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Theorem stoweidlem17

Description: This lemma proves that the function g (as defined in BrosowskiDeutsh p. 91, at the end of page 91) belongs to the subalgebra. (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017)

Ref Expression
Hypotheses stoweidlem17.1 tφ
stoweidlem17.2 φN
stoweidlem17.3 φX:0NA
stoweidlem17.4 φfAgAtTft+gtA
stoweidlem17.5 φfAgAtTftgtA
stoweidlem17.6 φxtTxA
stoweidlem17.7 φE
stoweidlem17.8 φfAf:T
Assertion stoweidlem17 φtTi=0NEXitA

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 stoweidlem17.1 tφ
2 stoweidlem17.2 φN
3 stoweidlem17.3 φX:0NA
4 stoweidlem17.4 φfAgAtTft+gtA
5 stoweidlem17.5 φfAgAtTftgtA
6 stoweidlem17.6 φxtTxA
7 stoweidlem17.7 φE
8 stoweidlem17.8 φfAf:T
9 2 nnnn0d φN0
10 nn0uz 0=0
11 9 10 eleqtrdi φN0
12 eluzfz2 N0N0N
13 11 12 syl φN0N
14 13 ancli φφN0N
15 eleq1 n=0n0N00N
16 15 anbi2d n=0φn0Nφ00N
17 oveq2 n=00n=00
18 17 sumeq1d n=0i=0nEXit=i=00EXit
19 18 mpteq2dv n=0tTi=0nEXit=tTi=00EXit
20 19 eleq1d n=0tTi=0nEXitAtTi=00EXitA
21 16 20 imbi12d n=0φn0NtTi=0nEXitAφ00NtTi=00EXitA
22 eleq1 n=mn0Nm0N
23 22 anbi2d n=mφn0Nφm0N
24 oveq2 n=m0n=0m
25 24 sumeq1d n=mi=0nEXit=i=0mEXit
26 25 mpteq2dv n=mtTi=0nEXit=tTi=0mEXit
27 26 eleq1d n=mtTi=0nEXitAtTi=0mEXitA
28 23 27 imbi12d n=mφn0NtTi=0nEXitAφm0NtTi=0mEXitA
29 eleq1 n=m+1n0Nm+10N
30 29 anbi2d n=m+1φn0Nφm+10N
31 oveq2 n=m+10n=0m+1
32 31 sumeq1d n=m+1i=0nEXit=i=0m+1EXit
33 32 mpteq2dv n=m+1tTi=0nEXit=tTi=0m+1EXit
34 33 eleq1d n=m+1tTi=0nEXitAtTi=0m+1EXitA
35 30 34 imbi12d n=m+1φn0NtTi=0nEXitAφm+10NtTi=0m+1EXitA
36 eleq1 n=Nn0NN0N
37 36 anbi2d n=Nφn0NφN0N
38 oveq2 n=N0n=0N
39 38 sumeq1d n=Ni=0nEXit=i=0NEXit
40 39 mpteq2dv n=NtTi=0nEXit=tTi=0NEXit
41 40 eleq1d n=NtTi=0nEXitAtTi=0NEXitA
42 37 41 imbi12d n=Nφn0NtTi=0nEXitAφN0NtTi=0NEXitA
43 0z 0
44 fzsn 000=0
45 43 44 ax-mp 00=0
46 45 sumeq1i i=00EXit=i0EXit
47 46 mpteq2i tTi=00EXit=tTi0EXit
48 7 adantr φtTE
49 48 recnd φtTE
50 nnz NN
51 nngt0 N0<N
52 0re 0
53 nnre NN
54 ltle 0N0<N0N
55 52 53 54 sylancr N0<N0N
56 51 55 mpd N0N
57 50 56 jca NN0N
58 2 57 syl φN0N
59 43 eluz1i N0N0N
60 58 59 sylibr φN0
61 eluzfz1 N000N
62 60 61 syl φ00N
63 3 62 ffvelcdmd φX0A
64 feq1 f=X0f:TX0:T
65 64 imbi2d f=X0φf:TφX0:T
66 8 expcom fAφf:T
67 65 66 vtoclga X0AφX0:T
68 63 67 mpcom φX0:T
