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Theorem fsumcn

Description: A finite sum of functions to complex numbers from a common topological space is continuous. The class expression for B normally contains free variables k and x to index it. (Contributed by NM, 8-Aug-2007) (Revised by Mario Carneiro, 23-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses fsumcn.3 ⊢ K = TopOpen ⁡ ℂ fld
fsumcn.4 ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
fsumcn.5 ⊢ φ → A ∈ Fin
fsumcn.6 ⊢ φ ∧ k ∈ A → x ∈ X ⟼ B ∈ J Cn K
Assertion fsumcn ⊢ φ → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ A B ∈ J Cn K

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fsumcn.3 ⊢ K = TopOpen ⁡ ℂ fld
2 fsumcn.4 ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
3 fsumcn.5 ⊢ φ → A ∈ Fin
4 fsumcn.6 ⊢ φ ∧ k ∈ A → x ∈ X ⟼ B ∈ J Cn K
5 ssid ⊢ A ⊆ A
6 sseq1 ⊢ w = ∅ → w ⊆ A ↔ ∅ ⊆ A
7 sumeq1 ⊢ w = ∅ → ∑ k ∈ w B = ∑ k ∈ ∅ B
8 7 mpteq2dv ⊢ w = ∅ → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B = x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ ∅ B
9 8 eleq1d ⊢ w = ∅ → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B ∈ J Cn K ↔ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ ∅ B ∈ J Cn K
10 6 9 imbi12d ⊢ w = ∅ → w ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B ∈ J Cn K ↔ ∅ ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ ∅ B ∈ J Cn K
11 10 imbi2d ⊢ w = ∅ → φ → w ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B ∈ J Cn K ↔ φ → ∅ ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ ∅ B ∈ J Cn K
12 sseq1 ⊢ w = y → w ⊆ A ↔ y ⊆ A
13 sumeq1 ⊢ w = y → ∑ k ∈ w B = ∑ k ∈ y B
14 13 mpteq2dv ⊢ w = y → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B = x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B
15 14 eleq1d ⊢ w = y → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B ∈ J Cn K ↔ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K
16 12 15 imbi12d ⊢ w = y → w ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B ∈ J Cn K ↔ y ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K
17 16 imbi2d ⊢ w = y → φ → w ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B ∈ J Cn K ↔ φ → y ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K
18 sseq1 ⊢ w = y ∪ z → w ⊆ A ↔ y ∪ z ⊆ A
19 sumeq1 ⊢ w = y ∪ z → ∑ k ∈ w B = ∑ k ∈ y ∪ z B
20 19 mpteq2dv ⊢ w = y ∪ z → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B = x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B
21 20 eleq1d ⊢ w = y ∪ z → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B ∈ J Cn K ↔ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B ∈ J Cn K
22 18 21 imbi12d ⊢ w = y ∪ z → w ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B ∈ J Cn K ↔ y ∪ z ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B ∈ J Cn K
23 22 imbi2d ⊢ w = y ∪ z → φ → w ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B ∈ J Cn K ↔ φ → y ∪ z ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B ∈ J Cn K
24 sseq1 ⊢ w = A → w ⊆ A ↔ A ⊆ A
25 sumeq1 ⊢ w = A → ∑ k ∈ w B = ∑ k ∈ A B
26 25 mpteq2dv ⊢ w = A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B = x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ A B
27 26 eleq1d ⊢ w = A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B ∈ J Cn K ↔ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ A B ∈ J Cn K
28 24 27 imbi12d ⊢ w = A → w ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B ∈ J Cn K ↔ A ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ A B ∈ J Cn K
29 28 imbi2d ⊢ w = A → φ → w ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ w B ∈ J Cn K ↔ φ → A ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ A B ∈ J Cn K
30 sum0 ⊢ ∑ k ∈ ∅ B = 0
31 30 mpteq2i ⊢ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ ∅ B = x ∈ X ⟼ 0
