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Theorem gsumle

Description: A finite sum in an ordered monoid is monotonic. This proof would be much easier in an ordered group, where an inverse element would be available. (Contributed by Thierry Arnoux, 13-Mar-2018)

Ref Expression
Hypotheses gsumle.b B = Base M
gsumle.l ˙ = M
gsumle.m φ M oMnd
gsumle.n φ M CMnd
gsumle.a φ A Fin
gsumle.f φ F : A B
gsumle.g φ G : A B
gsumle.c φ F ˙ f G
Assertion gsumle φ M F ˙ M G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gsumle.b B = Base M
2 gsumle.l ˙ = M
3 gsumle.m φ M oMnd
4 gsumle.n φ M CMnd
5 gsumle.a φ A Fin
6 gsumle.f φ F : A B
7 gsumle.g φ G : A B
8 gsumle.c φ F ˙ f G
9 ssid A A
10 sseq1 a = a A A
11 10 anbi2d a = φ a A φ A
12 reseq2 a = F a = F
13 12 oveq2d a = M F a = M F
14 reseq2 a = G a = G
15 14 oveq2d a = M G a = M G
16 13 15 breq12d a = M F a ˙ M G a M F ˙ M G
17 11 16 imbi12d a = φ a A M F a ˙ M G a φ A M F ˙ M G
18 sseq1 a = e a A e A
19 18 anbi2d a = e φ a A φ e A
20 reseq2 a = e F a = F e
21 20 oveq2d a = e M F a = M F e
22 reseq2 a = e G a = G e
23 22 oveq2d a = e M G a = M G e
24 21 23 breq12d a = e M F a ˙ M G a M F e ˙ M G e
25 19 24 imbi12d a = e φ a A M F a ˙ M G a φ e A M F e ˙ M G e
26 sseq1 a = e y a A e y A
27 26 anbi2d a = e y φ a A φ e y A
28 reseq2 a = e y F a = F e y
29 28 oveq2d a = e y M F a = M F e y
30 reseq2 a = e y G a = G e y
31 30 oveq2d a = e y M G a = M G e y
32 29 31 breq12d a = e y M F a ˙ M G a M F e y ˙ M G e y
33 27 32 imbi12d a = e y φ a A M F a ˙ M G a φ e y A M F e y ˙ M G e y
34 sseq1 a = A a A A A
35 34 anbi2d a = A φ a A φ A A
36 reseq2 a = A F a = F A
37 36 oveq2d a = A M F a = M F A
38 reseq2 a = A G a = G A
39 38 oveq2d a = A M G a = M G A
40 37 39 breq12d a = A M F a ˙ M G a M F A ˙ M G A
41 35 40 imbi12d a = A φ a A M F a ˙ M G a φ A A M F A ˙ M G A
42 omndtos M oMnd M Toset
43 tospos M Toset M Poset
44 3 42 43 3syl φ M Poset
45 res0 F =
46 45 oveq2i M F = M
47 eqid 0 M = 0 M
48 47 gsum0 M = 0 M
49 46 48 eqtri M F = 0 M
50 omndmnd M oMnd M Mnd
51 1 47 mndidcl M Mnd 0 M B
52 3 50 51 3syl φ 0 M B
53 49 52 eqeltrid φ M F B
54 1 2 posref M Poset M F B M F ˙ M F
55 44 53 54 syl2anc φ M F ˙ M F
56 res0 G =
57 45 56 eqtr4i F = G
58 57 oveq2i M F = M G
59 55 58 breqtrdi φ M F ˙ M G
60 59 adantr φ A M F ˙ M G
61 ssun1 e e y
62 sstr2 e e y e y A e A
63 61 62 ax-mp e y A e A
64 63 anim2i φ e y A φ e A
65 64 imim1i φ e A M F e ˙ M G e φ e y A M F e ˙ M G e
66 simplr e Fin ¬ y e φ e y A M F e ˙ M G e φ e y A
67 simpllr e Fin ¬ y e φ e y A M F e ˙ M G e ¬ y e
68 simpr e Fin ¬ y e φ e y A M F e ˙ M G e M F e ˙ M G e
69 eqid + M = + M
70 3 ad3antrrr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e M oMnd
71 7 ad2antrr φ e y A ¬ y e G : A B
72 simplr φ e y A ¬ y e e y A
73 ssun2 y e y
74 vex y V
75 74 snss y e y y e y
76 73 75 mpbir y e y
77 76 a1i φ e y A ¬ y e y e y
78 72 77 sseldd φ e y A ¬ y e y A
79 71 78 ffvelrnd φ e y A ¬ y e G y B
80 79 adantr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e G y B
