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Theorem eltsms

Description: The property of being a sum of the sequence F in the topological commutative monoid G . (Contributed by Mario Carneiro, 2-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses eltsms.b ⊢ B = Base G
eltsms.j ⊢ J = TopOpen ⁡ G
eltsms.s ⊢ S = 𝒫 A ∩ Fin
eltsms.1 ⊢ φ → G ∈ CMnd
eltsms.2 ⊢ φ → G ∈ TopSp
eltsms.a ⊢ φ → A ∈ V
eltsms.f ⊢ φ → F : A ⟶ B
Assertion eltsms ⊢ φ → C ∈ G tsums F ↔ C ∈ B ∧ ∀ u ∈ J C ∈ u → ∃ z ∈ S ∀ y ∈ S z ⊆ y → ∑ G F ↾ y ∈ u

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eltsms.b ⊢ B = Base G
2 eltsms.j ⊢ J = TopOpen ⁡ G
3 eltsms.s ⊢ S = 𝒫 A ∩ Fin
4 eltsms.1 ⊢ φ → G ∈ CMnd
5 eltsms.2 ⊢ φ → G ∈ TopSp
6 eltsms.a ⊢ φ → A ∈ V
7 eltsms.f ⊢ φ → F : A ⟶ B
8 eqid ⊢ ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y = ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y
9 1 2 3 8 4 6 7 tsmsval ⊢ φ → G tsums F = J fLimf S filGen ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y ⁡ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y
10 9 eleq2d ⊢ φ → C ∈ G tsums F ↔ C ∈ J fLimf S filGen ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y ⁡ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y
11 1 2 istps ⊢ G ∈ TopSp ↔ J ∈ TopOn ⁡ B
12 5 11 sylib ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ B
13 eqid ⊢ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y = z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y
14 3 13 8 6 tsmsfbas ⊢ φ → ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y ∈ fBas ⁡ S
15 1 3 4 6 7 tsmslem1 ⊢ φ ∧ y ∈ S → ∑ G F ↾ y ∈ B
16 15 fmpttd ⊢ φ → y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y : S ⟶ B
17 eqid ⊢ S filGen ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y = S filGen ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y
18 17 flffbas ⊢ J ∈ TopOn ⁡ B ∧ ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y ∈ fBas ⁡ S ∧ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y : S ⟶ B → C ∈ J fLimf S filGen ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y ⁡ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y ↔ C ∈ B ∧ ∀ u ∈ J C ∈ u → ∃ w ∈ ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y w ⊆ u
19 12 14 16 18 syl3anc ⊢ φ → C ∈ J fLimf S filGen ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y ⁡ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y ↔ C ∈ B ∧ ∀ u ∈ J C ∈ u → ∃ w ∈ ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y w ⊆ u
20 pwexg ⊢ A ∈ V → 𝒫 A ∈ V
21 inex1g ⊢ 𝒫 A ∈ V → 𝒫 A ∩ Fin ∈ V
22 6 20 21 3syl ⊢ φ → 𝒫 A ∩ Fin ∈ V
23 3 22 eqeltrid ⊢ φ → S ∈ V
24 23 adantr ⊢ φ ∧ u ∈ J → S ∈ V
25 rabexg ⊢ S ∈ V → y ∈ S | z ⊆ y ∈ V
26 24 25 syl ⊢ φ ∧ u ∈ J → y ∈ S | z ⊆ y ∈ V
27 26 ralrimivw ⊢ φ ∧ u ∈ J → ∀ z ∈ S y ∈ S | z ⊆ y ∈ V
28 imaeq2 ⊢ w = y ∈ S | z ⊆ y → y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y w = y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y y ∈ S | z ⊆ y
29 28 sseq1d ⊢ w = y ∈ S | z ⊆ y → y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y w ⊆ u ↔ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y y ∈ S | z ⊆ y ⊆ u
30 13 29 rexrnmptw ⊢ ∀ z ∈ S y ∈ S | z ⊆ y ∈ V → ∃ w ∈ ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y w ⊆ u ↔ ∃ z ∈ S y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y y ∈ S | z ⊆ y ⊆ u
31 27 30 syl ⊢ φ ∧ u ∈ J → ∃ w ∈ ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y w ⊆ u ↔ ∃ z ∈ S y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y y ∈ S | z ⊆ y ⊆ u
32 funmpt ⊢ Fun ⁡ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y
33 ssrab2 ⊢ y ∈ S | z ⊆ y ⊆ S
34 ovex ⊢ ∑ G F ↾ y ∈ V
35 eqid ⊢ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y = y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y
36 34 35 dmmpti ⊢ dom ⁡ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y = S
37 33 36 sseqtrri ⊢ y ∈ S | z ⊆ y ⊆ dom ⁡ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y
38 funimass3 ⊢ Fun ⁡ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y ∧ y ∈ S | z ⊆ y ⊆ dom ⁡ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y → y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y y ∈ S | z ⊆ y ⊆ u ↔ y ∈ S | z ⊆ y ⊆ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y -1 u
39 32 37 38 mp2an ⊢ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y y ∈ S | z ⊆ y ⊆ u ↔ y ∈ S | z ⊆ y ⊆ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y -1 u
40 35 mptpreima ⊢ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y -1 u = y ∈ S | ∑ G F ↾ y ∈ u
41 40 sseq2i ⊢ y ∈ S | z ⊆ y ⊆ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y -1 u ↔ y ∈ S | z ⊆ y ⊆ y ∈ S | ∑ G F ↾ y ∈ u
42 ss2rab ⊢ y ∈ S | z ⊆ y ⊆ y ∈ S | ∑ G F ↾ y ∈ u ↔ ∀ y ∈ S z ⊆ y → ∑ G F ↾ y ∈ u
43 39 41 42 3bitri ⊢ y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y y ∈ S | z ⊆ y ⊆ u ↔ ∀ y ∈ S z ⊆ y → ∑ G F ↾ y ∈ u
44 43 rexbii ⊢ ∃ z ∈ S y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y y ∈ S | z ⊆ y ⊆ u ↔ ∃ z ∈ S ∀ y ∈ S z ⊆ y → ∑ G F ↾ y ∈ u
45 31 44 bitrdi ⊢ φ ∧ u ∈ J → ∃ w ∈ ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y w ⊆ u ↔ ∃ z ∈ S ∀ y ∈ S z ⊆ y → ∑ G F ↾ y ∈ u
46 45 imbi2d ⊢ φ ∧ u ∈ J → C ∈ u → ∃ w ∈ ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y w ⊆ u ↔ C ∈ u → ∃ z ∈ S ∀ y ∈ S z ⊆ y → ∑ G F ↾ y ∈ u
47 46 ralbidva ⊢ φ → ∀ u ∈ J C ∈ u → ∃ w ∈ ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y w ⊆ u ↔ ∀ u ∈ J C ∈ u → ∃ z ∈ S ∀ y ∈ S z ⊆ y → ∑ G F ↾ y ∈ u
48 47 anbi2d ⊢ φ → C ∈ B ∧ ∀ u ∈ J C ∈ u → ∃ w ∈ ran ⁡ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y y ∈ S ⟼ ∑ G F ↾ y w ⊆ u ↔ C ∈ B ∧ ∀ u ∈ J C ∈ u → ∃ z ∈ S ∀ y ∈ S z ⊆ y → ∑ G F ↾ y ∈ u
49 10 19 48 3bitrd ⊢ φ → C ∈ G tsums F ↔ C ∈ B ∧ ∀ u ∈ J C ∈ u → ∃ z ∈ S ∀ y ∈ S z ⊆ y → ∑ G F ↾ y ∈ u