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Theorem tsmssplit

Description: Split a topological group sum into two parts. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Sep-2015) (Proof shortened by AV, 24-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses tsmssplit.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝐺 )
tsmssplit.p + = ( +g𝐺 )
tsmssplit.1 ( 𝜑𝐺 ∈ CMnd )
tsmssplit.2 ( 𝜑𝐺 ∈ TopMnd )
tsmssplit.a ( 𝜑𝐴𝑉 )
tsmssplit.f ( 𝜑𝐹 : 𝐴𝐵 )
tsmssplit.x ( 𝜑𝑋 ∈ ( 𝐺 tsums ( 𝐹𝐶 ) ) )
tsmssplit.y ( 𝜑𝑌 ∈ ( 𝐺 tsums ( 𝐹𝐷 ) ) )
tsmssplit.i ( 𝜑 → ( 𝐶𝐷 ) = ∅ )
tsmssplit.u ( 𝜑𝐴 = ( 𝐶𝐷 ) )
Assertion tsmssplit ( 𝜑 → ( 𝑋 + 𝑌 ) ∈ ( 𝐺 tsums 𝐹 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 tsmssplit.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝐺 )
2 tsmssplit.p + = ( +g𝐺 )
3 tsmssplit.1 ( 𝜑𝐺 ∈ CMnd )
4 tsmssplit.2 ( 𝜑𝐺 ∈ TopMnd )
5 tsmssplit.a ( 𝜑𝐴𝑉 )
6 tsmssplit.f ( 𝜑𝐹 : 𝐴𝐵 )
7 tsmssplit.x ( 𝜑𝑋 ∈ ( 𝐺 tsums ( 𝐹𝐶 ) ) )
8 tsmssplit.y ( 𝜑𝑌 ∈ ( 𝐺 tsums ( 𝐹𝐷 ) ) )
9 tsmssplit.i ( 𝜑 → ( 𝐶𝐷 ) = ∅ )
10 tsmssplit.u ( 𝜑𝐴 = ( 𝐶𝐷 ) )
11 6 ffvelrnda ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝐵 )
12 cmnmnd ( 𝐺 ∈ CMnd → 𝐺 ∈ Mnd )
13 3 12 syl ( 𝜑𝐺 ∈ Mnd )
14 eqid ( 0g𝐺 ) = ( 0g𝐺 )
15 1 14 mndidcl ( 𝐺 ∈ Mnd → ( 0g𝐺 ) ∈ 𝐵 )
16 13 15 syl ( 𝜑 → ( 0g𝐺 ) ∈ 𝐵 )
17 16 adantr ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → ( 0g𝐺 ) ∈ 𝐵 )
18 11 17 ifcld ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ∈ 𝐵 )
19 18 fmpttd ( 𝜑 → ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) : 𝐴𝐵 )
20 11 17 ifcld ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ∈ 𝐵 )
21 20 fmpttd ( 𝜑 → ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) : 𝐴𝐵 )
22 6 feqmptd ( 𝜑𝐹 = ( 𝑘𝐴 ↦ ( 𝐹𝑘 ) ) )
23 22 reseq1d ( 𝜑 → ( 𝐹𝐶 ) = ( ( 𝑘𝐴 ↦ ( 𝐹𝑘 ) ) ↾ 𝐶 ) )
24 ssun1 𝐶 ⊆ ( 𝐶𝐷 )
25 24 10 sseqtrrid ( 𝜑𝐶𝐴 )
26 iftrue ( 𝑘𝐶 → if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
27 26 mpteq2ia ( 𝑘𝐶 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) = ( 𝑘𝐶 ↦ ( 𝐹𝑘 ) )
28 resmpt ( 𝐶𝐴 → ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ↾ 𝐶 ) = ( 𝑘𝐶 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) )
29 resmpt ( 𝐶𝐴 → ( ( 𝑘𝐴 ↦ ( 𝐹𝑘 ) ) ↾ 𝐶 ) = ( 𝑘𝐶 ↦ ( 𝐹𝑘 ) ) )
30 27 28 29 3eqtr4a ( 𝐶𝐴 → ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ↾ 𝐶 ) = ( ( 𝑘𝐴 ↦ ( 𝐹𝑘 ) ) ↾ 𝐶 ) )
31 25 30 syl ( 𝜑 → ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ↾ 𝐶 ) = ( ( 𝑘𝐴 ↦ ( 𝐹𝑘 ) ) ↾ 𝐶 ) )
32 23 31 eqtr4d ( 𝜑 → ( 𝐹𝐶 ) = ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ↾ 𝐶 ) )
33 32 oveq2d ( 𝜑 → ( 𝐺 tsums ( 𝐹𝐶 ) ) = ( 𝐺 tsums ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ↾ 𝐶 ) ) )
34 tmdtps ( 𝐺 ∈ TopMnd → 𝐺 ∈ TopSp )
35 4 34 syl ( 𝜑𝐺 ∈ TopSp )
36 eldifn ( 𝑘 ∈ ( 𝐴𝐶 ) → ¬ 𝑘𝐶 )
37 36 adantl ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 𝐴𝐶 ) ) → ¬ 𝑘𝐶 )
38 37 iffalsed ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 𝐴𝐶 ) ) → if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) = ( 0g𝐺 ) )
39 38 5 suppss2 ( 𝜑 → ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) supp ( 0g𝐺 ) ) ⊆ 𝐶 )
40 1 14 3 35 5 19 39 tsmsres ( 𝜑 → ( 𝐺 tsums ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ↾ 𝐶 ) ) = ( 𝐺 tsums ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) )
41 33 40 eqtrd ( 𝜑 → ( 𝐺 tsums ( 𝐹𝐶 ) ) = ( 𝐺 tsums ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) )