81 4 ad2antrr φ e y A ¬ y e M CMnd
82 vex e V
83 82 a1i φ e y A ¬ y e e V
84 6 ad2antrr φ e y A ¬ y e F : A B
85 61 72 sstrid φ e y A ¬ y e e A
86 84 85 fssresd φ e y A ¬ y e F e : e B
87 5 ad2antrr φ e y A ¬ y e A Fin
88 fvexd φ e y A ¬ y e 0 M V
89 84 87 88 fdmfifsupp φ e y A ¬ y e finSupp 0 M F
90 89 88 fsuppres φ e y A ¬ y e finSupp 0 M F e
91 1 47 81 83 86 90 gsumcl φ e y A ¬ y e M F e B
92 91 adantr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e M F e B
93 84 78 ffvelrnd φ e y A ¬ y e F y B
94 93 adantr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e F y B
95 71 85 fssresd φ e y A ¬ y e G e : e B
96 ssfi A Fin e A e Fin
97 87 85 96 syl2anc φ e y A ¬ y e e Fin
98 95 97 88 fdmfifsupp φ e y A ¬ y e finSupp 0 M G e
99 1 47 81 83 95 98 gsumcl φ e y A ¬ y e M G e B
100 99 adantr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e M G e B
101 simpr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e M F e ˙ M G e
102 simpll φ e y A ¬ y e φ
103 8 ad2antrr φ e y A ¬ y e F ˙ f G
104 6 ffnd φ F Fn A
105 7 ffnd φ G Fn A
106 inidm A A = A
107 eqidd φ y A F y = F y
108 eqidd φ y A G y = G y
109 104 105 5 5 106 107 108 ofrval φ F ˙ f G y A F y ˙ G y
110 102 103 78 109 syl3anc φ e y A ¬ y e F y ˙ G y
111 110 adantr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e F y ˙ G y
112 81 adantr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e M CMnd
113 1 2 69 70 80 92 94 100 101 111 112 omndadd2d φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e M F e + M F y ˙ M G e + M G y
114 97 adantr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e e Fin
115 6 ad2antrr φ e y A z e F : A B
116 simplr φ e y A z e e y A
117 elun1 z e z e y
118 117 adantl φ e y A z e z e y
119 116 118 sseldd φ e y A z e z A
120 115 119 ffvelrnd φ e y A z e F z B
121 120 ex φ e y A z e F z B
122 121 ad2antrr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e z e F z B
123 122 imp φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e z e F z B
124 74 a1i φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e y V
125 simplr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e ¬ y e
126 fveq2 z = y F z = F y
127 1 69 112 114 123 124 125 94 126 gsumunsn φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e M z e y F z = M z e F z + M F y
128 84 72 feqresmpt φ e y A ¬ y e F e y = z e y F z
129 128 oveq2d φ e y A ¬ y e M F e y = M z e y F z
130 84 85 feqresmpt φ e y A ¬ y e F e = z e F z
131 130 oveq2d φ e y A ¬ y e M F e = M z e F z
132 131 oveq1d φ e y A ¬ y e M F e + M F y = M z e F z + M F y
133 129 132 eqeq12d φ e y A ¬ y e M F e y = M F e + M F y M z e y F z = M z e F z + M F y
134 133 adantr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e M F e y = M F e + M F y M z e y F z = M z e F z + M F y
135 127 134 mpbird φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e M F e y = M F e + M F y
136 7 adantr φ e y A G : A B
137 136 ad2antrr φ e y A ¬ y e z e G : A B
138 119 adantlr φ e y A ¬ y e z e z A
