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Theorem eulerpartlemb

Description: Lemma for eulerpart . The set of all partitions of N is finite. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses eulerpart.p P = f 0 | f -1 Fin k f k k = N
eulerpart.o O = g P | n g -1 ¬ 2 n
eulerpart.d D = g P | n g n 1
eulerpart.j J = z | ¬ 2 z
eulerpart.f F = x J , y 0 2 y x
eulerpart.h H = r 𝒫 0 Fin J | r supp Fin
eulerpart.m M = r H x y | x J y r x
Assertion eulerpartlemb P Fin

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eulerpart.p P = f 0 | f -1 Fin k f k k = N
2 eulerpart.o O = g P | n g -1 ¬ 2 n
3 eulerpart.d D = g P | n g n 1
4 eulerpart.j J = z | ¬ 2 z
5 eulerpart.f F = x J , y 0 2 y x
6 eulerpart.h H = r 𝒫 0 Fin J | r supp Fin
7 eulerpart.m M = r H x y | x J y r x
8 fzfid 1 N Fin
9 fzfi 0 N Fin
10 snfi 0 Fin
11 9 10 ifcli if x 1 N 0 N 0 Fin
12 11 a1i x if x 1 N 0 N 0 Fin
13 eldifn x 1 N ¬ x 1 N
14 13 adantl x 1 N ¬ x 1 N
15 iffalse ¬ x 1 N if x 1 N 0 N 0 = 0
16 eqimss if x 1 N 0 N 0 = 0 if x 1 N 0 N 0 0
17 14 15 16 3syl x 1 N if x 1 N 0 N 0 0
18 8 12 17 ixpfi2 x if x 1 N 0 N 0 Fin
19 18 mptru x if x 1 N 0 N 0 Fin
20 1 eulerpartleme g P g : 0 g -1 Fin k g k k = N
21 ffn g : 0 g Fn
22 21 3ad2ant1 g : 0 g -1 Fin k g k k = N g Fn
23 ffvelrn g : 0 x g x 0
24 23 3ad2antl1 g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x 0
25 24 nn0red g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x
26 nnre x x
27 26 adantl g : 0 g -1 Fin k g k k = N x x
28 25 27 remulcld g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x x
29 cnvimass g -1 dom g
30 fdm g : 0 dom g =
31 30 adantr g : 0 g -1 Fin dom g =
32 29 31 sseqtrid g : 0 g -1 Fin g -1
33 32 sselda g : 0 g -1 Fin k g -1 k
34 ffvelrn g : 0 k g k 0
35 34 adantlr g : 0 g -1 Fin k g k 0
36 33 35 syldan g : 0 g -1 Fin k g -1 g k 0
37 33 nnnn0d g : 0 g -1 Fin k g -1 k 0
38 36 37 nn0mulcld g : 0 g -1 Fin k g -1 g k k 0
39 38 nn0cnd g : 0 g -1 Fin k g -1 g k k
40 simpl g : 0 g -1 Fin g : 0
41 nnex V
42 frnnn0supp V g : 0 g supp 0 = g -1
43 41 42 mpan g : 0 g supp 0 = g -1
44 43 adantr g : 0 g -1 Fin g supp 0 = g -1
45 eqimss g supp 0 = g -1 g supp 0 g -1
46 44 45 syl g : 0 g -1 Fin g supp 0 g -1
47 41 a1i g : 0 g -1 Fin V
48 0nn0 0 0
49 48 a1i g : 0 g -1 Fin 0 0
50 40 46 47 49 suppssr g : 0 g -1 Fin k g -1 g k = 0
51 50 oveq1d g : 0 g -1 Fin k g -1 g k k = 0 k
52 eldifi k g -1 k
53 52 adantl g : 0 g -1 Fin k g -1 k
54 nncn k k
55 mul02 k 0 k = 0
56 53 54 55 3syl g : 0 g -1 Fin k g -1 0 k = 0
57 51 56 eqtrd g : 0 g -1 Fin k g -1 g k k = 0
58 nnuz = 1
59 58 eqimssi 1
60 59 a1i g : 0 g -1 Fin 1
61 32 39 57 60 sumss g : 0 g -1 Fin k g -1 g k k = k g k k
62 simpr g : 0 g -1 Fin g -1 Fin
63 62 38 fsumnn0cl g : 0 g -1 Fin k g -1 g k k 0
64 61 63 eqeltrrd g : 0 g -1 Fin k g k k 0
65 eleq1 k g k k = N k g k k 0 N 0
66 64 65 syl5ibcom g : 0 g -1 Fin k g k k = N N 0
67 66 3impia g : 0 g -1 Fin k g k k = N N 0
68 67 adantr g : 0 g -1 Fin k g k k = N x N 0
69 68 nn0red g : 0 g -1 Fin k g k k = N x N
70 24 nn0ge0d g : 0 g -1 Fin k g k k = N x 0 g x
71 nnge1 x 1 x
72 71 adantl g : 0 g -1 Fin k g k k = N x 1 x
73 25 27 70 72 lemulge11d g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x g x x
74 62 adantr g : 0 g -1 Fin x x g -1 g -1 Fin
75 38 nn0red g : 0 g -1 Fin k g -1 g k k
76 75 adantlr g : 0 g -1 Fin x x g -1 k g -1 g k k
77 38 nn0ge0d g : 0 g -1 Fin k g -1 0 g k k
78 77 adantlr g : 0 g -1 Fin x x g -1 k g -1 0 g k k
79 fveq2 k = x g k = g x
80 id k = x k = x
81 79 80 oveq12d k = x g k k = g x x
82 simprr g : 0 g -1 Fin x x g -1 x g -1
83 74 76 78 81 82 fsumge1 g : 0 g -1 Fin x x g -1 g x x k g -1 g k k
