ∈ 1 … A → 1 … A d ∈ Fin
48 2 adantr ⊢ φ ∧ d ∈ 1 … A → A ∈ ℝ
49 32 simprbda ⊢ φ ∧ d ∈ 1 … A → d ∈ ℕ
50 eqid ⊢ y ∈ 1 … A d ⟼ d ⁢ y = y ∈ 1 … A d ⟼ d ⁢ y
51 48 49 50 dvdsflf1o ⊢ φ ∧ d ∈ 1 … A → y ∈ 1 … A d ⟼ d ⁢ y : 1 … A d ⟶ 1-1 onto x ∈ 1 … A | d ∥ x
52 oveq2 ⊢ y = m → d ⁢ y = d ⁢ m
53 ovex ⊢ d ⁢ m ∈ V
54 52 50 53 fvmpt ⊢ m ∈ 1 … A d → y ∈ 1 … A d ⟼ d ⁢ y ⁡ m = d ⁢ m
55 54 adantl ⊢ φ ∧ d ∈ 1 … A ∧ m ∈ 1 … A d → y ∈ 1 … A d ⟼ d ⁢ y ⁡ m = d ⁢ m
56 45 biimpar ⊢ φ ∧ d ∈ 1 … A ∧ n ∈ x ∈ 1 … A | d ∥ x → n ∈ 1 … A ∧ d ∈ x ∈ ℕ | x ∥ n
57 56 3 syldan ⊢ φ ∧ d ∈ 1 … A ∧ n ∈ x ∈ 1 … A | d ∥ x → B ∈ ℂ
58 57 anassrs ⊢ φ ∧ d ∈ 1 … A ∧ n ∈ x ∈ 1 … A | d ∥ x → B ∈ ℂ
59 1 47 51 55 58 fsumf1o ⊢ φ ∧ d ∈ 1 … A → ∑ n ∈ x ∈ 1 … A | d ∥ x B = ∑ m = 1 A d C
60 59 sumeq2dv ⊢ φ → ∑ d = 1 A ∑ n ∈ x ∈ 1 … A | d ∥ x B = ∑ d = 1 A ∑ m = 1 A d C
61 46 60 eqtrd ⊢ φ → ∑ n = 1 A ∑ d ∈ x ∈ ℕ | x ∥ n B = ∑ d = 1 A ∑ m = 1 A d C