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Theorem fsum2dlem

Description: Lemma for fsum2d - induction step. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Apr-2014)

Ref Expression
Hypotheses fsum2d.1 z = j k D = C
fsum2d.2 φ A Fin
fsum2d.3 φ j A B Fin
fsum2d.4 φ j A k B C
fsum2d.5 φ ¬ y x
fsum2d.6 φ x y A
fsum2d.7 ψ j x k B C = z j x j × B D
Assertion fsum2dlem φ ψ j x y k B C = z j x y j × B D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fsum2d.1 z = j k D = C
2 fsum2d.2 φ A Fin
3 fsum2d.3 φ j A B Fin
4 fsum2d.4 φ j A k B C
5 fsum2d.5 φ ¬ y x
6 fsum2d.6 φ x y A
7 fsum2d.7 ψ j x k B C = z j x j × B D
8 simpr φ ψ ψ
9 8 7 sylib φ ψ j x k B C = z j x j × B D
10 nfcv _ m k B C
11 nfcsb1v _ j m / j B
12 nfcsb1v _ j m / j C
13 11 12 nfsum _ j k m / j B m / j C
14 csbeq1a j = m B = m / j B
15 csbeq1a j = m C = m / j C
16 15 adantr j = m k B C = m / j C
17 14 16 sumeq12dv j = m k B C = k m / j B m / j C
18 10 13 17 cbvsumi j y k B C = m y k m / j B m / j C
19 6 unssbd φ y A
20 vex y V
21 20 snss y A y A
22 19 21 sylibr φ y A
23 3 ralrimiva φ j A B Fin
24 nfcsb1v _ j y / j B
25 24 nfel1 j y / j B Fin
26 csbeq1a j = y B = y / j B
27 26 eleq1d j = y B Fin y / j B Fin
28 25 27 rspc y A j A B Fin y / j B Fin
29 22 23 28 sylc φ y / j B Fin
30 4 ralrimivva φ j A k B C
31 nfcsb1v _ j y / j C
32 31 nfel1 j y / j C
33 24 32 nfralw j k y / j B y / j C
34 csbeq1a j = y C = y / j C
35 34 eleq1d j = y C y / j C
36 26 35 raleqbidv j = y k B C k y / j B y / j C
37 33 36 rspc y A j A k B C k y / j B y / j C
38 22 30 37 sylc φ k y / j B y / j C
39 38 r19.21bi φ k y / j B y / j C
40 29 39 fsumcl φ k y / j B y / j C
41 csbeq1 m = y m / j B = y / j B
42 csbeq1 m = y m / j C = y / j C
43 42 adantr m = y k m / j B m / j C = y / j C
44 41 43 sumeq12dv m = y k m / j B m / j C = k y / j B y / j C
45 44 sumsn y A k y / j B y / j C m y k m / j B m / j C = k y / j B y / j C
46 22 40 45 syl2anc φ m y k m / j B m / j C = k y / j B y / j C
47 nfcv _ m y / j C
48 nfcsb1v _ k m / k y / j C
49 csbeq1a k = m y / j C = m / k y / j C
50 47 48 49 cbvsumi k y / j B y / j C = m y / j B m / k y / j C
51 csbeq1 m = 2 nd z m / k y / j C = 2 nd z / k y / j C
52 snfi y Fin
53 xpfi y Fin y / j B Fin y × y / j B Fin
54 52 29 53 sylancr φ y × y / j B Fin
55 2ndconst y A 2 nd y × y / j B : y × y / j B 1-1 onto y / j B
56 22 55 syl φ 2 nd y × y / j B : y × y / j B 1-1 onto y / j B
57 fvres z y × y / j B 2 nd y × y / j B z = 2 nd z
58 57 adantl φ z y × y / j B 2 nd y × y / j B z = 2 nd z
59 48 nfel1 k m / k y / j C
60 49 eleq1d k = m y / j C m / k y / j C
61 59 60 rspc m y / j B k y / j B y / j C m / k y / j C
62 38 61 mpan9 φ m y / j B m / k y / j C
