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Theorem tsmsxplem2

Description: Lemma for tsmsxp . (Contributed by Mario Carneiro, 21-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses tsmsxp.b ⊢ B = Base G
tsmsxp.g ⊢ φ → G ∈ CMnd
tsmsxp.2 ⊢ φ → G ∈ TopGrp
tsmsxp.a ⊢ φ → A ∈ V
tsmsxp.c ⊢ φ → C ∈ W
tsmsxp.f ⊢ φ → F : A × C ⟶ B
tsmsxp.h ⊢ φ → H : A ⟶ B
tsmsxp.1 ⊢ φ ∧ j ∈ A → H ⁡ j ∈ G tsums k ∈ C ⟼ j F k
tsmsxp.j ⊢ J = TopOpen ⁡ G
tsmsxp.z ⊢ 0 ˙ = 0 G
tsmsxp.p ⊢ + ˙ = + G
tsmsxp.m ⊢ - ˙ = - G
tsmsxp.l ⊢ φ → L ∈ J
tsmsxp.3 ⊢ φ → 0 ˙ ∈ L
tsmsxp.k ⊢ φ → K ∈ 𝒫 A ∩ Fin
tsmsxp.4 ⊢ φ → ∀ c ∈ S ∀ d ∈ T c + ˙ d ∈ U
tsmsxp.n ⊢ φ → N ∈ 𝒫 C ∩ Fin
tsmsxp.s ⊢ φ → D ⊆ K × N
tsmsxp.x ⊢ φ → ∀ x ∈ K H ⁡ x - ˙ ∑ G F ↾ x × N ∈ L
tsmsxp.5 ⊢ φ → ∑ G F ↾ K × N ∈ S
tsmsxp.6 ⊢ φ → ∀ g ∈ L K ∑ G g ∈ T
Assertion tsmsxplem2 ⊢ φ → ∑ G H ↾ K ∈ U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 tsmsxp.b ⊢ B = Base G
2 tsmsxp.g ⊢ φ → G ∈ CMnd
3 tsmsxp.2 ⊢ φ → G ∈ TopGrp
4 tsmsxp.a ⊢ φ → A ∈ V
5 tsmsxp.c ⊢ φ → C ∈ W
6 tsmsxp.f ⊢ φ → F : A × C ⟶ B
7 tsmsxp.h ⊢ φ → H : A ⟶ B
8 tsmsxp.1 ⊢ φ ∧ j ∈ A → H ⁡ j ∈ G tsums k ∈ C ⟼ j F k
9 tsmsxp.j ⊢ J = TopOpen ⁡ G
10 tsmsxp.z ⊢ 0 ˙ = 0 G
11 tsmsxp.p ⊢ + ˙ = + G
12 tsmsxp.m ⊢ - ˙ = - G
13 tsmsxp.l ⊢ φ → L ∈ J
14 tsmsxp.3 ⊢ φ → 0 ˙ ∈ L
15 tsmsxp.k ⊢ φ → K ∈ 𝒫 A ∩ Fin
16 tsmsxp.4 ⊢ φ → ∀ c ∈ S ∀ d ∈ T c + ˙ d ∈ U
17 tsmsxp.n ⊢ φ → N ∈ 𝒫 C ∩ Fin
18 tsmsxp.s ⊢ φ → D ⊆ K × N
19 tsmsxp.x ⊢ φ → ∀ x ∈ K H ⁡ x - ˙ ∑ G F ↾ x × N ∈ L
20 tsmsxp.5 ⊢ φ → ∑ G F ↾ K × N ∈ S
21 tsmsxp.6 ⊢ φ → ∀ g ∈ L K ∑ G g ∈ T
22 tgpgrp ⊢ G ∈ TopGrp → G ∈ Grp
23 3 22 syl ⊢ φ → G ∈ Grp
24 isabl ⊢ G ∈ Abel ↔ G ∈ Grp ∧ G ∈ CMnd
25 23 2 24 sylanbrc ⊢ φ → G ∈ Abel
26 15 elin2d ⊢ φ → K ∈ Fin
27 17 elin2d ⊢ φ → N ∈ Fin
28 xpfi ⊢ K ∈ Fin ∧ N ∈ Fin → K × N ∈ Fin
29 26 27 28 syl2anc ⊢ φ → K × N ∈ Fin
30 elfpw ⊢ K ∈ 𝒫 A ∩ Fin ↔ K ⊆ A ∧ K ∈ Fin
31 30 simplbi ⊢ K ∈ 𝒫 A ∩ Fin → K ⊆ A
32 15 31 syl ⊢ φ → K ⊆ A
33 elfpw ⊢ N ∈ 𝒫 C ∩ Fin ↔ N ⊆ C ∧ N ∈ Fin
34 33 simplbi ⊢ N ∈ 𝒫 C ∩ Fin → N ⊆ C
35 17 34 syl ⊢ φ → N ⊆ C
36 xpss12 ⊢ K ⊆ A ∧ N ⊆ C → K × N ⊆ A × C
37 32 35 36 syl2anc ⊢ φ → K × N ⊆ A × C
38 6 37 fssresd ⊢ φ → F ↾ K × N : K × N ⟶ B
39 38 29 14 fdmfifsupp ⊢ φ → finSupp 0 ˙⁡ F ↾ K × N
40 1 10 2 29 38 39 gsumcl ⊢ φ → ∑ G F ↾ K × N ∈ B