42 7 41 eleqtrd ( 𝜑𝑋 ∈ ( 𝐺 tsums ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) )
43 22 reseq1d ( 𝜑 → ( 𝐹𝐷 ) = ( ( 𝑘𝐴 ↦ ( 𝐹𝑘 ) ) ↾ 𝐷 ) )
44 ssun2 𝐷 ⊆ ( 𝐶𝐷 )
45 44 10 sseqtrrid ( 𝜑𝐷𝐴 )
46 iftrue ( 𝑘𝐷 → if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
47 46 mpteq2ia ( 𝑘𝐷 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) = ( 𝑘𝐷 ↦ ( 𝐹𝑘 ) )
48 resmpt ( 𝐷𝐴 → ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ↾ 𝐷 ) = ( 𝑘𝐷 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) )
49 resmpt ( 𝐷𝐴 → ( ( 𝑘𝐴 ↦ ( 𝐹𝑘 ) ) ↾ 𝐷 ) = ( 𝑘𝐷 ↦ ( 𝐹𝑘 ) ) )
50 47 48 49 3eqtr4a ( 𝐷𝐴 → ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ↾ 𝐷 ) = ( ( 𝑘𝐴 ↦ ( 𝐹𝑘 ) ) ↾ 𝐷 ) )
51 45 50 syl ( 𝜑 → ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ↾ 𝐷 ) = ( ( 𝑘𝐴 ↦ ( 𝐹𝑘 ) ) ↾ 𝐷 ) )
52 43 51 eqtr4d ( 𝜑 → ( 𝐹𝐷 ) = ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ↾ 𝐷 ) )
53 52 oveq2d ( 𝜑 → ( 𝐺 tsums ( 𝐹𝐷 ) ) = ( 𝐺 tsums ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ↾ 𝐷 ) ) )
54 eldifn ( 𝑘 ∈ ( 𝐴𝐷 ) → ¬ 𝑘𝐷 )
55 54 adantl ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 𝐴𝐷 ) ) → ¬ 𝑘𝐷 )
56 55 iffalsed ( ( 𝜑𝑘 ∈ ( 𝐴𝐷 ) ) → if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) = ( 0g𝐺 ) )
57 56 5 suppss2 ( 𝜑 → ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) supp ( 0g𝐺 ) ) ⊆ 𝐷 )
58 1 14 3 35 5 21 57 tsmsres ( 𝜑 → ( 𝐺 tsums ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ↾ 𝐷 ) ) = ( 𝐺 tsums ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) )
59 53 58 eqtrd ( 𝜑 → ( 𝐺 tsums ( 𝐹𝐷 ) ) = ( 𝐺 tsums ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) )
60 8 59 eleqtrd ( 𝜑𝑌 ∈ ( 𝐺 tsums ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) )
61 1 2 3 4 5 19 21 42 60 tsmsadd ( 𝜑 → ( 𝑋 + 𝑌 ) ∈ ( 𝐺 tsums ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ∘f + ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) ) )
62 26 adantl ( ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) ∧ 𝑘𝐶 ) → if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
63 noel ¬ 𝑘 ∈ ∅
64 eleq2 ( ( 𝐶𝐷 ) = ∅ → ( 𝑘 ∈ ( 𝐶𝐷 ) ↔ 𝑘 ∈ ∅ ) )
65 63 64 mtbiri ( ( 𝐶𝐷 ) = ∅ → ¬ 𝑘 ∈ ( 𝐶𝐷 ) )
66 9 65 syl ( 𝜑 → ¬ 𝑘 ∈ ( 𝐶𝐷 ) )
67 66 adantr ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → ¬ 𝑘 ∈ ( 𝐶𝐷 ) )
68 elin ( 𝑘 ∈ ( 𝐶𝐷 ) ↔ ( 𝑘𝐶𝑘𝐷 ) )
69 67 68 sylnib ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → ¬ ( 𝑘𝐶𝑘𝐷 ) )
70 imnan ( ( 𝑘𝐶 → ¬ 𝑘𝐷 ) ↔ ¬ ( 𝑘𝐶𝑘𝐷 ) )
71 69 70 sylibr ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → ( 𝑘𝐶 → ¬ 𝑘𝐷 ) )
72 71 imp ( ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) ∧ 𝑘𝐶 ) → ¬ 𝑘𝐷 )
73 72 iffalsed ( ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) ∧ 𝑘𝐶 ) → if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) = ( 0g𝐺 ) )
74 62 73 oveq12d ( ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) ∧ 𝑘𝐶 ) → ( if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) + if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) = ( ( 𝐹𝑘 ) + ( 0g𝐺 ) ) )
75 1 2 14 mndrid ( ( 𝐺 ∈ Mnd ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝐵 ) → ( ( 𝐹𝑘 ) + ( 0g𝐺 ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
76 13 11 75 syl2an2r ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → ( ( 𝐹𝑘 ) + ( 0g𝐺 ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
