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Theorem fprodefsum

Description: Move the exponential function from inside a finite product to outside a finite sum. (Contributed by Scott Fenton, 26-Dec-2017)

Ref Expression
Hypotheses fprodefsum.1 Z=M
fprodefsum.2 φNZ
fprodefsum.3 φkZA
Assertion fprodefsum φk=MNeA=ek=MNA

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fprodefsum.1 Z=M
2 fprodefsum.2 φNZ
3 fprodefsum.3 φkZA
4 2 1 eleqtrdi φNM
5 oveq2 a=MMa=MM
6 5 prodeq1d a=Mm=MakZeAm=m=MMkZeAm
7 5 sumeq1d a=Mm=MakZAm=m=MMkZAm
8 7 fveq2d a=Mem=MakZAm=em=MMkZAm
9 6 8 eqeq12d a=Mm=MakZeAm=em=MakZAmm=MMkZeAm=em=MMkZAm
10 9 imbi2d a=Mφm=MakZeAm=em=MakZAmφm=MMkZeAm=em=MMkZAm
11 oveq2 a=nMa=Mn
12 11 prodeq1d a=nm=MakZeAm=m=MnkZeAm
13 11 sumeq1d a=nm=MakZAm=m=MnkZAm
14 13 fveq2d a=nem=MakZAm=em=MnkZAm
15 12 14 eqeq12d a=nm=MakZeAm=em=MakZAmm=MnkZeAm=em=MnkZAm
16 15 imbi2d a=nφm=MakZeAm=em=MakZAmφm=MnkZeAm=em=MnkZAm
17 oveq2 a=n+1Ma=Mn+1
18 17 prodeq1d a=n+1m=MakZeAm=m=Mn+1kZeAm
19 17 sumeq1d a=n+1m=MakZAm=m=Mn+1kZAm
20 19 fveq2d a=n+1em=MakZAm=em=Mn+1kZAm
21 18 20 eqeq12d a=n+1m=MakZeAm=em=MakZAmm=Mn+1kZeAm=em=Mn+1kZAm
22 21 imbi2d a=n+1φm=MakZeAm=em=MakZAmφm=Mn+1kZeAm=em=Mn+1kZAm
23 oveq2 a=NMa=MN
24 23 prodeq1d a=Nm=MakZeAm=m=MNkZeAm
25 23 sumeq1d a=Nm=MakZAm=m=MNkZAm
26 25 fveq2d a=Nem=MakZAm=em=MNkZAm
27 24 26 eqeq12d a=Nm=MakZeAm=em=MakZAmm=MNkZeAm=em=MNkZAm
28 27 imbi2d a=Nφm=MakZeAm=em=MakZAmφm=MNkZeAm=em=MNkZAm
29 fzsn MMM=M
30 29 adantl φMMM=M
31 30 prodeq1d φMm=MMkZeAm=mMkZeAm
32 simpr φMM
33 uzid MMM
34 33 1 eleqtrrdi MMZ
35 efcl AeA
36 3 35 syl φkZeA
37 36 fmpttd φkZeA:Z
38 37 ffvelcdmda φMZkZeAM
39 34 38 sylan2 φMkZeAM
40 fveq2 m=MkZeAm=kZeAM
41 40 prodsn MkZeAMmMkZeAm=kZeAM
42 32 39 41 syl2anc φMmMkZeAm=kZeAM
43 34 adantl φMMZ
44 fvex eM/kAV
45 nfcv _kM
46 nfcv _kexp
47 nfcsb1v _kM/kA
48 46 47 nffv _keM/kA
49 csbeq1a k=MA=M/kA
50 49 fveq2d k=MeA=eM/kA
51 eqid kZeA=kZeA
52 45 48 50 51 fvmptf MZeM/kAVkZeAM=eM/kA
53 43 44 52 sylancl φMkZeAM=eM/kA
54 31 42 53 3eqtrd φMm=MMkZeAm=eM/kA
55 30 sumeq1d φMm=MMkZAm=mMkZAm
56 3 fmpttd φkZA:Z
57 56 ffvelcdmda φMZkZAM
58 34 57 sylan2 φMkZAM
59 fveq2 m=MkZAm=kZAM
60 59 sumsn MkZAMmMkZAm=kZAM
61 32 58 60 syl2anc φMmMkZAm=kZAM
62 3 ralrimiva φkZA
63 47 nfel1 kM/kA
64 49 eleq1d k=MAM/kA
65 63 64 rspc MZkZAM/kA
66 65 impcom kZAMZM/kA
67 62 34 66 syl2an φMM/kA
68 eqid kZA=kZA
69 68 fvmpts MZM/kAkZAM=M/kA
70 43 67 69 syl2anc φMkZAM=M/kA
71 55 61 70 3eqtrd φMm=MMkZAm=M/kA
72 71 fveq2d φMem=MMkZAm=eM/kA
73 54 72 eqtr4d φMm=MMkZeAm=em=MMkZAm
74 73 expcom Mφm=MMkZeAm=em=MMkZAm
75 simp3 φnZm=MnkZeAm=em=MnkZAmm=MnkZeAm=em=MnkZAm
76 1 peano2uzs nZn+1Z
77 simpr φn+1Zn+1Z
