Metamath Proof Explorer


Theorem prodfzo03

Description: A product of three factors, indexed starting with zero. (Contributed by Thierry Arnoux, 14-Dec-2021)

Ref Expression
Hypotheses prodfzo03.1 โŠข ( ๐‘˜ = 0 โ†’ ๐ท = ๐ด )
prodfzo03.2 โŠข ( ๐‘˜ = 1 โ†’ ๐ท = ๐ต )
prodfzo03.3 โŠข ( ๐‘˜ = 2 โ†’ ๐ท = ๐ถ )
prodfzo03.a โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
Assertion prodfzo03 ( ๐œ‘ โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ( ๐ด ยท ( ๐ต ยท ๐ถ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prodfzo03.1 โŠข ( ๐‘˜ = 0 โ†’ ๐ท = ๐ด )
2 prodfzo03.2 โŠข ( ๐‘˜ = 1 โ†’ ๐ท = ๐ต )
3 prodfzo03.3 โŠข ( ๐‘˜ = 2 โ†’ ๐ท = ๐ถ )
4 prodfzo03.a โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
5 fzodisjsn โŠข ( ( 0 ..^ 2 ) โˆฉ { 2 } ) = โˆ…
6 5 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( 0 ..^ 2 ) โˆฉ { 2 } ) = โˆ… )
7 2p1e3 โŠข ( 2 + 1 ) = 3
8 7 oveq2i โŠข ( 0 ..^ ( 2 + 1 ) ) = ( 0 ..^ 3 )
9 2eluzge0 โŠข 2 โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 )
10 fzosplitsn โŠข ( 2 โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 ) โ†’ ( 0 ..^ ( 2 + 1 ) ) = ( ( 0 ..^ 2 ) โˆช { 2 } ) )
11 9 10 ax-mp โŠข ( 0 ..^ ( 2 + 1 ) ) = ( ( 0 ..^ 2 ) โˆช { 2 } )
12 8 11 eqtr3i โŠข ( 0 ..^ 3 ) = ( ( 0 ..^ 2 ) โˆช { 2 } )
13 12 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 0 ..^ 3 ) = ( ( 0 ..^ 2 ) โˆช { 2 } ) )
14 fzofi โŠข ( 0 ..^ 3 ) โˆˆ Fin
15 14 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 0 ..^ 3 ) โˆˆ Fin )
16 6 13 15 4 fprodsplit โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ( โˆ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 2 ) ๐ท ยท โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 2 } ๐ท ) )
17 0ne1 โŠข 0 โ‰  1
18 disjsn2 โŠข ( 0 โ‰  1 โ†’ ( { 0 } โˆฉ { 1 } ) = โˆ… )
19 17 18 mp1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( { 0 } โˆฉ { 1 } ) = โˆ… )
20 fzo0to2pr โŠข ( 0 ..^ 2 ) = { 0 , 1 }
21 df-pr โŠข { 0 , 1 } = ( { 0 } โˆช { 1 } )
22 20 21 eqtri โŠข ( 0 ..^ 2 ) = ( { 0 } โˆช { 1 } )
23 22 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 0 ..^ 2 ) = ( { 0 } โˆช { 1 } ) )
24 fzofi โŠข ( 0 ..^ 2 ) โˆˆ Fin
25 24 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 0 ..^ 2 ) โˆˆ Fin )
26 2z โŠข 2 โˆˆ โ„ค
27 3z โŠข 3 โˆˆ โ„ค
28 2re โŠข 2 โˆˆ โ„
29 3re โŠข 3 โˆˆ โ„
30 2lt3 โŠข 2 < 3
31 28 29 30 ltleii โŠข 2 โ‰ค 3
32 eluz2 โŠข ( 3 โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) โ†” ( 2 โˆˆ โ„ค โˆง 3 โˆˆ โ„ค โˆง 2 โ‰ค 3 ) )
33 26 27 31 32 mpbir3an โŠข 3 โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 )
34 fzoss2 โŠข ( 3 โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) โ†’ ( 0 ..^ 2 ) โŠ† ( 0 ..^ 3 ) )
35 33 34 ax-mp โŠข ( 0 ..^ 2 ) โŠ† ( 0 ..^ 3 )
36 35 sseli โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 2 ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) )
37 36 4 sylan2 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 2 ) ) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
38 19 23 25 37 fprodsplit โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 2 ) ๐ท = ( โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 0 } ๐ท ยท โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 1 } ๐ท ) )
39 38 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 2 ) ๐ท ยท โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 2 } ๐ท ) = ( ( โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 0 } ๐ท ยท โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 1 } ๐ท ) ยท โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 2 } ๐ท ) )
40 16 39 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ( ( โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 0 } ๐ท ยท โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 1 } ๐ท ) ยท โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 2 } ๐ท ) )
41 snfi โŠข { 0 } โˆˆ Fin
42 41 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ { 0 } โˆˆ Fin )
43 velsn โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ { 0 } โ†” ๐‘˜ = 0 )
44 1 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ = 0 ) โ†’ ๐ท = ๐ด )
45 simpr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ) โˆง ๐ท = ๐ด ) โ†’ ๐ท = ๐ด )
46 4 adantr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ) โˆง ๐ท = ๐ด ) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
47 45 46 eqeltrrd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ) โˆง ๐ท = ๐ด ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
48 c0ex โŠข 0 โˆˆ V
49 48 tpid1 โŠข 0 โˆˆ { 0 , 1 , 2 }
50 fzo0to3tp โŠข ( 0 ..^ 3 ) = { 0 , 1 , 2 }
51 49 50 eleqtrri โŠข 0 โˆˆ ( 0 ..^ 3 )
52 eqid โŠข ๐ด = ๐ด
53 1 eqeq1d โŠข ( ๐‘˜ = 0 โ†’ ( ๐ท = ๐ด โ†” ๐ด = ๐ด ) )
54 53 rspcev โŠข ( ( 0 โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) โˆง ๐ด = ๐ด ) โ†’ โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ๐ด )
55 51 52 54 mp2an โŠข โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ๐ด
56 55 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ๐ด )
57 47 56 r19.29a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
58 57 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ = 0 ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
59 44 58 eqeltrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ = 0 ) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
