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Theorem gsummpt2d

Description: Express a finite sum over a two-dimensional range as a double sum. See also gsum2d . (Contributed by Thierry Arnoux, 27-Apr-2020)

Ref Expression
Hypotheses gsummpt2d.c _ z C
gsummpt2d.0 y φ
gsummpt2d.b B = Base W
gsummpt2d.1 x = y z C = D
gsummpt2d.r φ Rel A
gsummpt2d.2 φ A Fin
gsummpt2d.m φ W CMnd
gsummpt2d.3 φ x A C B
Assertion gsummpt2d φ W x A C = W y dom A W z A y D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gsummpt2d.c _ z C
2 gsummpt2d.0 y φ
3 gsummpt2d.b B = Base W
4 gsummpt2d.1 x = y z C = D
5 gsummpt2d.r φ Rel A
6 gsummpt2d.2 φ A Fin
7 gsummpt2d.m φ W CMnd
8 gsummpt2d.3 φ x A C B
9 eqid 0 W = 0 W
10 6 dmexd φ dom A V
11 1stdm Rel A x A 1 st x dom A
12 5 11 sylan φ x A 1 st x dom A
13 fo1st 1 st : V onto V
14 fofn 1 st : V onto V 1 st Fn V
15 dffn5 1 st Fn V 1 st = x V 1 st x
16 15 biimpi 1 st Fn V 1 st = x V 1 st x
17 13 14 16 mp2b 1 st = x V 1 st x
18 17 reseq1i 1 st A = x V 1 st x A
19 ssv A V
20 resmpt A V x V 1 st x A = x A 1 st x
21 19 20 ax-mp x V 1 st x A = x A 1 st x
22 18 21 eqtri 1 st A = x A 1 st x
23 3 9 7 6 10 8 12 22 gsummpt2co φ W x A C = W y dom A W x 1 st A -1 y C
24 7 adantr φ y dom A W CMnd
25 6 adantr φ y dom A A Fin
26 imaexg A Fin A y V
27 25 26 syl φ y dom A A y V
28 4 adantl φ y dom A z A y x A x = y z C = D
29 simp-4l φ y dom A z A y x A x = y z φ
30 simplr φ y dom A z A y x A x = y z x A
31 29 30 8 syl2anc φ y dom A z A y x A x = y z C B
32 28 31 eqeltrrd φ y dom A z A y x A x = y z D B
33 vex y V
34 vex z V
35 33 34 elimasn z A y y z A
36 35 biimpi z A y y z A
37 36 adantl φ y dom A z A y y z A
38 simpr φ y dom A z A y x = y z x = y z
39 38 eqeq1d φ y dom A z A y x = y z x = y z y z = y z
40 eqidd φ y dom A z A y y z = y z
41 37 39 40 rspcedvd φ y dom A z A y x A x = y z
42 32 41 r19.29a φ y dom A z A y D B
43 42 fmpttd φ y dom A z A y D : A y B
44 eqid z A y D = z A y D
45 imafi2 A Fin A y Fin
46 6 45 syl φ A y Fin
47 46 adantr φ y dom A A y Fin
48 fvex 0 W V
49 48 a1i φ y dom A 0 W V
50 44 47 42 49 fsuppmptdm φ y dom A finSupp 0 W z A y D
51 2ndconst y dom A 2 nd y × A y : y × A y 1-1 onto A y
52 51 adantl φ y dom A 2 nd y × A y : y × A y 1-1 onto A y
53 1stpreimas Rel A y dom A 1 st A -1 y = y × A y
54 5 53 sylan φ y dom A 1 st A -1 y = y × A y
55 54 reseq2d φ y dom A 2 nd 1 st A -1 y = 2 nd y × A y
56 55 f1oeq1d φ y dom A 2 nd 1 st A -1 y : y × A y 1-1 onto A y 2 nd y × A y : y × A y 1-1 onto A y
57 52 56 mpbird φ y dom A 2 nd 1 st A -1 y : y × A y 1-1 onto A y
58 3 9 24 27 43 50 57 gsumf1o φ y dom A W z A y D = W z A y D 2 nd 1 st A -1 y
59 simpr φ y dom A x 1 st A -1 y x 1 st A -1 y
60 54 adantr φ y dom A x 1 st A -1 y 1 st A -1 y = y × A y
61 59 60 eleqtrd φ y dom A x 1 st A -1 y x y × A y
62 xp2nd x y × A y 2 nd x A y
63 61 62 syl φ y dom A x 1 st A -1 y 2 nd x A y
64 63 ralrimiva φ y dom A x 1 st A -1 y 2 nd x A y
65 fo2nd 2 nd : V onto V
66 fofn 2 nd : V onto V 2 nd Fn V
67 dffn5 2 nd Fn V 2 nd = x V 2 nd x
68 67 biimpi 2 nd Fn V 2 nd = x V 2 nd x
69 65 66 68 mp2b 2 nd = x V 2 nd x
70 69 reseq1i 2 nd 1 st A -1 y = x V 2 nd x 1 st A -1 y
71 ssv 1 st A -1 y V
72 resmpt 1 st A -1 y V x V 2 nd x 1 st A -1 y = x 1 st A -1 y 2 nd x
73 71 72 ax-mp x V 2 nd x 1 st A -1 y = x 1 st A -1 y 2 nd x
74 70 73 eqtri 2 nd 1 st A -1 y = x 1 st A -1 y 2 nd x
75 74 a1i φ y dom A 2 nd 1 st A -1 y = x 1 st A -1 y 2 nd x
76 eqidd φ y dom A z A y D = z A y D
77 64 75 76 fmptcos φ y dom A z A y D 2 nd 1 st A -1 y = x 1 st A -1 y 2 nd x / z D
78 nfv z φ y dom A x 1 st A -1 y
79 1 a1i φ y dom A x 1 st A -1 y _ z C
80 61 adantr φ y dom A x 1 st A -1 y z = 2 nd x x y × A y
81 xp1st x y × A y 1 st x y
82 80 81 syl φ y dom A x 1 st A -1 y z = 2 nd x 1 st x y
83 fvex 1 st x V
84 83 elsn 1 st x y 1 st x = y
85 82 84 sylib φ y dom A x 1 st A -1 y z = 2 nd x 1 st x = y
86 simpr φ y dom A x 1 st A -1 y z = 2 nd x z = 2 nd x
87 86 eqcomd φ y dom A x 1 st A -1 y z = 2 nd x 2 nd x = z
88 eqopi x y × A y 1 st x = y 2 nd x = z x = y z
89 80 85 87 88 syl12anc φ y dom A x 1 st A -1 y z = 2 nd x x = y z
90 89 4 syl φ y dom A x 1 st A -1 y z = 2 nd x C = D
91 90 eqcomd φ y dom A x 1 st A -1 y z = 2 nd x D = C
92 78 79 63 91 csbiedf φ y dom A x 1 st A -1 y 2 nd x / z D = C
93 92 mpteq2dva φ y dom A x 1 st A -1 y 2 nd x / z D = x 1 st A -1 y C
94 77 93 eqtrd φ y dom A z A y D 2 nd 1 st A -1 y = x 1 st A -1 y C
95 94 oveq2d φ y dom A W z A y D 2 nd 1 st A -1 y = W x 1 st A -1 y C
96 58 95 eqtr2d φ y dom A W x 1 st A -1 y C = W z A y D
97 2 96 mpteq2da φ y dom A W x 1 st A -1 y C = y dom A W z A y D
98 97 oveq2d φ W y dom A W x 1 st A -1 y C = W y dom A W z A y D
99 23 98 eqtrd φ W x A C = W y dom A W z A y D