77 76 adantr ( ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) ∧ 𝑘𝐶 ) → ( ( 𝐹𝑘 ) + ( 0g𝐺 ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
78 74 77 eqtrd ( ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) ∧ 𝑘𝐶 ) → ( if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) + if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
79 71 con2d ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → ( 𝑘𝐷 → ¬ 𝑘𝐶 ) )
80 79 imp ( ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) ∧ 𝑘𝐷 ) → ¬ 𝑘𝐶 )
81 80 iffalsed ( ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) ∧ 𝑘𝐷 ) → if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) = ( 0g𝐺 ) )
82 46 adantl ( ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) ∧ 𝑘𝐷 ) → if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
83 81 82 oveq12d ( ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) ∧ 𝑘𝐷 ) → ( if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) + if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) = ( ( 0g𝐺 ) + ( 𝐹𝑘 ) ) )
84 1 2 14 mndlid ( ( 𝐺 ∈ Mnd ∧ ( 𝐹𝑘 ) ∈ 𝐵 ) → ( ( 0g𝐺 ) + ( 𝐹𝑘 ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
85 13 11 84 syl2an2r ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → ( ( 0g𝐺 ) + ( 𝐹𝑘 ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
86 85 adantr ( ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) ∧ 𝑘𝐷 ) → ( ( 0g𝐺 ) + ( 𝐹𝑘 ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
87 83 86 eqtrd ( ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) ∧ 𝑘𝐷 ) → ( if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) + if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
88 10 eleq2d ( 𝜑 → ( 𝑘𝐴𝑘 ∈ ( 𝐶𝐷 ) ) )
89 elun ( 𝑘 ∈ ( 𝐶𝐷 ) ↔ ( 𝑘𝐶𝑘𝐷 ) )
90 88 89 bitrdi ( 𝜑 → ( 𝑘𝐴 ↔ ( 𝑘𝐶𝑘𝐷 ) ) )
91 90 biimpa ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → ( 𝑘𝐶𝑘𝐷 ) )
92 78 87 91 mpjaodan ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → ( if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) + if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) = ( 𝐹𝑘 ) )
93 92 mpteq2dva ( 𝜑 → ( 𝑘𝐴 ↦ ( if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) + if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) = ( 𝑘𝐴 ↦ ( 𝐹𝑘 ) ) )
94 22 93 eqtr4d ( 𝜑𝐹 = ( 𝑘𝐴 ↦ ( if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) + if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) )
95 eqidd ( 𝜑 → ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) = ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) )
96 eqidd ( 𝜑 → ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) = ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) )
97 5 18 20 95 96 offval2 ( 𝜑 → ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ∘f + ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) = ( 𝑘𝐴 ↦ ( if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) + if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) )
98 94 97 eqtr4d ( 𝜑𝐹 = ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ∘f + ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) )
99 98 oveq2d ( 𝜑 → ( 𝐺 tsums 𝐹 ) = ( 𝐺 tsums ( ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐶 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ∘f + ( 𝑘𝐴 ↦ if ( 𝑘𝐷 , ( 𝐹𝑘 ) , ( 0g𝐺 ) ) ) ) ) )
100 61 99 eleqtrrd ( 𝜑 → ( 𝑋 + 𝑌 ) ∈ ( 𝐺 tsums 𝐹 ) )