69 68 ffvelcdmda φtTX0t
70 69 recnd φtTX0t
71 49 70 mulcld φtTEX0t
72 fveq2 i=0Xi=X0
73 72 fveq1d i=0Xit=X0t
74 73 oveq2d i=0EXit=EX0t
75 74 sumsn 0EX0ti0EXit=EX0t
76 43 71 75 sylancr φtTi0EXit=EX0t
77 1 76 mpteq2da φtTi0EXit=tTEX0t
78 47 77 eqtrid φtTi=00EXit=tTEX0t
79 1 5 6 8 7 63 stoweidlem2 φtTEX0tA
80 78 79 eqeltrd φtTi=00EXitA
81 80 adantr φ00NtTi=00EXitA
82 eqidd r=tE=E
83 82 cbvmptv rTE=tTE
84 83 eqcomi tTE=rTE
85 simpr φtTtT
86 84 82 85 48 fvmptd3 φtTtTEt=E
87 86 oveq1d φtTtTEtXm+1t=EXm+1t
88 1 87 mpteq2da φtTtTEtXm+1t=tTEXm+1t
89 88 adantr φm+10NtTtTEtXm+1t=tTEXm+1t
90 3 ffvelcdmda φm+10NXm+1A
91 simpl φm+10Nφ
92 id x=Ex=E
93 92 mpteq2dv x=EtTx=tTE
94 93 eleq1d x=EtTxAtTEA
95 94 imbi2d x=EφtTxAφtTEA
96 6 expcom xφtTxA
97 95 96 vtoclga EφtTEA
98 7 97 mpcom φtTEA
99 98 adantr φm+10NtTEA
100 fveq1 g=Xm+1gt=Xm+1t
101 100 oveq2d g=Xm+1tTEtgt=tTEtXm+1t
102 101 mpteq2dv g=Xm+1tTtTEtgt=tTtTEtXm+1t
103 102 eleq1d g=Xm+1tTtTEtgtAtTtTEtXm+1tA
104 103 imbi2d g=Xm+1φtTEAtTtTEtgtAφtTEAtTtTEtXm+1tA
105 83 eleq1i rTEAtTEA
106 fveq1 f=rTEft=rTEt
107 83 fveq1i rTEt=tTEt
108 106 107 eqtrdi f=rTEft=tTEt
109 108 oveq1d f=rTEftgt=tTEtgt
110 109 mpteq2dv f=rTEtTftgt=tTtTEtgt
111 110 eleq1d f=rTEtTftgtAtTtTEtgtA
112 111 imbi2d f=rTEφgAtTftgtAφgAtTtTEtgtA
113 5 3com12 fAφgAtTftgtA
114 113 3expib fAφgAtTftgtA
115 112 114 vtoclga rTEAφgAtTtTEtgtA
116 105 115 sylbir tTEAφgAtTtTEtgtA
117 116 3impib tTEAφgAtTtTEtgtA
118 117 3com13 gAφtTEAtTtTEtgtA
119 118 3expib gAφtTEAtTtTEtgtA
120 104 119 vtoclga Xm+1AφtTEAtTtTEtXm+1tA
121 120 3impib Xm+1AφtTEAtTtTEtXm+1tA
122 90 91 99 121 syl3anc φm+10NtTtTEtXm+1tA
123 89 122 eqeltrrd φm+10NtTEXm+1tA
124 123 ad2antll m0φm0NtTi=0mEXitAm0φm+10NtTEXm+1tA
125 simprrl m0φm0NtTi=0mEXitAm0φm+10Nφ
126 simpl m0φm+10Nm0
127 simprl m0φm+10Nφ
128 2 ad2antrl m0φm+10NN
129 128 nnnn0d m0φm+10NN0
130 nn0re m0m
131 130 adantr m0φm+10Nm
132 peano2nn0 m0m+10
133 132 nn0red m0m+1
134 133 adantr m0φm+10Nm+1
135 2 nnred φN
136 135 ad2antrl m0φm+10NN
137 lep1 mmm+1
138 126 130 137 3syl m0φm+10Nmm+1
139 elfzle2 m+10Nm+1N
140 139 ad2antll m0φm+10Nm+1N
141 131 134 136 138 140 letrd m0φm+10NmN
142 elfz2nn0 m0Nm0N0mN
143 126 129 141 142 syl3anbrc m0φm+10Nm0N
144 126 127 143 jca32 m0φm+10Nm0φm0N
145 144 adantl m0φm0NtTi=0mEXitAm0φm+10Nm0φm0N
146 pm3.31 m0φm0NtTi=0mEXitAm0φm0NtTi=0mEXitA
