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Theorem fsumdvds

Description: If every term in a sum is divisible by N , then so is the sum. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses fsumdvds.1 ( 𝜑𝐴 ∈ Fin )
fsumdvds.2 ( 𝜑𝑁 ∈ ℤ )
fsumdvds.3 ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → 𝐵 ∈ ℤ )
fsumdvds.4 ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → 𝑁𝐵 )
Assertion fsumdvds ( 𝜑𝑁 ∥ Σ 𝑘𝐴 𝐵 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fsumdvds.1 ( 𝜑𝐴 ∈ Fin )
2 fsumdvds.2 ( 𝜑𝑁 ∈ ℤ )
3 fsumdvds.3 ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → 𝐵 ∈ ℤ )
4 fsumdvds.4 ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → 𝑁𝐵 )
5 0z 0 ∈ ℤ
6 dvds0 ( 0 ∈ ℤ → 0 ∥ 0 )
7 5 6 mp1i ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) → 0 ∥ 0 )
8 simpr ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) → 𝑁 = 0 )
9 simplr ( ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → 𝑁 = 0 )
10 4 adantlr ( ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → 𝑁𝐵 )
11 9 10 eqbrtrrd ( ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → 0 ∥ 𝐵 )
12 3 adantlr ( ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → 𝐵 ∈ ℤ )
13 0dvds ( 𝐵 ∈ ℤ → ( 0 ∥ 𝐵𝐵 = 0 ) )
14 12 13 syl ( ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → ( 0 ∥ 𝐵𝐵 = 0 ) )
15 11 14 mpbid ( ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → 𝐵 = 0 )
16 15 sumeq2dv ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) → Σ 𝑘𝐴 𝐵 = Σ 𝑘𝐴 0 )
17 1 adantr ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) → 𝐴 ∈ Fin )
18 17 olcd ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) → ( 𝐴 ⊆ ( ℤ ‘ 0 ) ∨ 𝐴 ∈ Fin ) )
19 sumz ( ( 𝐴 ⊆ ( ℤ ‘ 0 ) ∨ 𝐴 ∈ Fin ) → Σ 𝑘𝐴 0 = 0 )
20 18 19 syl ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) → Σ 𝑘𝐴 0 = 0 )
21 16 20 eqtrd ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) → Σ 𝑘𝐴 𝐵 = 0 )
22 7 8 21 3brtr4d ( ( 𝜑𝑁 = 0 ) → 𝑁 ∥ Σ 𝑘𝐴 𝐵 )
23 1 adantr ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) → 𝐴 ∈ Fin )
24 2 adantr ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) → 𝑁 ∈ ℤ )
25 24 zcnd ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) → 𝑁 ∈ ℂ )
26 3 adantlr ( ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → 𝐵 ∈ ℤ )
27 26 zcnd ( ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → 𝐵 ∈ ℂ )
28 simpr ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) → 𝑁 ≠ 0 )
29 23 25 27 28 fsumdivc ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) → ( Σ 𝑘𝐴 𝐵 / 𝑁 ) = Σ 𝑘𝐴 ( 𝐵 / 𝑁 ) )
30 4 adantlr ( ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → 𝑁𝐵 )
31 24 adantr ( ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → 𝑁 ∈ ℤ )
32 simplr ( ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → 𝑁 ≠ 0 )
33 dvdsval2 ( ( 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0 ∧ 𝐵 ∈ ℤ ) → ( 𝑁𝐵 ↔ ( 𝐵 / 𝑁 ) ∈ ℤ ) )
34 31 32 26 33 syl3anc ( ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → ( 𝑁𝐵 ↔ ( 𝐵 / 𝑁 ) ∈ ℤ ) )
35 30 34 mpbid ( ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) ∧ 𝑘𝐴 ) → ( 𝐵 / 𝑁 ) ∈ ℤ )
36 23 35 fsumzcl ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) → Σ 𝑘𝐴 ( 𝐵 / 𝑁 ) ∈ ℤ )
37 29 36 eqeltrd ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) → ( Σ 𝑘𝐴 𝐵 / 𝑁 ) ∈ ℤ )
38 1 3 fsumzcl ( 𝜑 → Σ 𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ )
39 38 adantr ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) → Σ 𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ )
40 dvdsval2 ( ( 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0 ∧ Σ 𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ ) → ( 𝑁 ∥ Σ 𝑘𝐴 𝐵 ↔ ( Σ 𝑘𝐴 𝐵 / 𝑁 ) ∈ ℤ ) )
41 24 28 39 40 syl3anc ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) → ( 𝑁 ∥ Σ 𝑘𝐴 𝐵 ↔ ( Σ 𝑘𝐴 𝐵 / 𝑁 ) ∈ ℤ ) )
42 37 41 mpbird ( ( 𝜑𝑁 ≠ 0 ) → 𝑁 ∥ Σ 𝑘𝐴 𝐵 )
43 22 42 pm2.61dane ( 𝜑𝑁 ∥ Σ 𝑘𝐴 𝐵 )