84 83 expr g : 0 g -1 Fin x x g -1 g x x k g -1 g k k
85 eldif x g -1 x ¬ x g -1
86 57 ralrimiva g : 0 g -1 Fin k g -1 g k k = 0
87 81 eqeq1d k = x g k k = 0 g x x = 0
88 87 rspccva k g -1 g k k = 0 x g -1 g x x = 0
89 86 88 sylan g : 0 g -1 Fin x g -1 g x x = 0
90 85 89 sylan2br g : 0 g -1 Fin x ¬ x g -1 g x x = 0
91 62 adantr g : 0 g -1 Fin x g -1 Fin
92 38 adantlr g : 0 g -1 Fin x k g -1 g k k 0
93 92 nn0red g : 0 g -1 Fin x k g -1 g k k
94 92 nn0ge0d g : 0 g -1 Fin x k g -1 0 g k k
95 91 93 94 fsumge0 g : 0 g -1 Fin x 0 k g -1 g k k
96 95 adantrr g : 0 g -1 Fin x ¬ x g -1 0 k g -1 g k k
97 90 96 eqbrtrd g : 0 g -1 Fin x ¬ x g -1 g x x k g -1 g k k
98 97 expr g : 0 g -1 Fin x ¬ x g -1 g x x k g -1 g k k
99 84 98 pm2.61d g : 0 g -1 Fin x g x x k g -1 g k k
100 61 adantr g : 0 g -1 Fin x k g -1 g k k = k g k k
101 99 100 breqtrd g : 0 g -1 Fin x g x x k g k k
102 101 3adantl3 g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x x k g k k
103 simpl3 g : 0 g -1 Fin k g k k = N x k g k k = N
104 102 103 breqtrd g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x x N
105 25 28 69 73 104 letrd g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x N
106 nn0uz 0 = 0
107 24 106 eleqtrdi g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x 0
108 68 nn0zd g : 0 g -1 Fin k g k k = N x N
109 elfz5 g x 0 N g x 0 N g x N
110 107 108 109 syl2anc g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x 0 N g x N
111 105 110 mpbird g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x 0 N
112 111 adantr g : 0 g -1 Fin k g k k = N x x 1 N g x 0 N
113 iftrue x 1 N if x 1 N 0 N 0 = 0 N
114 113 adantl g : 0 g -1 Fin k g k k = N x x 1 N if x 1 N 0 N 0 = 0 N
115 112 114 eleqtrrd g : 0 g -1 Fin k g k k = N x x 1 N g x if x 1 N 0 N 0
116 nnge1 g x 1 g x
117 nnnn0 x x 0
118 117 adantl g : 0 g -1 Fin k g k k = N x x 0
119 118 nn0ge0d g : 0 g -1 Fin k g k k = N x 0 x
120 lemulge12 x g x 0 x 1 g x x g x x
121 120 expr x g x 0 x 1 g x x g x x
122 27 25 119 121 syl21anc g : 0 g -1 Fin k g k k = N x 1 g x x g x x
123 letr x g x x N x g x x g x x N x N
124 27 28 69 123 syl3anc g : 0 g -1 Fin k g k k = N x x g x x g x x N x N
125 104 124 mpan2d g : 0 g -1 Fin k g k k = N x x g x x x N
126 122 125 syld g : 0 g -1 Fin k g k k = N x 1 g x x N
127 116 126 syl5 g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x x N
128 simpr g : 0 g -1 Fin k g k k = N x x
129 128 58 eleqtrdi g : 0 g -1 Fin k g k k = N x x 1
130 elfz5 x 1 N x 1 N x N
131 129 108 130 syl2anc g : 0 g -1 Fin k g k k = N x x 1 N x N
132 127 131 sylibrd g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x x 1 N
133 132 con3d g : 0 g -1 Fin k g k k = N x ¬ x 1 N ¬ g x
134 elnn0 g x 0 g x g x = 0
135 24 134 sylib g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x g x = 0
136 135 ord g : 0 g -1 Fin k g k k = N x ¬ g x g x = 0
137 133 136 syld g : 0 g -1 Fin k g k k = N x ¬ x 1 N g x = 0
138 137 imp g : 0 g -1 Fin k g k k = N x ¬ x 1 N g x = 0
139 fvex g x V
140 139 elsn g x 0 g x = 0
141 138 140 sylibr g : 0 g -1 Fin k g k k = N x ¬ x 1 N g x 0
142 15 adantl g : 0 g -1 Fin k g k k = N x ¬ x 1 N if x 1 N 0 N 0 = 0
143 141 142 eleqtrrd g : 0 g -1 Fin k g k k = N x ¬ x 1 N g x if x 1 N 0 N 0
144 115 143 pm2.61dan g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x if x 1 N 0 N 0
145 144 ralrimiva g : 0 g -1 Fin k g k k = N x g x if x 1 N 0 N 0
146 vex g V
147 146 elixp g x if x 1 N 0 N 0 g Fn x g x if x 1 N 0 N 0
148 22 145 147 sylanbrc g : 0 g -1 Fin k g k k = N g x if x 1 N 0 N 0
149 20 148 sylbi g P g x if x 1 N 0 N 0
150 149 ssriv P x if x 1 N 0 N 0
151 ssfi x if x 1 N 0 N 0 Fin P x if x 1 N 0 N 0 P Fin
152 19 150 151 mp2an P Fin