Metamath Proof Explorer


Theorem gsumval2

Description: Value of the group sum operation over a finite set of sequential integers. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Dec-2014)

Ref Expression
Hypotheses gsumval2.b ⊢ B = Base G
gsumval2.p ⊢ + ˙ = + G
gsumval2.g ⊢ φ → G ∈ V
gsumval2.n ⊢ φ → N ∈ ℤ ≥ M
gsumval2.f ⊢ φ → F : M … N ⟶ B
Assertion gsumval2 ⊢ φ → ∑ G F = seq M + ˙ F ⁡ N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gsumval2.b ⊢ B = Base G
2 gsumval2.p ⊢ + ˙ = + G
3 gsumval2.g ⊢ φ → G ∈ V
4 gsumval2.n ⊢ φ → N ∈ ℤ ≥ M
5 gsumval2.f ⊢ φ → F : M … N ⟶ B
6 eqid ⊢ 0 G = 0 G
7 eqid ⊢ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y = x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y
8 3 adantr ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → G ∈ V
9 ovexd ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → M … N ∈ V
10 5 ffnd ⊢ φ → F Fn M … N
11 10 adantr ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → F Fn M … N
12 simpr ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y
13 df-f ⊢ F : M … N ⟶ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ↔ F Fn M … N ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y
14 11 12 13 sylanbrc ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → F : M … N ⟶ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y
15 1 6 2 7 8 9 14 gsumval1 ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → ∑ G F = 0 G
16 simpl ⊢ x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → x + ˙ y = y
17 16 ralimi ⊢ ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → ∀ y ∈ B x + ˙ y = y
18 17 a1i ⊢ x ∈ B → ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → ∀ y ∈ B x + ˙ y = y
19 18 ss2rabi ⊢ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y
20 fvex ⊢ 0 G ∈ V
21 20 snid ⊢ 0 G ∈ 0 G
22 5 fdmd ⊢ φ → dom ⁡ F = M … N
23 eluzfz1 ⊢ N ∈ ℤ ≥ M → M ∈ M … N
24 ne0i ⊢ M ∈ M … N → M … N ≠ ∅
25 4 23 24 3syl ⊢ φ → M … N ≠ ∅
26 22 25 eqnetrd ⊢ φ → dom ⁡ F ≠ ∅
27 dm0rn0 ⊢ dom ⁡ F = ∅ ↔ ran ⁡ F = ∅
28 27 necon3bii ⊢ dom ⁡ F ≠ ∅ ↔ ran ⁡ F ≠ ∅
29 26 28 sylib ⊢ φ → ran ⁡ F ≠ ∅
30 29 adantr ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → ran ⁡ F ≠ ∅
31 ssn0 ⊢ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ∧ ran ⁡ F ≠ ∅ → x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ≠ ∅
32 12 30 31 syl2anc ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ≠ ∅
33 32 neneqd ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → ¬ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y = ∅
34 1 6 2 7 mgmidsssn0 ⊢ G ∈ V → x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ⊆ 0 G
35 3 34 syl ⊢ φ → x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ⊆ 0 G
36 sssn ⊢ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ⊆ 0 G ↔ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y = ∅ ∨ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y = 0 G
37 35 36 sylib ⊢ φ → x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y = ∅ ∨ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y = 0 G
38 37 orcanai ⊢ φ ∧ ¬ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y = ∅ → x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y = 0 G
39 33 38 syldan ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y = 0 G
40 21 39 eleqtrrid ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → 0 G ∈ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y
41 19 40 sselid ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → 0 G ∈ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y
42 oveq1 ⊢ x = 0 G → x + ˙ y = 0 G + ˙ y
43 42 eqeq1d ⊢ x = 0 G → x + ˙ y = y ↔ 0 G + ˙ y = y
44 43 ralbidv ⊢ x = 0 G → ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ↔ ∀ y ∈ B 0 G + ˙ y = y
45 44 elrab ⊢ 0 G ∈ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ↔ 0 G ∈ B ∧ ∀ y ∈ B 0 G + ˙ y = y
46 oveq2 ⊢ y = 0 G → 0 G + ˙ y = 0 G + ˙ 0 G
47 id ⊢ y = 0 G → y = 0 G
48 46 47 eqeq12d ⊢ y = 0 G → 0 G + ˙ y = y ↔ 0 G + ˙ 0 G = 0 G
49 48 rspcva ⊢ 0 G ∈ B ∧ ∀ y ∈ B 0 G + ˙ y = y → 0 G + ˙ 0 G = 0 G
50 45 49 sylbi ⊢ 0 G ∈ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y → 0 G + ˙ 0 G = 0 G
51 41 50 syl ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → 0 G + ˙ 0 G = 0 G
52 4 adantr ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → N ∈ ℤ ≥ M
53 35 ad2antrr ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ∧ z ∈ M … N → x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ⊆ 0 G
54 14 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ∧ z ∈ M … N → F ⁡ z ∈ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y
55 53 54 sseldd ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ∧ z ∈ M … N → F ⁡ z ∈ 0 G
56 elsni ⊢ F ⁡ z ∈ 0 G → F ⁡ z = 0 G
57 55 56 syl ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y ∧ z ∈ M … N → F ⁡ z = 0 G
58 51 52 57 seqid3 ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → seq M + ˙ F ⁡ N = 0 G
59 15 58 eqtr4d ⊢ φ ∧ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → ∑ G F = seq M + ˙ F ⁡ N
60 3 adantr ⊢ φ ∧ ¬ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → G ∈ V
61 4 adantr ⊢ φ ∧ ¬ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → N ∈ ℤ ≥ M
62 5 adantr ⊢ φ ∧ ¬ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → F : M … N ⟶ B
63 simpr ⊢ φ ∧ ¬ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → ¬ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y
64 1 2 60 61 62 7 63 gsumval2a ⊢ φ ∧ ¬ ran ⁡ F ⊆ x ∈ B | ∀ y ∈ B x + ˙ y = y ∧ y + ˙ x = y → ∑ G F = seq M + ˙ F ⁡ N
65 59 64 pm2.61dan ⊢ φ → ∑ G F = seq M + ˙ F ⁡ N