63 51 54 56 58 62 fsumf1o φ m y / j B m / k y / j C = z y × y / j B 2 nd z / k y / j C
64 elxp z y × y / j B m k z = m k m y k y / j B
65 nfv j z = m k
66 nfv j m y
67 24 nfcri j k y / j B
68 66 67 nfan j m y k y / j B
69 65 68 nfan j z = m k m y k y / j B
70 69 nfex j k z = m k m y k y / j B
71 nfv m k z = j k j = y k B
72 opeq1 m = j m k = j k
73 72 eqeq2d m = j z = m k z = j k
74 eqtr2 m = j m = y j = y
75 74 26 syl m = j m = y B = y / j B
76 75 eleq2d m = j m = y k B k y / j B
77 76 pm5.32da m = j m = y k B m = y k y / j B
78 velsn m y m = y
79 78 anbi1i m y k y / j B m = y k y / j B
80 77 79 syl6rbbr m = j m y k y / j B m = y k B
81 equequ1 m = j m = y j = y
82 81 anbi1d m = j m = y k B j = y k B
83 80 82 bitrd m = j m y k y / j B j = y k B
84 73 83 anbi12d m = j z = m k m y k y / j B z = j k j = y k B
85 84 exbidv m = j k z = m k m y k y / j B k z = j k j = y k B
86 70 71 85 cbvexv1 m k z = m k m y k y / j B j k z = j k j = y k B
87 64 86 bitri z y × y / j B j k z = j k j = y k B
88 nfv j φ
89 nfcv _ j 2 nd z
90 89 31 nfcsbw _ j 2 nd z / k y / j C
91 90 nfeq2 j D = 2 nd z / k y / j C
92 nfv k φ
93 nfcsb1v _ k 2 nd z / k y / j C
94 93 nfeq2 k D = 2 nd z / k y / j C
95 1 ad2antlr φ z = j k j = y k B D = C
96 34 ad2antrl φ z = j k j = y k B C = y / j C
97 fveq2 z = j k 2 nd z = 2 nd j k
98 vex j V
99 vex k V
100 98 99 op2nd 2 nd j k = k
101 97 100 eqtr2di z = j k k = 2 nd z
102 101 ad2antlr φ z = j k j = y k B k = 2 nd z
103 csbeq1a k = 2 nd z y / j C = 2 nd z / k y / j C
104 102 103 syl φ z = j k j = y k B y / j C = 2 nd z / k y / j C
105 95 96 104 3eqtrd φ z = j k j = y k B D = 2 nd z / k y / j C
106 105 expl φ z = j k j = y k B D = 2 nd z / k y / j C
107 92 94 106 exlimd φ k z = j k j = y k B D = 2 nd z / k y / j C
108 88 91 107 exlimd φ j k z = j k j = y k B D = 2 nd z / k y / j C
109 87 108 syl5bi φ z y × y / j B D = 2 nd z / k y / j C
110 109 imp φ z y × y / j B D = 2 nd z / k y / j C
111 110 sumeq2dv φ z y × y / j B D = z y × y / j B 2 nd z / k y / j C
112 63 111 eqtr4d φ m y / j B m / k y / j C = z y × y / j B D
113 50 112 syl5eq φ k y / j B y / j C = z y × y / j B D
114 46 113 eqtrd φ m y k m / j B m / j C = z y × y / j B D
115 18 114 syl5eq φ j y k B C = z y × y / j B D
116 115 adantr φ ψ j y k B C = z y × y / j B D
117 9 116 oveq12d φ ψ j x k B C + j y k B C = z j x j × B D + z y × y / j B D
118 disjsn x y = ¬ y x
119 5 118 sylibr φ x y =
120 eqidd φ x y = x y
121 2 6 ssfid φ x y Fin
122 6 sselda φ j x y j A
123 4 anassrs φ j A k B C
124 3 123 fsumcl φ j A k B C
125 122 124 syldan φ j x y k B C
126 119 120 121 125 fsumsplit φ j x y k B C = j x k B C + j y k B C
127 126 adantr φ ψ j x y k B C = j x k B C + j y k B C
