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Theorem gsummulsubdishift1

Description: Distribute a subtraction over an indexed sum, shift one of the resulting sums, and regroup terms. (Contributed by Thierry Arnoux, 15-Feb-2026)

Ref Expression
Hypotheses gsummulsubdishift.b B = Base R
gsummulsubdishift.p + ˙ = + R
gsummulsubdishift.m - ˙ = - R
gsummulsubdishift.t · ˙ = R
gsummulsubdishift.r φ R Ring
gsummulsubdishift.a φ A B
gsummulsubdishift.c φ C B
gsummulsubdishift.n φ N 0
gsummulsubdishift.d φ D : 0 N B
gsummulsubdishift1.e φ E = D N · ˙ A - ˙ D 0 · ˙ C
gsummulsubdishift1.f φ k 0 ..^ N F = D k · ˙ A - ˙ D k + 1 · ˙ C
Assertion gsummulsubdishift1 φ R D · ˙ A - ˙ C = R k 0 ..^ N F + ˙ E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gsummulsubdishift.b B = Base R
2 gsummulsubdishift.p + ˙ = + R
3 gsummulsubdishift.m - ˙ = - R
4 gsummulsubdishift.t · ˙ = R
5 gsummulsubdishift.r φ R Ring
6 gsummulsubdishift.a φ A B
7 gsummulsubdishift.c φ C B
8 gsummulsubdishift.n φ N 0
9 gsummulsubdishift.d φ D : 0 N B
10 gsummulsubdishift1.e φ E = D N · ˙ A - ˙ D 0 · ˙ C
11 gsummulsubdishift1.f φ k 0 ..^ N F = D k · ˙ A - ˙ D k + 1 · ˙ C
12 5 ringcmnd φ R CMnd
13 fzfid φ 0 N Fin
14 9 ffvelcdmda φ k 0 N D k B
15 14 ralrimiva φ k 0 N D k B
16 1 12 13 15 gsummptcl φ R k = 0 N D k B
17 1 4 3 5 16 6 7 ringsubdi φ R k = 0 N D k · ˙ A - ˙ C = R k = 0 N D k · ˙ A - ˙ R k = 0 N D k · ˙ C
18 nn0uz 0 = 0
19 8 18 eleqtrdi φ N 0
20 fzisfzounsn N 0 0 N = 0 ..^ N N
21 19 20 syl φ 0 N = 0 ..^ N N
22 21 mpteq1d φ k 0 N D k · ˙ A = k 0 ..^ N N D k · ˙ A
23 22 oveq2d φ R k = 0 N D k · ˙ A = R k 0 ..^ N N D k · ˙ A
24 eqid 0 R = 0 R
25 eqid k 0 N D k = k 0 N D k
26 fvexd φ 0 R V
27 25 13 14 26 fsuppmptdm φ finSupp 0 R k 0 N D k
28 1 24 4 5 13 6 14 27 gsummulc1 φ R k = 0 N D k · ˙ A = R k = 0 N D k · ˙ A
29 fzofi 0 ..^ N Fin
30 29 a1i φ 0 ..^ N Fin
31 5 adantr φ k 0 ..^ N R Ring
32 fzossfz 0 ..^ N 0 N
33 32 a1i φ 0 ..^ N 0 N
34 33 sselda φ k 0 ..^ N k 0 N
35 34 14 syldan φ k 0 ..^ N D k B
36 6 adantr φ k 0 ..^ N A B
37 1 4 31 35 36 ringcld φ k 0 ..^ N D k · ˙ A B
38 fzonel ¬ N 0 ..^ N
39 38 a1i φ ¬ N 0 ..^ N
40 nn0fz0 N 0 N 0 N
41 8 40 sylib φ N 0 N
42 9 41 ffvelcdmd φ D N B
43 1 4 5 42 6 ringcld φ D N · ˙ A B
44 fveq2 k = N D k = D N
45 44 oveq1d k = N D k · ˙ A = D N · ˙ A
46 1 2 12 30 37 8 39 43 45 gsumunsn φ R k 0 ..^ N N D k · ˙ A = R k 0 ..^ N D k · ˙ A + ˙ D N · ˙ A
47 23 28 46 3eqtr3d φ R k = 0 N D k · ˙ A = R k 0 ..^ N D k · ˙ A + ˙ D N · ˙ A
48 1 24 4 5 13 7 14 27 gsummulc1 φ R k = 0 N D k · ˙ C = R k = 0 N D k · ˙ C
