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Theorem fprodexp

Description: Positive integer exponentiation of a finite product. (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Apr-2020)

Ref Expression
Hypotheses fprodexp.kph ⊢ Ⅎ k φ
fprodexp.n ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
fprodexp.a ⊢ φ → A ∈ Fin
fprodexp.b ⊢ φ ∧ k ∈ A → B ∈ ℂ
Assertion fprodexp ⊢ φ → ∏ k ∈ A B N = ∏ k ∈ A B N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fprodexp.kph ⊢ Ⅎ k φ
2 fprodexp.n ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
3 fprodexp.a ⊢ φ → A ∈ Fin
4 fprodexp.b ⊢ φ ∧ k ∈ A → B ∈ ℂ
5 prodeq1 ⊢ x = ∅ → ∏ k ∈ x B N = ∏ k ∈ ∅ B N
6 prodeq1 ⊢ x = ∅ → ∏ k ∈ x B = ∏ k ∈ ∅ B
7 6 oveq1d ⊢ x = ∅ → ∏ k ∈ x B N = ∏ k ∈ ∅ B N
8 5 7 eqeq12d ⊢ x = ∅ → ∏ k ∈ x B N = ∏ k ∈ x B N ↔ ∏ k ∈ ∅ B N = ∏ k ∈ ∅ B N
9 prodeq1 ⊢ x = y → ∏ k ∈ x B N = ∏ k ∈ y B N
10 prodeq1 ⊢ x = y → ∏ k ∈ x B = ∏ k ∈ y B
11 10 oveq1d ⊢ x = y → ∏ k ∈ x B N = ∏ k ∈ y B N
12 9 11 eqeq12d ⊢ x = y → ∏ k ∈ x B N = ∏ k ∈ x B N ↔ ∏ k ∈ y B N = ∏ k ∈ y B N
13 prodeq1 ⊢ x = y ∪ z → ∏ k ∈ x B N = ∏ k ∈ y ∪ z B N
14 prodeq1 ⊢ x = y ∪ z → ∏ k ∈ x B = ∏ k ∈ y ∪ z B
15 14 oveq1d ⊢ x = y ∪ z → ∏ k ∈ x B N = ∏ k ∈ y ∪ z B N
16 13 15 eqeq12d ⊢ x = y ∪ z → ∏ k ∈ x B N = ∏ k ∈ x B N ↔ ∏ k ∈ y ∪ z B N = ∏ k ∈ y ∪ z B N
17 prodeq1 ⊢ x = A → ∏ k ∈ x B N = ∏ k ∈ A B N
18 prodeq1 ⊢ x = A → ∏ k ∈ x B = ∏ k ∈ A B
19 18 oveq1d ⊢ x = A → ∏ k ∈ x B N = ∏ k ∈ A B N
20 17 19 eqeq12d ⊢ x = A → ∏ k ∈ x B N = ∏ k ∈ x B N ↔ ∏ k ∈ A B N = ∏ k ∈ A B N
21 2 nn0zd ⊢ φ → N ∈ ℤ
22 1exp ⊢ N ∈ ℤ → 1 N = 1
23 21 22 syl ⊢ φ → 1 N = 1
24 23 eqcomd ⊢ φ → 1 = 1 N
25 prod0 ⊢ ∏ k ∈ ∅ B N = 1
26 25 a1i ⊢ φ → ∏ k ∈ ∅ B N = 1
27 prod0 ⊢ ∏ k ∈ ∅ B = 1
28 27 oveq1i ⊢ ∏ k ∈ ∅ B N = 1 N
29 28 a1i ⊢ φ → ∏ k ∈ ∅ B N = 1 N
30 24 26 29 3eqtr4d ⊢ φ → ∏ k ∈ ∅ B N = ∏ k ∈ ∅ B N
31 nfv ⊢ Ⅎ k y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y
32 1 31 nfan ⊢ Ⅎ k φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y
33 3 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ A → A ∈ Fin
34 simpr ⊢ φ ∧ y ⊆ A → y ⊆ A
35 ssfi ⊢ A ∈ Fin ∧ y ⊆ A → y ∈ Fin
36 33 34 35 syl2anc ⊢ φ ∧ y ⊆ A → y ∈ Fin
37 36 adantrr ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → y ∈ Fin
38 simpll ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ k ∈ y → φ
39 34 sselda ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ k ∈ y → k ∈ A
40 38 39 4 syl2anc ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ k ∈ y → B ∈ ℂ
41 40 adantlrr ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y ∧ k ∈ y → B ∈ ℂ
42 32 37 41 fprodclf ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → ∏ k ∈ y B ∈ ℂ
43 simpl ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → φ
44 simprr ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → z ∈ A ∖ y
45 44 eldifad ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → z ∈ A
46 nfv ⊢ Ⅎ k z ∈ A
47 1 46 nfan ⊢ Ⅎ k φ ∧ z ∈ A
48 nfcsb1v ⊢ Ⅎ _ k ⦋ z / k⦌ B
