Metamath Proof Explorer


Theorem isercolllem3

Description: Lemma for isercoll . (Contributed by Mario Carneiro, 6-Apr-2015)

Ref Expression
Hypotheses isercoll.z ⊢ Z = ℤ ≥ M
isercoll.m ⊢ φ → M ∈ ℤ
isercoll.g ⊢ φ → G : ℕ ⟶ Z
isercoll.i ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k < G ⁡ k + 1
isercoll.0 ⊢ φ ∧ n ∈ Z ∖ ran ⁡ G → F ⁡ n = 0
isercoll.f ⊢ φ ∧ n ∈ Z → F ⁡ n ∈ ℂ
isercoll.h ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → H ⁡ k = F ⁡ G ⁡ k
Assertion isercolllem3 ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → seq M + F ⁡ N = seq 1 + H ⁡ G G -1 M … N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isercoll.z ⊢ Z = ℤ ≥ M
2 isercoll.m ⊢ φ → M ∈ ℤ
3 isercoll.g ⊢ φ → G : ℕ ⟶ Z
4 isercoll.i ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → G ⁡ k < G ⁡ k + 1
5 isercoll.0 ⊢ φ ∧ n ∈ Z ∖ ran ⁡ G → F ⁡ n = 0
6 isercoll.f ⊢ φ ∧ n ∈ Z → F ⁡ n ∈ ℂ
7 isercoll.h ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → H ⁡ k = F ⁡ G ⁡ k
8 addlid ⊢ n ∈ ℂ → 0 + n = n
9 8 adantl ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 ∧ n ∈ ℂ → 0 + n = n
10 addrid ⊢ n ∈ ℂ → n + 0 = n
11 10 adantl ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 ∧ n ∈ ℂ → n + 0 = n
12 addcl ⊢ n ∈ ℂ ∧ k ∈ ℂ → n + k ∈ ℂ
13 12 adantl ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 ∧ n ∈ ℂ ∧ k ∈ ℂ → n + k ∈ ℂ
14 0cnd ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → 0 ∈ ℂ
15 cnvimass ⊢ G -1 M … N ⊆ dom ⁡ G
16 3 adantr ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → G : ℕ ⟶ Z
17 15 16 fssdm ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → G -1 M … N ⊆ ℕ
18 1 2 3 4 isercolllem1 ⊢ φ ∧ G -1 M … N ⊆ ℕ → G ↾ G -1 M … N Isom < , < G -1 M … N G G -1 M … N
19 17 18 syldan ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → G ↾ G -1 M … N Isom < , < G -1 M … N G G -1 M … N
20 1 2 3 4 isercolllem2 ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → 1 … G G -1 M … N = G -1 M … N
21 isoeq4 ⊢ 1 … G G -1 M … N = G -1 M … N → G ↾ G -1 M … N Isom < , < 1 … G G -1 M … N G G -1 M … N ↔ G ↾ G -1 M … N Isom < , < G -1 M … N G G -1 M … N
22 20 21 syl ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → G ↾ G -1 M … N Isom < , < 1 … G G -1 M … N G G -1 M … N ↔ G ↾ G -1 M … N Isom < , < G -1 M … N G G -1 M … N
23 19 22 mpbird ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → G ↾ G -1 M … N Isom < , < 1 … G G -1 M … N G G -1 M … N
24 15 a1i ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → G -1 M … N ⊆ dom ⁡ G
25 sseqin2 ⊢ G -1 M … N ⊆ dom ⁡ G ↔ dom ⁡ G ∩ G -1 M … N = G -1 M … N
26 24 25 sylib ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → dom ⁡ G ∩ G -1 M … N = G -1 M … N
27 1nn ⊢ 1 ∈ ℕ
28 27 a1i ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → 1 ∈ ℕ
29 ffvelcdm ⊢ G : ℕ ⟶ Z ∧ 1 ∈ ℕ → G ⁡ 1 ∈ Z
30 3 27 29 sylancl ⊢ φ → G ⁡ 1 ∈ Z
31 30 1 eleqtrdi ⊢ φ → G ⁡ 1 ∈ ℤ ≥ M
32 31 adantr ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → G ⁡ 1 ∈ ℤ ≥ M
33 simpr ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1
34 elfzuzb ⊢ G ⁡ 1 ∈ M … N ↔ G ⁡ 1 ∈ ℤ ≥ M ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1