128 eliun z j x j × B j x z j × B
129 xp1st z j × B 1 st z j
130 elsni 1 st z j 1 st z = j
131 129 130 syl z j × B 1 st z = j
132 131 adantl j x z j × B 1 st z = j
133 simpl j x z j × B j x
134 132 133 eqeltrd j x z j × B 1 st z x
135 134 rexlimiva j x z j × B 1 st z x
136 128 135 sylbi z j x j × B 1 st z x
137 xp1st z y × y / j B 1 st z y
138 136 137 anim12i z j x j × B z y × y / j B 1 st z x 1 st z y
139 elin z j x j × B y × y / j B z j x j × B z y × y / j B
140 elin 1 st z x y 1 st z x 1 st z y
141 138 139 140 3imtr4i z j x j × B y × y / j B 1 st z x y
142 119 eleq2d φ 1 st z x y 1 st z
143 noel ¬ 1 st z
144 143 pm2.21i 1 st z z
145 142 144 syl6bi φ 1 st z x y z
146 141 145 syl5 φ z j x j × B y × y / j B z
147 146 ssrdv φ j x j × B y × y / j B
148 ss0 j x j × B y × y / j B j x j × B y × y / j B =
149 147 148 syl φ j x j × B y × y / j B =
150 iunxun j x y j × B = j x j × B j y j × B
151 nfcv _ m j × B
152 nfcv _ j m
153 152 11 nfxp _ j m × m / j B
154 sneq j = m j = m
155 154 14 xpeq12d j = m j × B = m × m / j B
156 151 153 155 cbviun j y j × B = m y m × m / j B
157 sneq m = y m = y
158 157 41 xpeq12d m = y m × m / j B = y × y / j B
159 20 158 iunxsn m y m × m / j B = y × y / j B
160 156 159 eqtri j y j × B = y × y / j B
161 160 uneq2i j x j × B j y j × B = j x j × B y × y / j B
162 150 161 eqtri j x y j × B = j x j × B y × y / j B
163 162 a1i φ j x y j × B = j x j × B y × y / j B
164 snfi j Fin
165 122 3 syldan φ j x y B Fin
166 xpfi j Fin B Fin j × B Fin
167 164 165 166 sylancr φ j x y j × B Fin
168 167 ralrimiva φ j x y j × B Fin
169 iunfi x y Fin j x y j × B Fin j x y j × B Fin
170 121 168 169 syl2anc φ j x y j × B Fin
171 eliun z j x y j × B j x y z j × B
172 elxp z j × B m k z = m k m j k B
173 simprl φ j x y z = m k m j k B z = m k
174 simprrl φ j x y z = m k m j k B m j
175 elsni m j m = j
176 174 175 syl φ j x y z = m k m j k B m = j
177 176 opeq1d φ j x y z = m k m j k B m k = j k
178 173 177 eqtrd φ j x y z = m k m j k B z = j k
179 178 1 syl φ j x y z = m k m j k B D = C
180 simpll φ j x y z = m k m j k B φ
181 122 adantr φ j x y z = m k m j k B j A
182 simprrr φ j x y z = m k m j k B k B
183 180 181 182 4 syl12anc φ j x y z = m k m j k B C
184 179 183 eqeltrd φ j x y z = m k m j k B D
185 184 ex φ j x y z = m k m j k B D
186 185 exlimdvv φ j x y m k z = m k m j k B D
187 172 186 syl5bi φ j x y z j × B D
188 187 rexlimdva φ j x y z j × B D
189 171 188 syl5bi φ z j x y j × B D
190 189 imp φ z j x y j × B D
191 149 163 170 190 fsumsplit φ z j x y j × B D = z j x j × B D + z y × y / j B D
192 191 adantr φ ψ z j x y j × B D = z j x j × B D + z y × y / j B D
193 117 127 192 3eqtr4d φ ψ j x y k B C = z j x y j × B D