147 146 adantr m0φm0NtTi=0mEXitAm0φm+10Nm0φm0NtTi=0mEXitA
148 145 147 mpd m0φm0NtTi=0mEXitAm0φm+10NtTi=0mEXitA
149 fveq2 r=tXm+1r=Xm+1t
150 149 oveq2d r=tEXm+1r=EXm+1t
151 150 cbvmptv rTEXm+1r=tTEXm+1t
152 151 eleq1i rTEXm+1rAtTEXm+1tA
153 fveq1 g=rTEXm+1rgt=rTEXm+1rt
154 151 fveq1i rTEXm+1rt=tTEXm+1tt
155 153 154 eqtrdi g=rTEXm+1rgt=tTEXm+1tt
156 155 oveq2d g=rTEXm+1rtTi=0mEXitt+gt=tTi=0mEXitt+tTEXm+1tt
157 156 mpteq2dv g=rTEXm+1rtTtTi=0mEXitt+gt=tTtTi=0mEXitt+tTEXm+1tt
158 157 eleq1d g=rTEXm+1rtTtTi=0mEXitt+gtAtTtTi=0mEXitt+tTEXm+1ttA
159 158 imbi2d g=rTEXm+1rφtTi=0mEXitAtTtTi=0mEXitt+gtAφtTi=0mEXitAtTtTi=0mEXitt+tTEXm+1ttA
160 fveq2 r=tXir=Xit
161 160 oveq2d r=tEXir=EXit
162 161 sumeq2sdv r=ti=0mEXir=i=0mEXit
163 162 cbvmptv rTi=0mEXir=tTi=0mEXit
164 163 eleq1i rTi=0mEXirAtTi=0mEXitA
165 fveq1 f=rTi=0mEXirft=rTi=0mEXirt
166 163 fveq1i rTi=0mEXirt=tTi=0mEXitt
167 165 166 eqtrdi f=rTi=0mEXirft=tTi=0mEXitt
168 167 oveq1d f=rTi=0mEXirft+gt=tTi=0mEXitt+gt
169 168 mpteq2dv f=rTi=0mEXirtTft+gt=tTtTi=0mEXitt+gt
170 169 eleq1d f=rTi=0mEXirtTft+gtAtTtTi=0mEXitt+gtA
171 170 imbi2d f=rTi=0mEXirφgAtTft+gtAφgAtTtTi=0mEXitt+gtA
172 4 3com12 fAφgAtTft+gtA
173 172 3expib fAφgAtTft+gtA
174 171 173 vtoclga rTi=0mEXirAφgAtTtTi=0mEXitt+gtA
175 164 174 sylbir tTi=0mEXitAφgAtTtTi=0mEXitt+gtA
176 175 3impib tTi=0mEXitAφgAtTtTi=0mEXitt+gtA
177 176 3com13 gAφtTi=0mEXitAtTtTi=0mEXitt+gtA
178 177 3expib gAφtTi=0mEXitAtTtTi=0mEXitt+gtA
179 159 178 vtoclga rTEXm+1rAφtTi=0mEXitAtTtTi=0mEXitt+tTEXm+1ttA
180 152 179 sylbir tTEXm+1tAφtTi=0mEXitAtTtTi=0mEXitt+tTEXm+1ttA
181 180 3impib tTEXm+1tAφtTi=0mEXitAtTtTi=0mEXitt+tTEXm+1ttA
182 124 125 148 181 syl3anc m0φm0NtTi=0mEXitAm0φm+10NtTtTi=0mEXitt+tTEXm+1ttA
183 3anass m0φm+10Nm0φm+10N
184 183 biimpri m0φm+10Nm0φm+10N
185 184 adantl m0φm0NtTi=0mEXitAm0φm+10Nm0φm+10N
186 nfv tm0
187 nfv tm+10N
188 186 1 187 nf3an tm0φm+10N
189 simpr m0φm+10NtTtT
190 fzfid m0φm+10NtT0mFin
191 7 3ad2ant2 m0φm+10NE
192 191 adantr m0φm+10NtTE
193 192 adantr m0φm+10NtTi0mE
194 fzelp1 i0mi0m+1
195 194 anim2i m0φm+10NtTi0mm0φm+10NtTi0m+1
196 an32 m0φm+10NtTi0m+1m0φm+10Ni0m+1tT
197 195 196 sylib m0φm+10NtTi0mm0φm+10Ni0m+1tT
198 3 3ad2ant2 m0φm+10NX:0NA
199 198 adantr m0φm+10Ni0m+1X:0NA
200 elfzuz3 m+10NNm+1
201 fzss2 Nm+10m+10N
202 200 201 syl m+10N0m+10N
