Metamath Proof Explorer


Theorem esumdivc

Description: An extended sum divided by a constant. (Contributed by Thierry Arnoux, 6-Jul-2017)

Ref Expression
Hypotheses esumdivc.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐‘‰ )
esumdivc.b โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐ต โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) )
esumdivc.c โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„+ )
Assertion esumdivc ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต /๐‘’ ๐ถ ) = ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ( ๐ต /๐‘’ ๐ถ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 esumdivc.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐‘‰ )
2 esumdivc.b โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐ต โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) )
3 esumdivc.c โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„+ )
4 1red โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„ )
5 3 rpred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ )
6 3 rpne0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โ‰  0 )
7 rexdiv โŠข ( ( 1 โˆˆ โ„ โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ โˆง ๐ถ โ‰  0 ) โ†’ ( 1 /๐‘’ ๐ถ ) = ( 1 / ๐ถ ) )
8 4 5 6 7 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 /๐‘’ ๐ถ ) = ( 1 / ๐ถ ) )
9 ioorp โŠข ( 0 (,) +โˆž ) = โ„+
10 ioossico โŠข ( 0 (,) +โˆž ) โІ ( 0 [,) +โˆž )
11 9 10 eqsstrri โŠข โ„+ โІ ( 0 [,) +โˆž )
12 3 rpreccld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 / ๐ถ ) โˆˆ โ„+ )
13 11 12 sselid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 / ๐ถ ) โˆˆ ( 0 [,) +โˆž ) )
14 8 13 eqeltrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 /๐‘’ ๐ถ ) โˆˆ ( 0 [,) +โˆž ) )
15 1 2 14 esummulc1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต ยทe ( 1 /๐‘’ ๐ถ ) ) = ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ( ๐ต ยทe ( 1 /๐‘’ ๐ถ ) ) )
16 iccssxr โŠข ( 0 [,] +โˆž ) โІ โ„*
17 2 ralrimiva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) )
18 nfcv โŠข โ„ฒ ๐‘˜ ๐ด
19 18 esumcl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) ) โ†’ ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) )
20 1 17 19 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) )
21 16 20 sselid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต โˆˆ โ„* )
22 xdivrec โŠข ( ( ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต โˆˆ โ„* โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ โˆง ๐ถ โ‰  0 ) โ†’ ( ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต /๐‘’ ๐ถ ) = ( ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต ยทe ( 1 /๐‘’ ๐ถ ) ) )
23 21 5 6 22 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต /๐‘’ ๐ถ ) = ( ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต ยทe ( 1 /๐‘’ ๐ถ ) ) )
24 16 2 sselid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„* )
25 5 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ )
26 6 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐ถ โ‰  0 )
27 xdivrec โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„* โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ โˆง ๐ถ โ‰  0 ) โ†’ ( ๐ต /๐‘’ ๐ถ ) = ( ๐ต ยทe ( 1 /๐‘’ ๐ถ ) ) )
28 24 25 26 27 syl3anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐ต /๐‘’ ๐ถ ) = ( ๐ต ยทe ( 1 /๐‘’ ๐ถ ) ) )
29 28 esumeq2dv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ( ๐ต /๐‘’ ๐ถ ) = ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ( ๐ต ยทe ( 1 /๐‘’ ๐ถ ) ) )
30 15 23 29 3eqtr4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ๐ต /๐‘’ ๐ถ ) = ฮฃ* ๐‘˜ โˆˆ ๐ด ( ๐ต /๐‘’ ๐ถ ) )