41 7 32 fssresd ⊢ φ → H ↾ K : K ⟶ B
42 41 26 14 fdmfifsupp ⊢ φ → finSupp 0 ˙⁡ H ↾ K
43 1 10 2 15 41 42 gsumcl ⊢ φ → ∑ G H ↾ K ∈ B
44 1 11 12 ablpncan3 ⊢ G ∈ Abel ∧ ∑ G F ↾ K × N ∈ B ∧ ∑ G H ↾ K ∈ B → ∑ G F ↾ K × N + ˙ ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G F ↾ K × N = ∑ G H ↾ K
45 25 40 43 44 syl12anc ⊢ φ → ∑ G F ↾ K × N + ˙ ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G F ↾ K × N = ∑ G H ↾ K
46 2 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ K → G ∈ CMnd
47 snfi ⊢ y ∈ Fin
48 27 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ K → N ∈ Fin
49 xpfi ⊢ y ∈ Fin ∧ N ∈ Fin → y × N ∈ Fin
50 47 48 49 sylancr ⊢ φ ∧ y ∈ K → y × N ∈ Fin
51 6 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ K → F : A × C ⟶ B
52 32 sselda ⊢ φ ∧ y ∈ K → y ∈ A
53 52 snssd ⊢ φ ∧ y ∈ K → y ⊆ A
54 35 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ K → N ⊆ C
55 xpss12 ⊢ y ⊆ A ∧ N ⊆ C → y × N ⊆ A × C
56 53 54 55 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ K → y × N ⊆ A × C
57 51 56 fssresd ⊢ φ ∧ y ∈ K → F ↾ y × N : y × N ⟶ B
58 10 fvexi ⊢ 0 ˙ ∈ V
59 58 a1i ⊢ φ ∧ y ∈ K → 0 ˙ ∈ V
60 57 50 59 fdmfifsupp ⊢ φ ∧ y ∈ K → finSupp 0 ˙⁡ F ↾ y × N
61 1 10 46 50 57 60 gsumcl ⊢ φ ∧ y ∈ K → ∑ G F ↾ y × N ∈ B
62 61 fmpttd ⊢ φ → y ∈ K ⟼ ∑ G F ↾ y × N : K ⟶ B
63 eqid ⊢ y ∈ K ⟼ ∑ G F ↾ y × N = y ∈ K ⟼ ∑ G F ↾ y × N
64 ovexd ⊢ φ ∧ y ∈ K → ∑ G F ↾ y × N ∈ V
65 63 26 64 14 fsuppmptdm ⊢ φ → finSupp 0 ˙⁡ y ∈ K ⟼ ∑ G F ↾ y × N
66 1 10 12 25 15 41 62 42 65 gsumsub ⊢ φ → ∑ G H ↾ K - ˙ f y ∈ K ⟼ ∑ G F ↾ y × N = ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G y ∈ K ∑ G F ↾ y × N
67 fvexd ⊢ φ ∧ y ∈ K → H ⁡ y ∈ V
68 7 32 feqresmpt ⊢ φ → H ↾ K = y ∈ K ⟼ H ⁡ y
69 eqidd ⊢ φ → y ∈ K ⟼ ∑ G F ↾ y × N = y ∈ K ⟼ ∑ G F ↾ y × N
70 15 67 64 68 69 offval2 ⊢ φ → H ↾ K - ˙ f y ∈ K ⟼ ∑ G F ↾ y × N = y ∈ K ⟼ H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N
71 70 oveq2d ⊢ φ → ∑ G H ↾ K - ˙ f y ∈ K ⟼ ∑ G F ↾ y × N = ∑ G y ∈ K H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N
72 cmnmnd ⊢ G ∈ CMnd → G ∈ Mnd
73 46 72 syl ⊢ φ ∧ y ∈ K → G ∈ Mnd
74 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ K → y ∈ K
75 51 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ K ∧ z ∈ N → F : A × C ⟶ B