203 202 sselda m+10Ni0m+1i0N
204 203 3ad2antl3 m0φm+10Ni0m+1i0N
205 199 204 ffvelcdmd m0φm+10Ni0m+1XiA
206 simpl2 m0φm+10Ni0m+1φ
207 feq1 f=Xif:TXi:T
208 207 imbi2d f=Xiφf:TφXi:T
209 208 66 vtoclga XiAφXi:T
210 205 206 209 sylc m0φm+10Ni0m+1Xi:T
211 210 ffvelcdmda m0φm+10Ni0m+1tTXit
212 197 211 syl m0φm+10NtTi0mXit
213 193 212 remulcld m0φm+10NtTi0mEXit
214 190 213 fsumrecl m0φm+10NtTi=0mEXit
215 eqid tTi=0mEXit=tTi=0mEXit
216 215 fvmpt2 tTi=0mEXittTi=0mEXitt=i=0mEXit
217 189 214 216 syl2anc m0φm+10NtTtTi=0mEXitt=i=0mEXit
218 217 oveq1d m0φm+10NtTtTi=0mEXitt+EXm+1t=i=0mEXit+EXm+1t
219 3simpc m0φm+10Nφm+10N
220 219 adantr m0φm+10NtTφm+10N
221 feq1 f=Xm+1f:TXm+1:T
222 221 imbi2d f=Xm+1φf:TφXm+1:T
223 222 66 vtoclga Xm+1AφXm+1:T
224 90 91 223 sylc φm+10NXm+1:T
225 220 224 syl m0φm+10NtTXm+1:T
226 225 189 ffvelcdmd m0φm+10NtTXm+1t
227 192 226 remulcld m0φm+10NtTEXm+1t
228 eqid tTEXm+1t=tTEXm+1t
229 228 fvmpt2 tTEXm+1ttTEXm+1tt=EXm+1t
230 189 227 229 syl2anc m0φm+10NtTtTEXm+1tt=EXm+1t
231 230 oveq2d m0φm+10NtTtTi=0mEXitt+tTEXm+1tt=tTi=0mEXitt+EXm+1t
232 elfzuz m+10Nm+10
233 232 3ad2ant3 m0φm+10Nm+10
234 233 adantr m0φm+10NtTm+10
235 192 adantr m0φm+10NtTi0m+1E
236 211 an32s m0φm+10NtTi0m+1Xit
237 remulcl EXitEXit
238 237 recnd EXitEXit
239 235 236 238 syl2anc m0φm+10NtTi0m+1EXit
240 fveq2 i=m+1Xi=Xm+1
241 240 fveq1d i=m+1Xit=Xm+1t
242 241 oveq2d i=m+1EXit=EXm+1t
243 234 239 242 fsumm1 m0φm+10NtTi=0m+1EXit=i=0m+1-1EXit+EXm+1t
244 nn0cn m0m
245 244 3ad2ant1 m0φm+10Nm
246 245 adantr m0φm+10NtTm
247 1cnd m0φm+10NtT1
248 246 247 pncand m0φm+10NtTm+1-1=m
249 248 oveq2d m0φm+10NtT0m+1-1=0m
250 249 sumeq1d m0φm+10NtTi=0m+1-1EXit=i=0mEXit
251 250 oveq1d m0φm+10NtTi=0m+1-1EXit+EXm+1t=i=0mEXit+EXm+1t
252 243 251 eqtrd m0φm+10NtTi=0m+1EXit=i=0mEXit+EXm+1t
253 218 231 252 3eqtr4rd m0φm+10NtTi=0m+1EXit=tTi=0mEXitt+tTEXm+1tt
254 188 253 mpteq2da m0φm+10NtTi=0m+1EXit=tTtTi=0mEXitt+tTEXm+1tt
255 254 eleq1d m0φm+10NtTi=0m+1EXitAtTtTi=0mEXitt+tTEXm+1ttA
256 185 255 syl m0φm0NtTi=0mEXitAm0φm+10NtTi=0m+1EXitAtTtTi=0mEXitt+tTEXm+1ttA
257 182 256 mpbird m0φm0NtTi=0mEXitAm0φm+10NtTi=0m+1EXitA
258 257 exp32 m0φm0NtTi=0mEXitAm0φm+10NtTi=0m+1EXitA
259 258 pm2.86i m0φm0NtTi=0mEXitAφm+10NtTi=0m+1EXitA
260 21 28 35 42 81 259 nn0ind N0φN0NtTi=0NEXitA
261 9 14 260 sylc φtTi=0NEXitA