49 fz0sn0fz1 N 0 0 N = 0 1 N
50 8 49 syl φ 0 N = 0 1 N
51 uncom 1 N 0 = 0 1 N
52 50 51 eqtr4di φ 0 N = 1 N 0
53 52 mpteq1d φ k 0 N D k · ˙ C = k 1 N 0 D k · ˙ C
54 53 oveq2d φ R k = 0 N D k · ˙ C = R k 1 N 0 D k · ˙ C
55 fzfid φ 1 N Fin
56 5 adantr φ k 1 N R Ring
57 fz1ssfz0 1 N 0 N
58 57 a1i φ 1 N 0 N
59 58 sselda φ k 1 N k 0 N
60 59 14 syldan φ k 1 N D k B
61 7 adantr φ k 1 N C B
62 1 4 56 60 61 ringcld φ k 1 N D k · ˙ C B
63 c0ex 0 V
64 63 a1i φ 0 V
65 0nnn ¬ 0
66 elfznn 0 1 N 0
67 65 66 mto ¬ 0 1 N
68 67 a1i φ ¬ 0 1 N
69 0elfz N 0 0 0 N
70 8 69 syl φ 0 0 N
71 9 70 ffvelcdmd φ D 0 B
72 1 4 5 71 7 ringcld φ D 0 · ˙ C B
73 fveq2 k = 0 D k = D 0
74 73 oveq1d k = 0 D k · ˙ C = D 0 · ˙ C
75 1 2 12 55 62 64 68 72 74 gsumunsn φ R k 1 N 0 D k · ˙ C = R k = 1 N D k · ˙ C + ˙ D 0 · ˙ C
76 nfcv _ k D l + 1 · ˙ C
77 fveq2 k = l + 1 D k = D l + 1
78 77 oveq1d k = l + 1 D k · ˙ C = D l + 1 · ˙ C
79 ssidd φ B B
80 8 nn0zd φ N
81 fzoval N 0 ..^ N = 0 N 1
82 80 81 syl φ 0 ..^ N = 0 N 1
83 82 eleq2d φ l 0 ..^ N l 0 N 1
84 83 biimpar φ l 0 N 1 l 0 ..^ N
85 fz0add1fz1 N 0 l 0 ..^ N l + 1 1 N
86 8 84 85 syl2an2r φ l 0 N 1 l + 1 1 N
87 59 elfzelzd φ k 1 N k
88 80 adantr φ k 1 N N
89 simpr φ k 1 N k 1 N
90 elfzm1b k N k 1 N k 1 0 N 1
91 90 biimpa k N k 1 N k 1 0 N 1
92 87 88 89 91 syl21anc φ k 1 N k 1 0 N 1
93 eqcom l + 1 = k k = l + 1
94 elfznn0 l 0 N 1 l 0
95 94 nn0cnd l 0 N 1 l
96 95 adantl φ k 1 N l 0 N 1 l
97 1cnd φ k 1 N l 0 N 1 1
98 87 zcnd φ k 1 N k
99 98 adantr φ k 1 N l 0 N 1 k
100 96 97 99 addlsub φ k 1 N l 0 N 1 l + 1 = k l = k 1
101 93 100 bitr3id φ k 1 N l 0 N 1 k = l + 1 l = k 1
102 92 101 reu6dv φ k 1 N ∃! l 0 N 1 k = l + 1
103 76 1 24 78 12 55 79 62 86 102 gsummptf1o φ R k = 1 N D k · ˙ C = R l = 0 N 1 D l + 1 · ˙ C
104 fvoveq1 l = k D l + 1 = D k + 1
105 104 oveq1d l = k D l + 1 · ˙ C = D k + 1 · ˙ C
106 105 cbvmptv l 0 N 1 D l + 1 · ˙ C = k 0 N 1 D k + 1 · ˙ C
107 82 mpteq1d φ k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C = k 0 N 1 D k + 1 · ˙ C
108 106 107 eqtr4id φ l 0 N 1 D l + 1 · ˙ C = k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C
109 108 oveq2d φ R l = 0 N 1 D l + 1 · ˙ C = R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C
110 103 109 eqtrd φ R k = 1 N D k · ˙ C = R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C
111 110 oveq1d φ R k = 1 N D k · ˙ C + ˙ D 0 · ˙ C = R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C + ˙ D 0 · ˙ C
112 54 75 111 3eqtrd φ R k = 0 N D k · ˙ C = R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C + ˙ D 0 · ˙ C
113 48 112 eqtr3d φ R k = 0 N D k · ˙ C = R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C + ˙ D 0 · ˙ C
114 47 113 oveq12d φ R k = 0 N D k · ˙ A - ˙ R k = 0 N D k · ˙ C = R k 0 ..^ N D k · ˙ A + ˙ D N · ˙ A - ˙ R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C + ˙ D 0 · ˙ C
115 5 ringabld φ R Abel
116 37 ralrimiva φ k 0 ..^ N D k · ˙ A B
117 1 12 30 116 gsummptcl φ R k 0 ..^ N D k · ˙ A B
118 9 adantr φ k 0 ..^ N D : 0 N B
119 fz0add1fz1 N 0 k 0 ..^ N k + 1 1 N
120 8 119 sylan φ k 0 ..^ N k + 1 1 N
121 57 120 sselid φ k 0 ..^ N k + 1 0 N
122 118 121 ffvelcdmd φ k 0 ..^ N D k + 1 B
123 7 adantr φ k 0 ..^ N C B
124 1 4 31 122 123 ringcld φ k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C B
125 124 ralrimiva φ k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C B
126 1 12 30 125 gsummptcl φ R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C B
127 1 2 3 ablsub4 R Abel R k 0 ..^ N D k · ˙ A B D N · ˙ A B R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C B D 0 · ˙ C B R k 0 ..^ N D k · ˙ A + ˙ D N · ˙ A - ˙ R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C + ˙ D 0 · ˙ C = R k 0 ..^ N D k · ˙ A - ˙ R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C + ˙ D N · ˙ A - ˙ D 0 · ˙ C
128 115 117 43 126 72 127 syl122anc φ R k 0 ..^ N D k · ˙ A + ˙ D N · ˙ A - ˙ R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C + ˙ D 0 · ˙ C = R k 0 ..^ N D k · ˙ A - ˙ R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C + ˙ D N · ˙ A - ˙ D 0 · ˙ C
129 17 114 128 3eqtrd φ R k = 0 N D k · ˙ A - ˙ C = R k 0 ..^ N D k · ˙ A - ˙ R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C + ˙ D N · ˙ A - ˙ D 0 · ˙ C
130 9 feqmptd φ D = k 0 N D k
131 130 oveq2d φ R D = R k = 0 N D k
132 131 oveq1d φ R D · ˙ A - ˙ C = R k = 0 N D k · ˙ A - ˙ C
133 11 mpteq2dva φ k 0 ..^ N F = k 0 ..^ N D k · ˙ A - ˙ D k + 1 · ˙ C
134 133 oveq2d φ R k 0 ..^ N F = R k 0 ..^ N D k · ˙ A - ˙ D k + 1 · ˙ C
135 eqid k 0 ..^ N D k · ˙ A = k 0 ..^ N D k · ˙ A
136 eqid k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C = k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C
137 1 3 115 30 37 124 135 136 gsummptfidmsub φ R k 0 ..^ N D k · ˙ A - ˙ D k + 1 · ˙ C = R k 0 ..^ N D k · ˙ A - ˙ R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C
138 134 137 eqtrd φ R k 0 ..^ N F = R k 0 ..^ N D k · ˙ A - ˙ R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C
139 138 10 oveq12d φ R k 0 ..^ N F + ˙ E = R k 0 ..^ N D k · ˙ A - ˙ R k 0 ..^ N D k + 1 · ˙ C + ˙ D N · ˙ A - ˙ D 0 · ˙ C
140 129 132 139 3eqtr4d φ R D · ˙ A - ˙ C = R k 0 ..^ N F + ˙ E