32 1 cnfldtopon ⊢ K ∈ TopOn ⁡ ℂ
33 32 a1i ⊢ φ → K ∈ TopOn ⁡ ℂ
34 0cnd ⊢ φ → 0 ∈ ℂ
35 2 33 34 cnmptc ⊢ φ → x ∈ X ⟼ 0 ∈ J Cn K
36 31 35 eqeltrid ⊢ φ → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ ∅ B ∈ J Cn K
37 36 a1d ⊢ φ → ∅ ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ ∅ B ∈ J Cn K
38 ssun1 ⊢ y ⊆ y ∪ z
39 sstr ⊢ y ⊆ y ∪ z ∧ y ∪ z ⊆ A → y ⊆ A
40 38 39 mpan ⊢ y ∪ z ⊆ A → y ⊆ A
41 40 imim1i ⊢ y ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → y ∪ z ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K
42 simplr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → ¬ z ∈ y
43 disjsn ⊢ y ∩ z = ∅ ↔ ¬ z ∈ y
44 42 43 sylibr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → y ∩ z = ∅
45 eqidd ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → y ∪ z = y ∪ z
46 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → A ∈ Fin
47 simprl ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → y ∪ z ⊆ A
48 46 47 ssfid ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → y ∪ z ∈ Fin
49 simplll ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ∧ k ∈ y ∪ z → φ
50 47 sselda ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ∧ k ∈ y ∪ z → k ∈ A
51 simplrr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ∧ k ∈ y ∪ z → x ∈ X
52 2 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ A → J ∈ TopOn ⁡ X
53 32 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ A → K ∈ TopOn ⁡ ℂ
54 cnf2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ ℂ ∧ x ∈ X ⟼ B ∈ J Cn K → x ∈ X ⟼ B : X ⟶ ℂ
55 52 53 4 54 syl3anc ⊢ φ ∧ k ∈ A → x ∈ X ⟼ B : X ⟶ ℂ
56 eqid ⊢ x ∈ X ⟼ B = x ∈ X ⟼ B
57 56 fmpt ⊢ ∀ x ∈ X B ∈ ℂ ↔ x ∈ X ⟼ B : X ⟶ ℂ
58 55 57 sylibr ⊢ φ ∧ k ∈ A → ∀ x ∈ X B ∈ ℂ
59 rsp ⊢ ∀ x ∈ X B ∈ ℂ → x ∈ X → B ∈ ℂ
60 58 59 syl ⊢ φ ∧ k ∈ A → x ∈ X → B ∈ ℂ
61 60 imp ⊢ φ ∧ k ∈ A ∧ x ∈ X → B ∈ ℂ
62 49 50 51 61 syl21anc ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ∧ k ∈ y ∪ z → B ∈ ℂ
63 44 45 48 62 fsumsplit ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → ∑ k ∈ y ∪ z B = ∑ k ∈ y B + ∑ k ∈ z B
64 simpr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A → y ∪ z ⊆ A
65 64 unssbd ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A → z ⊆ A
66 vex ⊢ z ∈ V
67 66 snss ⊢ z ∈ A ↔ z ⊆ A
68 65 67 sylibr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A → z ∈ A
69 68 adantrr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → z ∈ A
70 60 impancom ⊢ φ ∧ x ∈ X → k ∈ A → B ∈ ℂ
71 70 ralrimiv ⊢ φ ∧ x ∈ X → ∀ k ∈ A B ∈ ℂ
72 71 ad2ant2rl ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → ∀ k ∈ A B ∈ ℂ
73 nfcsb1v ⊢ Ⅎ _ k ⦋ z / k⦌ B
74 73 nfel1 ⊢ Ⅎ k ⦋ z / k⦌ B ∈ ℂ
75 csbeq1a ⊢ k = z → B = ⦋ z / k⦌ B
76 75 eleq1d ⊢ k = z → B ∈ ℂ ↔ ⦋ z / k⦌ B ∈ ℂ
77 74 76 rspc ⊢ z ∈ A → ∀ k ∈ A B ∈ ℂ → ⦋ z / k⦌ B ∈ ℂ
78 69 72 77 sylc ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → ⦋ z / k⦌ B ∈ ℂ
79 sumsns ⊢ z ∈ A ∧ ⦋ z / k⦌ B ∈ ℂ → ∑ k ∈ z B = ⦋ z / k⦌ B
80 69 78 79 syl2anc ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → ∑ k ∈ z B = ⦋ z / k⦌ B
81 80 oveq2d ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → ∑ k ∈ y B + ∑ k ∈ z B = ∑ k ∈ y B + ⦋ z / k⦌ B
82 63 81 eqtrd ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → ∑ k ∈ y ∪ z B = ∑ k ∈ y B + ⦋ z / k⦌ B
83 82 anassrs ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X → ∑ k ∈ y ∪ z B = ∑ k ∈ y B + ⦋ z / k⦌ B
84 83 mpteq2dva ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B = x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B + ⦋ z / k⦌ B
85 84 adantrr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B = x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B + ⦋ z / k⦌ B
86 nfcv ⊢ Ⅎ _ w ∑ k ∈ y B + ⦋ z / k⦌ B
87 nfcv ⊢ Ⅎ _ x y
88 nfcsb1v ⊢ Ⅎ _ x ⦋ w / x⦌ B
89 87 88 nfsum ⊢ Ⅎ _ x ∑ k ∈ y ⦋ w / x⦌ B
90 nfcv ⊢ Ⅎ _ x +