49 48 nfel1 ⊢ Ⅎ k ⦋ z / k⦌ B ∈ ℂ
50 47 49 nfim ⊢ Ⅎ k φ ∧ z ∈ A → ⦋ z / k⦌ B ∈ ℂ
51 eleq1w ⊢ k = z → k ∈ A ↔ z ∈ A
52 51 anbi2d ⊢ k = z → φ ∧ k ∈ A ↔ φ ∧ z ∈ A
53 csbeq1a ⊢ k = z → B = ⦋ z / k⦌ B
54 53 eleq1d ⊢ k = z → B ∈ ℂ ↔ ⦋ z / k⦌ B ∈ ℂ
55 52 54 imbi12d ⊢ k = z → φ ∧ k ∈ A → B ∈ ℂ ↔ φ ∧ z ∈ A → ⦋ z / k⦌ B ∈ ℂ
56 50 55 4 chvarfv ⊢ φ ∧ z ∈ A → ⦋ z / k⦌ B ∈ ℂ
57 43 45 56 syl2anc ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → ⦋ z / k⦌ B ∈ ℂ
58 2 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → N ∈ ℕ 0
59 mulexp ⊢ ∏ k ∈ y B ∈ ℂ ∧ ⦋ z / k⦌ B ∈ ℂ ∧ N ∈ ℕ 0 → ∏ k ∈ y B ⁢ ⦋ z / k⦌ B N = ∏ k ∈ y B N ⁢ ⦋ z / k⦌ B N
60 42 57 58 59 syl3anc ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → ∏ k ∈ y B ⁢ ⦋ z / k⦌ B N = ∏ k ∈ y B N ⁢ ⦋ z / k⦌ B N
61 60 eqcomd ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → ∏ k ∈ y B N ⁢ ⦋ z / k⦌ B N = ∏ k ∈ y B ⁢ ⦋ z / k⦌ B N
62 61 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y ∧ ∏ k ∈ y B N = ∏ k ∈ y B N → ∏ k ∈ y B N ⁢ ⦋ z / k⦌ B N = ∏ k ∈ y B ⁢ ⦋ z / k⦌ B N
63 nfcv ⊢ Ⅎ _ k ^
64 nfcv ⊢ Ⅎ _ k N
65 48 63 64 nfov ⊢ Ⅎ _ k ⦋ z / k⦌ B N
66 44 eldifbd ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → ¬ z ∈ y
67 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ k ∈ y → N ∈ ℕ 0
68 40 67 expcld ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ k ∈ y → B N ∈ ℂ
69 68 adantlrr ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y ∧ k ∈ y → B N ∈ ℂ
70 53 oveq1d ⊢ k = z → B N = ⦋ z / k⦌ B N
71 57 58 expcld ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → ⦋ z / k⦌ B N ∈ ℂ
72 32 65 37 44 66 69 70 71 fprodsplitsn ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → ∏ k ∈ y ∪ z B N = ∏ k ∈ y B N ⁢ ⦋ z / k⦌ B N
73 72 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y ∧ ∏ k ∈ y B N = ∏ k ∈ y B N → ∏ k ∈ y ∪ z B N = ∏ k ∈ y B N ⁢ ⦋ z / k⦌ B N
74 oveq1 ⊢ ∏ k ∈ y B N = ∏ k ∈ y B N → ∏ k ∈ y B N ⁢ ⦋ z / k⦌ B N = ∏ k ∈ y B N ⁢ ⦋ z / k⦌ B N
75 74 adantl ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y ∧ ∏ k ∈ y B N = ∏ k ∈ y B N → ∏ k ∈ y B N ⁢ ⦋ z / k⦌ B N = ∏ k ∈ y B N ⁢ ⦋ z / k⦌ B N
76 73 75 eqtrd ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y ∧ ∏ k ∈ y B N = ∏ k ∈ y B N → ∏ k ∈ y ∪ z B N = ∏ k ∈ y B N ⁢ ⦋ z / k⦌ B N
77 32 48 37 44 66 41 53 57 fprodsplitsn ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → ∏ k ∈ y ∪ z B = ∏ k ∈ y B ⁢ ⦋ z / k⦌ B
78 77 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y ∧ ∏ k ∈ y B N = ∏ k ∈ y B N → ∏ k ∈ y ∪ z B = ∏ k ∈ y B ⁢ ⦋ z / k⦌ B
79 78 oveq1d ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y ∧ ∏ k ∈ y B N = ∏ k ∈ y B N → ∏ k ∈ y ∪ z B N = ∏ k ∈ y B ⁢ ⦋ z / k⦌ B N
80 62 76 79 3eqtr4d ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y ∧ ∏ k ∈ y B N = ∏ k ∈ y B N → ∏ k ∈ y ∪ z B N = ∏ k ∈ y ∪ z B N
81 80 ex ⊢ φ ∧ y ⊆ A ∧ z ∈ A ∖ y → ∏ k ∈ y B N = ∏ k ∈ y B N → ∏ k ∈ y ∪ z B N = ∏ k ∈ y ∪ z B N
82 8 12 16 20 30 81 3 findcard2d ⊢ φ → ∏ k ∈ A B N = ∏ k ∈ A B N