Metamath Proof Explorer


Theorem eulerpartlemsv3

Description: Lemma for eulerpart . Value of the sum of a finite partition A (Contributed by Thierry Arnoux, 19-Aug-2018)

Ref Expression
Hypotheses eulerpartlems.r โŠข ๐‘… = { ๐‘“ โˆฃ ( โ—ก ๐‘“ โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin }
eulerpartlems.s โŠข ๐‘† = ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )
Assertion eulerpartlemsv3 ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eulerpartlems.r โŠข ๐‘… = { ๐‘“ โˆฃ ( โ—ก ๐‘“ โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin }
2 eulerpartlems.s โŠข ๐‘† = ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )
3 1 2 eulerpartlemsv1 โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )
4 fzssuz โŠข ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) โŠ† ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
5 nnuz โŠข โ„• = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
6 4 5 sseqtrri โŠข ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) โŠ† โ„•
7 6 a1i โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) โŠ† โ„• )
8 1 2 eulerpartlemelr โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin ) )
9 8 simpld โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 )
10 9 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 )
11 7 sselda โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„• )
12 10 11 ffvelcdmd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„•0 )
13 12 nn0cnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
14 11 nncnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚ )
15 13 14 mulcld โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
16 1 2 eulerpartlems โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘ก โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) + 1 ) ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘ก ) = 0 )
17 16 ralrimiva โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) + 1 ) ) ( ๐ด โ€˜ ๐‘ก ) = 0 )
18 fveqeq2 โŠข ( ๐‘˜ = ๐‘ก โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 โ†” ( ๐ด โ€˜ ๐‘ก ) = 0 ) )
19 18 cbvralvw โŠข ( โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) + 1 ) ) ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 โ†” โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) + 1 ) ) ( ๐ด โ€˜ ๐‘ก ) = 0 )
20 17 19 sylibr โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) + 1 ) ) ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 )
21 1 2 eulerpartlemsf โŠข ๐‘† : ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โŸถ โ„•0
22 21 ffvelcdmi โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„•0 )
23 nndiffz1 โŠข ( ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„•0 โ†’ ( โ„• โˆ– ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) + 1 ) ) )
24 22 23 syl โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( โ„• โˆ– ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) + 1 ) ) )
25 24 raleqdv โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 โ†” โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) + 1 ) ) ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 ) )
26 20 25 mpbird โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 )
27 26 r19.21bi โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 )
28 27 oveq1d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ( 0 ยท ๐‘˜ ) )
29 simpr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) )
30 29 eldifad โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„• )
31 30 nncnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚ )
32 31 mul02d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) ) โ†’ ( 0 ยท ๐‘˜ ) = 0 )
33 28 32 eqtrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = 0 )
34 5 eqimssi โŠข โ„• โŠ† ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
35 34 a1i โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ โ„• โŠ† ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) )
36 7 15 33 35 sumss โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )
37 3 36 eqtr4d โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )