Metamath Proof Explorer


Theorem gsumnunsn

Description: Closure of a group sum in a non-commutative monoid. (Contributed by Thierry Arnoux, 8-Oct-2018)

Ref Expression
Hypotheses gsumncl.k ⊢ K = Base M
gsumncl.w ⊢ φ → M ∈ Mnd
gsumncl.p ⊢ φ → P ∈ ℤ ≥ N
gsumncl.b ⊢ φ ∧ k ∈ N … P → B ∈ K
gsumnunsn.a ⊢ + ˙ = + M
gsumnunsn.l ⊢ φ → C ∈ K
gsumnunsn.c ⊢ φ ∧ k = P + 1 → B = C
Assertion gsumnunsn ⊢ φ → ∑ M k = N P + 1 B = ∑ M k = N P B + ˙ C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gsumncl.k ⊢ K = Base M
2 gsumncl.w ⊢ φ → M ∈ Mnd
3 gsumncl.p ⊢ φ → P ∈ ℤ ≥ N
4 gsumncl.b ⊢ φ ∧ k ∈ N … P → B ∈ K
5 gsumnunsn.a ⊢ + ˙ = + M
6 gsumnunsn.l ⊢ φ → C ∈ K
7 gsumnunsn.c ⊢ φ ∧ k = P + 1 → B = C
8 seqp1 ⊢ P ∈ ℤ ≥ N → seq N + ˙ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P + 1 = seq N + ˙ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P + ˙ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P + 1
9 3 8 syl ⊢ φ → seq N + ˙ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P + 1 = seq N + ˙ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P + ˙ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P + 1
10 peano2uz ⊢ P ∈ ℤ ≥ N → P + 1 ∈ ℤ ≥ N
11 3 10 syl ⊢ φ → P + 1 ∈ ℤ ≥ N
12 4 adantlr ⊢ φ ∧ k ∈ N … P + 1 ∧ k ∈ N … P → B ∈ K
13 7 adantlr ⊢ φ ∧ k ∈ N … P + 1 ∧ k = P + 1 → B = C
14 6 ad2antrr ⊢ φ ∧ k ∈ N … P + 1 ∧ k = P + 1 → C ∈ K
15 13 14 eqeltrd ⊢ φ ∧ k ∈ N … P + 1 ∧ k = P + 1 → B ∈ K
16 elfzp1 ⊢ P ∈ ℤ ≥ N → k ∈ N … P + 1 ↔ k ∈ N … P ∨ k = P + 1
17 3 16 syl ⊢ φ → k ∈ N … P + 1 ↔ k ∈ N … P ∨ k = P + 1
18 17 biimpa ⊢ φ ∧ k ∈ N … P + 1 → k ∈ N … P ∨ k = P + 1
19 12 15 18 mpjaodan ⊢ φ ∧ k ∈ N … P + 1 → B ∈ K
20 19 fmpttd ⊢ φ → k ∈ N … P + 1 ⟼ B : N … P + 1 ⟶ K
21 1 5 2 11 20 gsumval2 ⊢ φ → ∑ M k = N P + 1 B = seq N + ˙ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P + 1
22 4 fmpttd ⊢ φ → k ∈ N … P ⟼ B : N … P ⟶ K
23 1 5 2 3 22 gsumval2 ⊢ φ → ∑ M k = N P B = seq N + ˙ k ∈ N … P ⟼ B ⁡ P
24 fvres ⊢ i ∈ N … P → k ∈ N … P + 1 ⟼ B ↾ N … P ⁡ i = k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ i
25 24 adantl ⊢ φ ∧ i ∈ N … P → k ∈ N … P + 1 ⟼ B ↾ N … P ⁡ i = k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ i
26 fzssp1 ⊢ N … P ⊆ N … P + 1
27 resmpt ⊢ N … P ⊆ N … P + 1 → k ∈ N … P + 1 ⟼ B ↾ N … P = k ∈ N … P ⟼ B
28 26 27 ax-mp ⊢ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ↾ N … P = k ∈ N … P ⟼ B
29 28 fveq1i ⊢ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ↾ N … P ⁡ i = k ∈ N … P ⟼ B ⁡ i
30 25 29 eqtr3di ⊢ φ ∧ i ∈ N … P → k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ i = k ∈ N … P ⟼ B ⁡ i
31 3 30 seqfveq ⊢ φ → seq N + ˙ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P = seq N + ˙ k ∈ N … P ⟼ B ⁡ P
32 23 31 eqtr4d ⊢ φ → ∑ M k = N P B = seq N + ˙ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P
33 eqidd ⊢ φ → k ∈ N … P + 1 ⟼ B = k ∈ N … P + 1 ⟼ B
34 eluzfz2 ⊢ P + 1 ∈ ℤ ≥ N → P + 1 ∈ N … P + 1
35 11 34 syl ⊢ φ → P + 1 ∈ N … P + 1
36 33 7 35 6 fvmptd ⊢ φ → k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P + 1 = C
37 36 eqcomd ⊢ φ → C = k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P + 1
38 32 37 oveq12d ⊢ φ → ∑ M k = N P B + ˙ C = seq N + ˙ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P + ˙ k ∈ N … P + 1 ⟼ B ⁡ P + 1
39 9 21 38 3eqtr4d ⊢ φ → ∑ M k = N P + 1 B = ∑ M k = N P B + ˙ C