35 32 33 34 sylanbrc ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → G ⁡ 1 ∈ M … N
36 ffn ⊢ G : ℕ ⟶ Z → G Fn ℕ
37 elpreima ⊢ G Fn ℕ → 1 ∈ G -1 M … N ↔ 1 ∈ ℕ ∧ G ⁡ 1 ∈ M … N
38 16 36 37 3syl ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → 1 ∈ G -1 M … N ↔ 1 ∈ ℕ ∧ G ⁡ 1 ∈ M … N
39 28 35 38 mpbir2and ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → 1 ∈ G -1 M … N
40 39 ne0d ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → G -1 M … N ≠ ∅
41 26 40 eqnetrd ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → dom ⁡ G ∩ G -1 M … N ≠ ∅
42 imadisj ⊢ G G -1 M … N = ∅ ↔ dom ⁡ G ∩ G -1 M … N = ∅
43 42 necon3bii ⊢ G G -1 M … N ≠ ∅ ↔ dom ⁡ G ∩ G -1 M … N ≠ ∅
44 41 43 sylibr ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → G G -1 M … N ≠ ∅
45 ffun ⊢ G : ℕ ⟶ Z → Fun ⁡ G
46 funimacnv ⊢ Fun ⁡ G → G G -1 M … N = M … N ∩ ran ⁡ G
47 16 45 46 3syl ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → G G -1 M … N = M … N ∩ ran ⁡ G
48 inss1 ⊢ M … N ∩ ran ⁡ G ⊆ M … N
49 47 48 eqsstrdi ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → G G -1 M … N ⊆ M … N
50 simpl ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → φ
51 elfzuz ⊢ n ∈ M … N → n ∈ ℤ ≥ M
52 51 1 eleqtrrdi ⊢ n ∈ M … N → n ∈ Z
53 50 52 6 syl2an ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 ∧ n ∈ M … N → F ⁡ n ∈ ℂ
54 47 difeq2d ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → M … N ∖ G G -1 M … N = M … N ∖ M … N ∩ ran ⁡ G
55 difin ⊢ M … N ∖ M … N ∩ ran ⁡ G = M … N ∖ ran ⁡ G
56 54 55 eqtrdi ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → M … N ∖ G G -1 M … N = M … N ∖ ran ⁡ G
57 52 ssriv ⊢ M … N ⊆ Z
58 ssdif ⊢ M … N ⊆ Z → M … N ∖ ran ⁡ G ⊆ Z ∖ ran ⁡ G
59 57 58 mp1i ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → M … N ∖ ran ⁡ G ⊆ Z ∖ ran ⁡ G
60 56 59 eqsstrd ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → M … N ∖ G G -1 M … N ⊆ Z ∖ ran ⁡ G
61 60 sselda ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 ∧ n ∈ M … N ∖ G G -1 M … N → n ∈ Z ∖ ran ⁡ G
62 5 adantlr ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 ∧ n ∈ Z ∖ ran ⁡ G → F ⁡ n = 0
63 61 62 syldan ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 ∧ n ∈ M … N ∖ G G -1 M … N → F ⁡ n = 0
64 elfznn ⊢ k ∈ 1 … G G -1 M … N → k ∈ ℕ
65 50 64 7 syl2an ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 ∧ k ∈ 1 … G G -1 M … N → H ⁡ k = F ⁡ G ⁡ k
66 20 eleq2d ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → k ∈ 1 … G G -1 M … N ↔ k ∈ G -1 M … N
67 66 biimpa ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 ∧ k ∈ 1 … G G -1 M … N → k ∈ G -1 M … N
68 67 fvresd ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 ∧ k ∈ 1 … G G -1 M … N → G ↾ G -1 M … N ⁡ k = G ⁡ k
69 68 fveq2d ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 ∧ k ∈ 1 … G G -1 M … N → F ⁡ G ↾ G -1 M … N ⁡ k = F ⁡ G ⁡ k
70 65 69 eqtr4d ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 ∧ k ∈ 1 … G G -1 M … N → H ⁡ k = F ⁡ G ↾ G -1 M … N ⁡ k
71 9 11 13 14 23 44 49 53 63 70 seqcoll2 ⊢ φ ∧ N ∈ ℤ ≥ G ⁡ 1 → seq M + F ⁡ N = seq 1 + H ⁡ G G -1 M … N