139 137 138 ffvelrnd φ e y A ¬ y e z e G z B
140 74 a1i φ e y A ¬ y e y V
141 simpr φ e y A ¬ y e ¬ y e
142 fveq2 z = y G z = G y
143 1 69 81 97 139 140 141 79 142 gsumunsn φ e y A ¬ y e M z e y G z = M z e G z + M G y
144 simpr φ e y A e y A
145 136 144 feqresmpt φ e y A G e y = z e y G z
146 145 oveq2d φ e y A M G e y = M z e y G z
147 resabs1 e e y G e y e = G e
148 61 147 mp1i φ e y A G e y e = G e
149 63 adantl φ e y A e A
150 136 149 feqresmpt φ e y A G e = z e G z
151 148 150 eqtrd φ e y A G e y e = z e G z
152 151 oveq2d φ e y A M G e y e = M z e G z
153 resabs1 y e y G e y y = G y
154 73 153 mp1i φ e y A G e y y = G y
155 73 144 sstrid φ e y A y A
156 136 155 feqresmpt φ e y A G y = z y G z
157 154 156 eqtrd φ e y A G e y y = z y G z
158 157 oveq2d φ e y A M G e y y = M z y G z
159 3 50 syl φ M Mnd
160 159 adantr φ e y A M Mnd
161 74 a1i φ e y A y V
162 76 a1i φ e y A y e y
163 144 162 sseldd φ e y A y A
164 136 163 ffvelrnd φ e y A G y B
165 142 adantl φ e y A z = y G z = G y
166 1 160 161 164 165 gsumsnd φ e y A M z y G z = G y
167 158 166 eqtrd φ e y A M G e y y = G y
168 152 167 oveq12d φ e y A M G e y e + M M G e y y = M z e G z + M G y
169 146 168 eqeq12d φ e y A M G e y = M G e y e + M M G e y y M z e y G z = M z e G z + M G y
170 169 adantr φ e y A ¬ y e M G e y = M G e y e + M M G e y y M z e y G z = M z e G z + M G y
171 143 170 mpbird φ e y A ¬ y e M G e y = M G e y e + M M G e y y
172 61 147 ax-mp G e y e = G e
173 172 oveq2i M G e y e = M G e
174 73 153 ax-mp G e y y = G y
175 174 oveq2i M G e y y = M G y
176 173 175 oveq12i M G e y e + M M G e y y = M G e + M M G y
177 171 176 eqtrdi φ e y A ¬ y e M G e y = M G e + M M G y
178 73 72 sstrid φ e y A ¬ y e y A
179 71 178 feqresmpt φ e y A ¬ y e G y = x y G x
180 179 oveq2d φ e y A ¬ y e M G y = M x y G x
181 cmnmnd M CMnd M Mnd
182 81 181 syl φ e y A ¬ y e M Mnd
183 fveq2 x = y G x = G y
184 1 183 gsumsn M Mnd y V G y B M x y G x = G y
185 182 140 79 184 syl3anc φ e y A ¬ y e M x y G x = G y
186 180 185 eqtrd φ e y A ¬ y e M G y = G y
187 186 oveq2d φ e y A ¬ y e M G e + M M G y = M G e + M G y
188 177 187 eqtrd φ e y A ¬ y e M G e y = M G e + M G y
189 188 adantr φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e M G e y = M G e + M G y
190 113 135 189 3brtr4d φ e y A ¬ y e M F e ˙ M G e M F e y ˙ M G e y
191 66 67 68 190 syl21anc e Fin ¬ y e φ e y A M F e ˙ M G e M F e y ˙ M G e y
192 191 exp31 e Fin ¬ y e φ e y A M F e ˙ M G e M F e y ˙ M G e y
193 192 a2d e Fin ¬ y e φ e y A M F e ˙ M G e φ e y A M F e y ˙ M G e y
194 65 193 syl5 e Fin ¬ y e φ e A M F e ˙ M G e φ e y A M F e y ˙ M G e y
195 17 25 33 41 60 194 findcard2s A Fin φ A A M F A ˙ M G A
196 195 imp A Fin φ A A M F A ˙ M G A
197 9 196 mpanr2 A Fin φ M F A ˙ M G A
198 5 197 mpancom φ M F A ˙ M G A
199 fnresdm F Fn A F A = F
200 104 199 syl φ F A = F
201 200 oveq2d φ M F A = M F
202 fnresdm G Fn A G A = G
203 105 202 syl φ G A = G
204 203 oveq2d φ M G A = M G
205 198 201 204 3brtr3d φ M F ˙ M G