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Theorem eenglngeehlnmlem1

Description: Lemma 1 for eenglngeehlnm . (Contributed by AV, 15-Feb-2023)

Ref Expression
Assertion eenglngeehlnmlem1 N x 1 N y 1 N x p 1 N k 0 1 i 1 N p i = 1 k x i + k y i l 0 1 i 1 N x i = 1 l p i + l y i m 0 1 i 1 N y i = 1 m x i + m p i t i 1 N p i = 1 t x i + t y i

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 oveq2 k = t 1 k = 1 t
2 1 oveq1d k = t 1 k x i = 1 t x i
3 oveq1 k = t k y i = t y i
4 2 3 oveq12d k = t 1 k x i + k y i = 1 t x i + t y i
5 4 eqeq2d k = t p i = 1 k x i + k y i p i = 1 t x i + t y i
6 5 ralbidv k = t i 1 N p i = 1 k x i + k y i i 1 N p i = 1 t x i + t y i
7 6 cbvrexvw k 0 1 i 1 N p i = 1 k x i + k y i t 0 1 i 1 N p i = 1 t x i + t y i
8 unitssre 0 1
9 ssrexv 0 1 t 0 1 i 1 N p i = 1 t x i + t y i t i 1 N p i = 1 t x i + t y i
10 8 9 mp1i N x 1 N y 1 N x p 1 N t 0 1 i 1 N p i = 1 t x i + t y i t i 1 N p i = 1 t x i + t y i
11 7 10 syl5bi N x 1 N y 1 N x p 1 N k 0 1 i 1 N p i = 1 k x i + k y i t i 1 N p i = 1 t x i + t y i
12 0re 0
13 1xr 1 *
14 elico2 0 1 * l 0 1 l 0 l l < 1
15 12 13 14 mp2an l 0 1 l 0 l l < 1
16 simp1 l 0 l l < 1 l
17 1red l 0 l l < 1 1
18 17 16 resubcld l 0 l l < 1 1 l
19 1cnd l 0 l l < 1 1
20 16 recnd l 0 l l < 1 l
21 ltne l l < 1 1 l
22 21 3adant2 l 0 l l < 1 1 l
23 19 20 22 subne0d l 0 l l < 1 1 l 0
24 16 18 23 redivcld l 0 l l < 1 l 1 l
25 15 24 sylbi l 0 1 l 1 l
26 25 ad2antlr N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i = 1 l p i + l y i l 1 l
27 26 renegcld N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i = 1 l p i + l y i l 1 l
28 oveq2 t = l 1 l 1 t = 1 l 1 l
29 28 oveq1d t = l 1 l 1 t x i = 1 l 1 l x i
30 oveq1 t = l 1 l t y i = l 1 l y i
31 29 30 oveq12d t = l 1 l 1 t x i + t y i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
32 31 eqeq2d t = l 1 l p i = 1 t x i + t y i p i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
33 32 ralbidv t = l 1 l i 1 N p i = 1 t x i + t y i i 1 N p i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
34 33 adantl N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i = 1 l p i + l y i t = l 1 l i 1 N p i = 1 t x i + t y i i 1 N p i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
35 eqcom x i = 1 l p i + l y i 1 l p i + l y i = x i
36 elmapi x 1 N x : 1 N
37 36 3ad2ant2 N x 1 N y 1 N x x : 1 N
38 37 ad2antrr N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 x : 1 N
39 38 ffvelrnda N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i
40 39 recnd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i
41 15 16 sylbi l 0 1 l
42 41 ad2antlr N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N l
43 42 recnd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N l
44 eldifi y 1 N x y 1 N
45 elmapi y 1 N y : 1 N
46 44 45 syl y 1 N x y : 1 N
47 46 3ad2ant3 N x 1 N y 1 N x y : 1 N
48 47 ad2antrr N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 y : 1 N
49 48 ffvelrnda N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N y i
50 49 recnd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N y i
51 43 50 mulcld N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N l y i
52 1cnd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1
53 52 43 subcld N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 l
54 elmapi p 1 N p : 1 N
55 54 ad2antlr N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 p : 1 N
56 55 ffvelrnda N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N p i
57 56 recnd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N p i
58 53 57 mulcld N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 l p i
59 40 51 58 subadd2d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i l y i = 1 l p i 1 l p i + l y i = x i
60 35 59 bitr4id N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i = 1 l p i + l y i x i l y i = 1 l p i
61 eqcom x i l y i = 1 l p i 1 l p i = x i l y i
62 40 51 subcld N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i l y i
63 15 22 sylbi l 0 1 1 l
64 63 ad2antlr N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 l
65 52 43 64 subne0d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 l 0
66 62 53 57 65 divmuld N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i l y i 1 l = p i 1 l p i = x i l y i
67 61 66 bitr4id N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i l y i = 1 l p i x i l y i 1 l = p i
68 eqcom x i l y i 1 l = p i p i = x i l y i 1 l
69 40 51 53 65 divsubdird N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i l y i 1 l = x i 1 l l y i 1 l
70 40 53 65 divrec2d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i 1 l = 1 1 l x i
71 43 50 53 65 div23d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N l y i 1 l = l 1 l y i
72 70 71 oveq12d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i 1 l l y i 1 l = 1 1 l x i l 1 l y i
73 69 72 eqtrd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i l y i 1 l = 1 1 l x i l 1 l y i
74 73 eqeq2d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N p i = x i l y i 1 l p i = 1 1 l x i l 1 l y i