78 nfcsb1v _kn+1/kA
79 78 nfel1 kn+1/kA
80 csbeq1a k=n+1A=n+1/kA
81 80 eleq1d k=n+1An+1/kA
82 79 81 rspc n+1ZkZAn+1/kA
83 62 82 mpan9 φn+1Zn+1/kA
84 efcl n+1/kAen+1/kA
85 83 84 syl φn+1Zen+1/kA
86 nfcv _kn+1
87 46 78 nffv _ken+1/kA
88 80 fveq2d k=n+1eA=en+1/kA
89 86 87 88 51 fvmptf n+1Zen+1/kAkZeAn+1=en+1/kA
90 77 85 89 syl2anc φn+1ZkZeAn+1=en+1/kA
91 68 fvmpts n+1Zn+1/kAkZAn+1=n+1/kA
92 77 83 91 syl2anc φn+1ZkZAn+1=n+1/kA
93 92 fveq2d φn+1ZekZAn+1=en+1/kA
94 90 93 eqtr4d φn+1ZkZeAn+1=ekZAn+1
95 76 94 sylan2 φnZkZeAn+1=ekZAn+1
96 95 3adant3 φnZm=MnkZeAm=em=MnkZAmkZeAn+1=ekZAn+1
97 75 96 oveq12d φnZm=MnkZeAm=em=MnkZAmm=MnkZeAmkZeAn+1=em=MnkZAmekZAn+1
98 simpr φnZnZ
99 98 1 eleqtrdi φnZnM
100 elfzuz mMn+1mM
101 100 1 eleqtrrdi mMn+1mZ
102 37 ffvelcdmda φmZkZeAm
103 101 102 sylan2 φmMn+1kZeAm
104 103 adantlr φnZmMn+1kZeAm
105 fveq2 m=n+1kZeAm=kZeAn+1
106 99 104 105 fprodp1 φnZm=Mn+1kZeAm=m=MnkZeAmkZeAn+1
107 106 3adant3 φnZm=MnkZeAm=em=MnkZAmm=Mn+1kZeAm=m=MnkZeAmkZeAn+1
108 56 ffvelcdmda φmZkZAm
109 101 108 sylan2 φmMn+1kZAm
110 109 adantlr φnZmMn+1kZAm
111 fveq2 m=n+1kZAm=kZAn+1
112 99 110 111 fsump1 φnZm=Mn+1kZAm=m=MnkZAm+kZAn+1
113 112 fveq2d φnZem=Mn+1kZAm=em=MnkZAm+kZAn+1
114 fzfid φnZMnFin
115 elfzuz mMnmM
116 115 1 eleqtrrdi mMnmZ
117 116 108 sylan2 φmMnkZAm
118 117 adantlr φnZmMnkZAm
119 114 118 fsumcl φnZm=MnkZAm
120 56 ffvelcdmda φn+1ZkZAn+1
121 76 120 sylan2 φnZkZAn+1
122 efadd m=MnkZAmkZAn+1em=MnkZAm+kZAn+1=em=MnkZAmekZAn+1
123 119 121 122 syl2anc φnZem=MnkZAm+kZAn+1=em=MnkZAmekZAn+1
124 113 123 eqtrd φnZem=Mn+1kZAm=em=MnkZAmekZAn+1
125 124 3adant3 φnZm=MnkZeAm=em=MnkZAmem=Mn+1kZAm=em=MnkZAmekZAn+1
126 97 107 125 3eqtr4d φnZm=MnkZeAm=em=MnkZAmm=Mn+1kZeAm=em=Mn+1kZAm
127 126 3exp φnZm=MnkZeAm=em=MnkZAmm=Mn+1kZeAm=em=Mn+1kZAm
128 127 com12 nZφm=MnkZeAm=em=MnkZAmm=Mn+1kZeAm=em=Mn+1kZAm
129 128 a2d nZφm=MnkZeAm=em=MnkZAmφm=Mn+1kZeAm=em=Mn+1kZAm
130 1 eqcomi M=Z
131 129 130 eleq2s nMφm=MnkZeAm=em=MnkZAmφm=Mn+1kZeAm=em=Mn+1kZAm
132 10 16 22 28 74 131 uzind4 NMφm=MNkZeAm=em=MNkZAm
133 4 132 mpcom φm=MNkZeAm=em=MNkZAm
134 fvres mMNkZeAMNm=kZeAm
135 fzssuz MNM
136 135 1 sseqtrri MNZ
137 resmpt MNZkZeAMN=kMNeA
138 136 137 ax-mp kZeAMN=kMNeA
139 138 fveq1i kZeAMNm=kMNeAm
140 134 139 eqtr3di mMNkZeAm=kMNeAm
141 140 prodeq2i m=MNkZeAm=m=MNkMNeAm
142 prodfc m=MNkMNeAm=k=MNeA
143 141 142 eqtri m=MNkZeAm=k=MNeA
144 fvres mMNkZAMNm=kZAm
145 resmpt MNZkZAMN=kMNA
146 136 145 ax-mp kZAMN=kMNA
147 146 fveq1i kZAMNm=kMNAm
148 144 147 eqtr3di mMNkZAm=kMNAm
149 148 sumeq2i m=MNkZAm=m=MNkMNAm
150 sumfc m=MNkMNAm=k=MNA
151 149 150 eqtri m=MNkZAm=k=MNA
152 151 fveq2i em=MNkZAm=ek=MNA
153 133 143 152 3eqtr3g φk=MNeA=ek=MNA