76 52 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ K ∧ z ∈ N → y ∈ A
77 54 sselda ⊢ φ ∧ y ∈ K ∧ z ∈ N → z ∈ C
78 75 76 77 fovcdmd ⊢ φ ∧ y ∈ K ∧ z ∈ N → y F z ∈ B
79 78 fmpttd ⊢ φ ∧ y ∈ K → z ∈ N ⟼ y F z : N ⟶ B
80 eqid ⊢ z ∈ N ⟼ y F z = z ∈ N ⟼ y F z
81 ovexd ⊢ φ ∧ y ∈ K ∧ z ∈ N → y F z ∈ V
82 80 48 81 59 fsuppmptdm ⊢ φ ∧ y ∈ K → finSupp 0 ˙⁡ z ∈ N ⟼ y F z
83 1 10 46 48 79 82 gsumcl ⊢ φ ∧ y ∈ K → ∑ G z ∈ N y F z ∈ B
84 velsn ⊢ w ∈ y ↔ w = y
85 ovres ⊢ w ∈ y ∧ z ∈ N → w F ↾ y × N z = w F z
86 84 85 sylanbr ⊢ w = y ∧ z ∈ N → w F ↾ y × N z = w F z
87 oveq1 ⊢ w = y → w F z = y F z
88 87 adantr ⊢ w = y ∧ z ∈ N → w F z = y F z
89 86 88 eqtrd ⊢ w = y ∧ z ∈ N → w F ↾ y × N z = y F z
90 89 mpteq2dva ⊢ w = y → z ∈ N ⟼ w F ↾ y × N z = z ∈ N ⟼ y F z
91 90 oveq2d ⊢ w = y → ∑ G z ∈ N w F ↾ y × N z = ∑ G z ∈ N y F z
92 1 91 gsumsn ⊢ G ∈ Mnd ∧ y ∈ K ∧ ∑ G z ∈ N y F z ∈ B → ∑ G w ∈ y ∑ G z ∈ N w F ↾ y × N z = ∑ G z ∈ N y F z
93 73 74 83 92 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ K → ∑ G w ∈ y ∑ G z ∈ N w F ↾ y × N z = ∑ G z ∈ N y F z
94 47 a1i ⊢ φ ∧ y ∈ K → y ∈ Fin
95 1 10 46 94 48 57 60 gsumxp ⊢ φ ∧ y ∈ K → ∑ G F ↾ y × N = ∑ G w ∈ y ∑ G z ∈ N w F ↾ y × N z
96 ovres ⊢ y ∈ K ∧ z ∈ N → y F ↾ K × N z = y F z
97 96 adantll ⊢ φ ∧ y ∈ K ∧ z ∈ N → y F ↾ K × N z = y F z
98 97 mpteq2dva ⊢ φ ∧ y ∈ K → z ∈ N ⟼ y F ↾ K × N z = z ∈ N ⟼ y F z
99 98 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ K → ∑ G z ∈ N y F ↾ K × N z = ∑ G z ∈ N y F z
100 93 95 99 3eqtr4d ⊢ φ ∧ y ∈ K → ∑ G F ↾ y × N = ∑ G z ∈ N y F ↾ K × N z
101 100 mpteq2dva ⊢ φ → y ∈ K ⟼ ∑ G F ↾ y × N = y ∈ K ⟼ ∑ G z ∈ N y F ↾ K × N z
102 101 oveq2d ⊢ φ → ∑ G y ∈ K ∑ G F ↾ y × N = ∑ G y ∈ K ∑ G z ∈ N y F ↾ K × N z
103 1 10 2 26 27 38 39 gsumxp ⊢ φ → ∑ G F ↾ K × N = ∑ G y ∈ K ∑ G z ∈ N y F ↾ K × N z
104 102 103 eqtr4d ⊢ φ → ∑ G y ∈ K ∑ G F ↾ y × N = ∑ G F ↾ K × N
105 104 oveq2d ⊢ φ → ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G y ∈ K ∑ G F ↾ y × N = ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G F ↾ K × N
106 66 71 105 3eqtr3d ⊢ φ → ∑ G y ∈ K H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N = ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G F ↾ K × N
107 oveq2 ⊢ g = y ∈ K ⟼ H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N → ∑ G g = ∑ G y ∈ K H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N