60 43 59 sylan2b โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ { 0 } ) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
61 42 60 fprodcl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 0 } ๐ท โˆˆ โ„‚ )
62 snfi โŠข { 1 } โˆˆ Fin
63 62 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ { 1 } โˆˆ Fin )
64 velsn โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ { 1 } โ†” ๐‘˜ = 1 )
65 2 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ = 1 ) โ†’ ๐ท = ๐ต )
66 simpr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ) โˆง ๐ท = ๐ต ) โ†’ ๐ท = ๐ต )
67 4 adantr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ) โˆง ๐ท = ๐ต ) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
68 66 67 eqeltrrd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ) โˆง ๐ท = ๐ต ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
69 1ex โŠข 1 โˆˆ V
70 69 tpid2 โŠข 1 โˆˆ { 0 , 1 , 2 }
71 70 50 eleqtrri โŠข 1 โˆˆ ( 0 ..^ 3 )
72 eqid โŠข ๐ต = ๐ต
73 2 eqeq1d โŠข ( ๐‘˜ = 1 โ†’ ( ๐ท = ๐ต โ†” ๐ต = ๐ต ) )
74 73 rspcev โŠข ( ( 1 โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) โˆง ๐ต = ๐ต ) โ†’ โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ๐ต )
75 71 72 74 mp2an โŠข โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ๐ต
76 75 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ๐ต )
77 68 76 r19.29a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
78 77 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ = 1 ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
79 65 78 eqeltrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ = 1 ) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
80 64 79 sylan2b โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ { 1 } ) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
81 63 80 fprodcl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 1 } ๐ท โˆˆ โ„‚ )
82 snfi โŠข { 2 } โˆˆ Fin
83 82 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ { 2 } โˆˆ Fin )
84 velsn โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ { 2 } โ†” ๐‘˜ = 2 )
85 3 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ = 2 ) โ†’ ๐ท = ๐ถ )
86 simpr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ) โˆง ๐ท = ๐ถ ) โ†’ ๐ท = ๐ถ )
87 4 adantr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ) โˆง ๐ท = ๐ถ ) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
88 86 87 eqeltrrd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ) โˆง ๐ท = ๐ถ ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚ )
89 2ex โŠข 2 โˆˆ V
90 89 tpid3 โŠข 2 โˆˆ { 0 , 1 , 2 }
91 90 50 eleqtrri โŠข 2 โˆˆ ( 0 ..^ 3 )
92 eqid โŠข ๐ถ = ๐ถ
93 3 eqeq1d โŠข ( ๐‘˜ = 2 โ†’ ( ๐ท = ๐ถ โ†” ๐ถ = ๐ถ ) )
94 93 rspcev โŠข ( ( 2 โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) โˆง ๐ถ = ๐ถ ) โ†’ โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ๐ถ )
95 91 92 94 mp2an โŠข โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ๐ถ
96 95 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ๐ถ )
97 88 96 r19.29a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚ )
98 97 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ = 2 ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚ )
99 85 98 eqeltrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ = 2 ) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
100 84 99 sylan2b โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ { 2 } ) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
101 83 100 fprodcl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 2 } ๐ท โˆˆ โ„‚ )
102 61 81 101 mulassd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 0 } ๐ท ยท โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 1 } ๐ท ) ยท โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 2 } ๐ท ) = ( โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 0 } ๐ท ยท ( โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 1 } ๐ท ยท โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 2 } ๐ท ) ) )
103 0nn0 โŠข 0 โˆˆ โ„•0
104 103 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ โ„•0 )
105 1 prodsn โŠข ( ( 0 โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด โˆˆ โ„‚ ) โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 0 } ๐ท = ๐ด )
106 104 57 105 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 0 } ๐ท = ๐ด )
107 1nn0 โŠข 1 โˆˆ โ„•0
108 107 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„•0 )
109 2 prodsn โŠข ( ( 1 โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 1 } ๐ท = ๐ต )
110 108 77 109 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 1 } ๐ท = ๐ต )
111 2nn0 โŠข 2 โˆˆ โ„•0
112 111 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 2 โˆˆ โ„•0 )
113 3 prodsn โŠข ( ( 2 โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„‚ ) โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 2 } ๐ท = ๐ถ )
114 112 97 113 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 2 } ๐ท = ๐ถ )
115 110 114 oveq12d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 1 } ๐ท ยท โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 2 } ๐ท ) = ( ๐ต ยท ๐ถ ) )
116 106 115 oveq12d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 0 } ๐ท ยท ( โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 1 } ๐ท ยท โˆ ๐‘˜ โˆˆ { 2 } ๐ท ) ) = ( ๐ด ยท ( ๐ต ยท ๐ถ ) ) )
117 40 102 116 3eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ..^ 3 ) ๐ท = ( ๐ด ยท ( ๐ต ยท ๐ถ ) ) )