75 68 74 syl5bb N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i l y i 1 l = p i p i = 1 1 l x i l 1 l y i
76 43 53 65 divcld N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N l 1 l
77 76 50 mulneg1d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N l 1 l y i = l 1 l y i
78 77 eqcomd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N l 1 l y i = l 1 l y i
79 78 oveq2d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 1 l x i + l 1 l y i = 1 1 l x i + l 1 l y i
80 53 65 reccld N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 1 l
81 80 40 mulcld N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 1 l x i
82 76 50 mulcld N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N l 1 l y i
83 81 82 negsubd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 1 l x i + l 1 l y i = 1 1 l x i l 1 l y i
84 52 76 subnegd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 l 1 l = 1 + l 1 l
85 muldivdir 1 l 1 l 1 l 0 1 l 1 + l 1 l = 1 + l 1 l
86 52 43 53 65 85 syl112anc N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 l 1 + l 1 l = 1 + l 1 l
87 53 mulid1d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 l 1 = 1 l
88 87 oveq1d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 l 1 + l = 1 - l + l
89 52 43 npcand N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 - l + l = 1
90 88 89 eqtrd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 l 1 + l = 1
91 90 oveq1d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 l 1 + l 1 l = 1 1 l
92 84 86 91 3eqtr2d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 l 1 l = 1 1 l
93 92 eqcomd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 1 l = 1 l 1 l
94 93 oveq1d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 1 l x i = 1 l 1 l x i
95 94 oveq1d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 1 l x i + l 1 l y i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
96 79 83 95 3eqtr3d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N 1 1 l x i l 1 l y i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
97 96 eqeq2d N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N p i = 1 1 l x i l 1 l y i p i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
98 97 biimpd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N p i = 1 1 l x i l 1 l y i p i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
99 75 98 sylbid N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i l y i 1 l = p i p i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
100 67 99 sylbid N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i l y i = 1 l p i p i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
101 60 100 sylbid N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i = 1 l p i + l y i p i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
102 101 ralimdva N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i = 1 l p i + l y i i 1 N p i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
103 102 imp N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i = 1 l p i + l y i i 1 N p i = 1 l 1 l x i + l 1 l y i
104 27 34 103 rspcedvd N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i = 1 l p i + l y i t i 1 N p i = 1 t x i + t y i
105 104 rexlimdva2 N x 1 N y 1 N x p 1 N l 0 1 i 1 N x i = 1 l p i + l y i t i 1 N p i = 1 t x i + t y i
106 0xr 0 *
107 1re 1
108 elioc2 0 * 1 m 0 1 m 0 < m m 1
109 106 107 108 mp2an m 0 1 m 0 < m m 1
110 simp1 m 0 < m m 1 m
111 gt0ne0 m 0 < m m 0
112 111 3adant3 m 0 < m m 1 m 0
113 110 112 rereccld m 0 < m m 1 1 m
114 109 113 sylbi m 0 1 1 m
115 114 ad2antlr N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i = 1 m x i + m p i 1 m
116 oveq2 t = 1 m 1 t = 1 1 m
117 116 oveq1d t = 1 m 1 t x i = 1 1 m x i
118 oveq1 t = 1 m t y i = 1 m y i
119 117 118 oveq12d t = 1 m 1 t x i + t y i = 1 1 m x i + 1 m y i
120 119 eqeq2d t = 1 m p i = 1 t x i + t y i p i = 1 1 m x i + 1 m y i
121 120 ralbidv t = 1 m i 1 N p i = 1 t x i + t y i i 1 N p i = 1 1 m x i + 1 m y i
122 121 adantl N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i = 1 m x i + m p i t = 1 m i 1 N p i = 1 t x i + t y i i 1 N p i = 1 1 m x i + 1 m y i
123 eqcom y i = 1 m x i + m p i 1 m x i + m p i = y i
124 47 ad2antrr N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 y : 1 N
125 124 ffvelrnda N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i
126 125 recnd N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i
127 1cnd N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1
128 109 110 sylbi m 0 1 m
129 128 recnd m 0 1 m
130 129 ad2antlr N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N m
131 127 130 subcld N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 m
132 37 ad2antrr N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 x : 1 N
133 132 ffvelrnda N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N x i
134 133 recnd N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N x i
135 131 134 mulcld N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 m x i
136 126 135 negsubd N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i + 1 m x i = y i 1 m x i