108 107 eleq1d ⊢ g = y ∈ K ⟼ H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N → ∑ G g ∈ T ↔ ∑ G y ∈ K H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N ∈ T
109 fveq2 ⊢ x = y → H ⁡ x = H ⁡ y
110 sneq ⊢ x = y → x = y
111 110 xpeq1d ⊢ x = y → x × N = y × N
112 111 reseq2d ⊢ x = y → F ↾ x × N = F ↾ y × N
113 112 oveq2d ⊢ x = y → ∑ G F ↾ x × N = ∑ G F ↾ y × N
114 109 113 oveq12d ⊢ x = y → H ⁡ x - ˙ ∑ G F ↾ x × N = H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N
115 114 eleq1d ⊢ x = y → H ⁡ x - ˙ ∑ G F ↾ x × N ∈ L ↔ H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N ∈ L
116 115 rspccva ⊢ ∀ x ∈ K H ⁡ x - ˙ ∑ G F ↾ x × N ∈ L ∧ y ∈ K → H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N ∈ L
117 19 116 sylan ⊢ φ ∧ y ∈ K → H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N ∈ L
118 117 fmpttd ⊢ φ → y ∈ K ⟼ H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N : K ⟶ L
119 13 15 elmapd ⊢ φ → y ∈ K ⟼ H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N ∈ L K ↔ y ∈ K ⟼ H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N : K ⟶ L
120 118 119 mpbird ⊢ φ → y ∈ K ⟼ H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N ∈ L K
121 108 21 120 rspcdva ⊢ φ → ∑ G y ∈ K H ⁡ y - ˙ ∑ G F ↾ y × N ∈ T
122 106 121 eqeltrrd ⊢ φ → ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G F ↾ K × N ∈ T
123 oveq1 ⊢ c = ∑ G F ↾ K × N → c + ˙ d = ∑ G F ↾ K × N + ˙ d
124 123 eleq1d ⊢ c = ∑ G F ↾ K × N → c + ˙ d ∈ U ↔ ∑ G F ↾ K × N + ˙ d ∈ U
125 oveq2 ⊢ d = ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G F ↾ K × N → ∑ G F ↾ K × N + ˙ d = ∑ G F ↾ K × N + ˙ ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G F ↾ K × N
126 125 eleq1d ⊢ d = ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G F ↾ K × N → ∑ G F ↾ K × N + ˙ d ∈ U ↔ ∑ G F ↾ K × N + ˙ ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G F ↾ K × N ∈ U
127 124 126 rspc2va ⊢ ∑ G F ↾ K × N ∈ S ∧ ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G F ↾ K × N ∈ T ∧ ∀ c ∈ S ∀ d ∈ T c + ˙ d ∈ U → ∑ G F ↾ K × N + ˙ ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G F ↾ K × N ∈ U
128 20 122 16 127 syl21anc ⊢ φ → ∑ G F ↾ K × N + ˙ ∑ G H ↾ K - ˙ ∑ G F ↾ K × N ∈ U
129 45 128 eqeltrrd ⊢ φ → ∑ G H ↾ K ∈ U