91 nfcv ⊢ Ⅎ _ x z
92 91 88 nfcsbw ⊢ Ⅎ _ x ⦋ z / k⦌ ⦋ w / x⦌ B
93 89 90 92 nfov ⊢ Ⅎ _ x ∑ k ∈ y ⦋ w / x⦌ B + ⦋ z / k⦌ ⦋ w / x⦌ B
94 csbeq1a ⊢ x = w → B = ⦋ w / x⦌ B
95 94 sumeq2sdv ⊢ x = w → ∑ k ∈ y B = ∑ k ∈ y ⦋ w / x⦌ B
96 94 csbeq2dv ⊢ x = w → ⦋ z / k⦌ B = ⦋ z / k⦌ ⦋ w / x⦌ B
97 95 96 oveq12d ⊢ x = w → ∑ k ∈ y B + ⦋ z / k⦌ B = ∑ k ∈ y ⦋ w / x⦌ B + ⦋ z / k⦌ ⦋ w / x⦌ B
98 86 93 97 cbvmpt ⊢ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B + ⦋ z / k⦌ B = w ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ⦋ w / x⦌ B + ⦋ z / k⦌ ⦋ w / x⦌ B
99 85 98 eqtrdi ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B = w ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ⦋ w / x⦌ B + ⦋ z / k⦌ ⦋ w / x⦌ B
100 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → J ∈ TopOn ⁡ X
101 nfcv ⊢ Ⅎ _ w ∑ k ∈ y B
102 101 89 95 cbvmpt ⊢ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B = w ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ⦋ w / x⦌ B
103 simprr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K
104 102 103 eqeltrrid ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → w ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ⦋ w / x⦌ B ∈ J Cn K
105 nfcv ⊢ Ⅎ _ w ⦋ z / k⦌ B
106 105 92 96 cbvmpt ⊢ x ∈ X ⟼ ⦋ z / k⦌ B = w ∈ X ⟼ ⦋ z / k⦌ ⦋ w / x⦌ B
107 68 adantrr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → z ∈ A
108 4 ralrimiva ⊢ φ → ∀ k ∈ A x ∈ X ⟼ B ∈ J Cn K
109 108 ad2antrr ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → ∀ k ∈ A x ∈ X ⟼ B ∈ J Cn K
110 nfcv ⊢ Ⅎ _ k X
111 110 73 nfmpt ⊢ Ⅎ _ k x ∈ X ⟼ ⦋ z / k⦌ B
112 111 nfel1 ⊢ Ⅎ k x ∈ X ⟼ ⦋ z / k⦌ B ∈ J Cn K
113 75 mpteq2dv ⊢ k = z → x ∈ X ⟼ B = x ∈ X ⟼ ⦋ z / k⦌ B
114 113 eleq1d ⊢ k = z → x ∈ X ⟼ B ∈ J Cn K ↔ x ∈ X ⟼ ⦋ z / k⦌ B ∈ J Cn K
115 112 114 rspc ⊢ z ∈ A → ∀ k ∈ A x ∈ X ⟼ B ∈ J Cn K → x ∈ X ⟼ ⦋ z / k⦌ B ∈ J Cn K
116 107 109 115 sylc ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → x ∈ X ⟼ ⦋ z / k⦌ B ∈ J Cn K
117 106 116 eqeltrrid ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → w ∈ X ⟼ ⦋ z / k⦌ ⦋ w / x⦌ B ∈ J Cn K
118 1 addcn ⊢ + ∈ K × t K Cn K
119 118 a1i ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → + ∈ K × t K Cn K
120 100 104 117 119 cnmpt12f ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → w ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ⦋ w / x⦌ B + ⦋ z / k⦌ ⦋ w / x⦌ B ∈ J Cn K
121 99 120 eqeltrd ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y ∧ y ∪ z ⊆ A ∧ x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B ∈ J Cn K
122 121 exp32 ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y → y ∪ z ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B ∈ J Cn K
123 122 a2d ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y → y ∪ z ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → y ∪ z ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B ∈ J Cn K
124 41 123 syl5 ⊢ φ ∧ ¬ z ∈ y → y ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → y ∪ z ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B ∈ J Cn K
125 124 expcom ⊢ ¬ z ∈ y → φ → y ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → y ∪ z ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B ∈ J Cn K
126 125 adantl ⊢ y ∈ Fin ∧ ¬ z ∈ y → φ → y ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → y ∪ z ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B ∈ J Cn K
127 126 a2d ⊢ y ∈ Fin ∧ ¬ z ∈ y → φ → y ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y B ∈ J Cn K → φ → y ∪ z ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ y ∪ z B ∈ J Cn K
128 11 17 23 29 37 127 findcard2s ⊢ A ∈ Fin → φ → A ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ A B ∈ J Cn K
129 3 128 mpcom ⊢ φ → A ⊆ A → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ A B ∈ J Cn K
130 5 129 mpi ⊢ φ → x ∈ X ⟼ ∑ k ∈ A B ∈ J Cn K