137 131 134 mulneg1d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 m x i = 1 m x i
138 127 130 negsubdi2d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 m = m 1
139 138 oveq1d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 m x i = m 1 x i
140 137 139 eqtr3d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 m x i = m 1 x i
141 140 oveq2d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i + 1 m x i = y i + m 1 x i
142 136 141 eqtr3d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i 1 m x i = y i + m 1 x i
143 142 eqeq1d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i 1 m x i = m p i y i + m 1 x i = m p i
144 54 ad2antlr N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 p : 1 N
145 144 ffvelrnda N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N p i
146 145 recnd N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N p i
147 130 146 mulcld N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N m p i
148 126 135 147 subaddd N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i 1 m x i = m p i 1 m x i + m p i = y i
149 eqcom y i + m 1 x i m = p i p i = y i + m 1 x i m
150 149 a1i N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i + m 1 x i m = p i p i = y i + m 1 x i m
151 130 127 subcld N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N m 1
152 151 134 mulcld N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N m 1 x i
153 126 152 addcld N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i + m 1 x i
154 elioc1 0 * 1 * m 0 1 m * 0 < m m 1
155 106 13 154 mp2an m 0 1 m * 0 < m m 1
156 12 a1i m * 0
157 156 anim1i m * 0 < m 0 0 < m
158 157 3adant3 m * 0 < m m 1 0 0 < m
159 ltne 0 0 < m m 0
160 158 159 syl m * 0 < m m 1 m 0
161 155 160 sylbi m 0 1 m 0
162 161 ad2antlr N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N m 0
163 153 146 130 162 divmul2d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i + m 1 x i m = p i y i + m 1 x i = m p i
164 126 152 130 162 divdird N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i + m 1 x i m = y i m + m 1 x i m
165 126 130 162 divrec2d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i m = 1 m y i
166 151 134 130 162 div23d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N m 1 x i m = m 1 m x i
167 130 127 130 162 divsubdird N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N m 1 m = m m 1 m
168 167 oveq1d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N m 1 m x i = m m 1 m x i
169 166 168 eqtrd N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N m 1 x i m = m m 1 m x i
170 165 169 oveq12d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i m + m 1 x i m = 1 m y i + m m 1 m x i
171 164 170 eqtrd N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i + m 1 x i m = 1 m y i + m m 1 m x i
172 171 eqeq2d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N p i = y i + m 1 x i m p i = 1 m y i + m m 1 m x i
173 150 163 172 3bitr3d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i + m 1 x i = m p i p i = 1 m y i + m m 1 m x i
174 143 148 173 3bitr3d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 m x i + m p i = y i p i = 1 m y i + m m 1 m x i
175 123 174 syl5bb N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i = 1 m x i + m p i p i = 1 m y i + m m 1 m x i
176 130 162 reccld N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 m
177 176 126 mulcld N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 m y i
178 127 176 subcld N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 1 m
179 178 134 mulcld N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 1 m x i
180 130 162 dividd N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N m m = 1
181 180 oveq1d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N m m 1 m = 1 1 m
182 181 oveq1d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N m m 1 m x i = 1 1 m x i
183 182 oveq2d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 m y i + m m 1 m x i = 1 m y i + 1 1 m x i
184 177 179 183 comraddd N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N 1 m y i + m m 1 m x i = 1 1 m x i + 1 m y i
185 184 eqeq2d N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N p i = 1 m y i + m m 1 m x i p i = 1 1 m x i + 1 m y i
186 185 biimpd N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N p i = 1 m y i + m m 1 m x i p i = 1 1 m x i + 1 m y i
187 175 186 sylbid N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i = 1 m x i + m p i p i = 1 1 m x i + 1 m y i
188 187 ralimdva N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i = 1 m x i + m p i i 1 N p i = 1 1 m x i + 1 m y i
189 188 imp N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i = 1 m x i + m p i i 1 N p i = 1 1 m x i + 1 m y i
190 115 122 189 rspcedvd N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i = 1 m x i + m p i t i 1 N p i = 1 t x i + t y i
191 190 rexlimdva2 N x 1 N y 1 N x p 1 N m 0 1 i 1 N y i = 1 m x i + m p i t i 1 N p i = 1 t x i + t y i
192 11 105 191 3jaod N x 1 N y 1 N x p 1 N k 0 1 i 1 N p i = 1 k x i + k y i l 0 1 i 1 N x i = 1 l p i + l y i m 0 1 i 1 N y i = 1 m x i + m p i t i 1 N p i = 1 t x i + t y i