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Theorem gsumzf1o

Description: Re-index a finite group sum using a bijection. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Apr-2016) (Revised by AV, 2-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses gsumzcl.b B = Base G
gsumzcl.0 0 ˙ = 0 G
gsumzcl.z Z = Cntz G
gsumzcl.g φ G Mnd
gsumzcl.a φ A V
gsumzcl.f φ F : A B
gsumzcl.c φ ran F Z ran F
gsumzcl.w φ finSupp 0 ˙ F
gsumzf1o.h φ H : C 1-1 onto A
Assertion gsumzf1o φ G F = G F H

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gsumzcl.b B = Base G
2 gsumzcl.0 0 ˙ = 0 G
3 gsumzcl.z Z = Cntz G
4 gsumzcl.g φ G Mnd
5 gsumzcl.a φ A V
6 gsumzcl.f φ F : A B
7 gsumzcl.c φ ran F Z ran F
8 gsumzcl.w φ finSupp 0 ˙ F
9 gsumzf1o.h φ H : C 1-1 onto A
10 2 gsumz G Mnd A V G k A 0 ˙ = 0 ˙
11 4 5 10 syl2anc φ G k A 0 ˙ = 0 ˙
12 f1of1 H : C 1-1 onto A H : C 1-1 A
13 9 12 syl φ H : C 1-1 A
14 f1dmex H : C 1-1 A A V C V
15 13 5 14 syl2anc φ C V
16 2 gsumz G Mnd C V G x C 0 ˙ = 0 ˙
17 4 15 16 syl2anc φ G x C 0 ˙ = 0 ˙
18 11 17 eqtr4d φ G k A 0 ˙ = G x C 0 ˙
19 18 adantr φ F supp 0 ˙ = G k A 0 ˙ = G x C 0 ˙
20 2 fvexi 0 ˙ V
21 20 a1i φ 0 ˙ V
22 ssidd φ F supp 0 ˙ F supp 0 ˙
23 6 5 21 22 gsumcllem φ F supp 0 ˙ = F = k A 0 ˙
24 23 oveq2d φ F supp 0 ˙ = G F = G k A 0 ˙
25 f1of H : C 1-1 onto A H : C A
26 9 25 syl φ H : C A
27 26 adantr φ F supp 0 ˙ = H : C A
28 27 ffvelrnda φ F supp 0 ˙ = x C H x A
29 27 feqmptd φ F supp 0 ˙ = H = x C H x
30 eqidd k = H x 0 ˙ = 0 ˙
31 28 29 23 30 fmptco φ F supp 0 ˙ = F H = x C 0 ˙
32 31 oveq2d φ F supp 0 ˙ = G F H = G x C 0 ˙
33 19 24 32 3eqtr4d φ F supp 0 ˙ = G F = G F H
34 33 ex φ F supp 0 ˙ = G F = G F H
35 9 adantr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ H : C 1-1 onto A
36 f1ococnv2 H : C 1-1 onto A H H -1 = I A
37 35 36 syl φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ H H -1 = I A
38 37 coeq1d φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ H H -1 f = I A f
39 f1of1 f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 F supp 0 ˙
40 39 ad2antll φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 F supp 0 ˙
41 suppssdm F supp 0 ˙ dom F
42 41 6 fssdm φ F supp 0 ˙ A
43 42 adantr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F supp 0 ˙ A
44 f1ss f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 F supp 0 ˙ F supp 0 ˙ A f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 A
45 40 43 44 syl2anc φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 A
46 f1f f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 A f : 1 F supp 0 ˙ A
47 fcoi2 f : 1 F supp 0 ˙ A I A f = f
48 45 46 47 3syl φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ I A f = f
49 38 48 eqtrd φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ H H -1 f = f
50 coass H H -1 f = H H -1 f
51 49 50 eqtr3di φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ f = H H -1 f
52 51 coeq2d φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F f = F H H -1 f
53 coass F H H -1 f = F H H -1 f
54 52 53 eqtr4di φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F f = F H H -1 f
55 54 seqeq3d φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ seq 1 + G F f = seq 1 + G F H H -1 f
56 55 fveq1d φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ seq 1 + G F f F supp 0 ˙ = seq 1 + G F H H -1 f F supp 0 ˙
57 eqid + G = + G
58 4 adantr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ G Mnd
59 5 adantr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ A V
60 6 adantr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F : A B
61 7 adantr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ ran F Z ran F
62 simprl φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F supp 0 ˙
63 ssid F supp 0 ˙ F supp 0 ˙
64 f1ofo f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ onto F supp 0 ˙
65 forn f : 1 F supp 0 ˙ onto F supp 0 ˙ ran f = F supp 0 ˙
66 64 65 syl f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ ran f = F supp 0 ˙
67 66 ad2antll φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ ran f = F supp 0 ˙
68 63 67 sseqtrrid φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F supp 0 ˙ ran f
69 eqid F f supp 0 ˙ = F f supp 0 ˙
70 1 2 57 3 58 59 60 61 62 45 68 69 gsumval3 φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ G F = seq 1 + G F f F supp 0 ˙
71 15 adantr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ C V
72 fco F : A B H : C A F H : C B
73 6 26 72 syl2anc φ F H : C B
74 73 adantr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F H : C B
75 rncoss ran F H ran F
76 3 cntzidss ran F Z ran F ran F H ran F ran F H Z ran F H
77 7 75 76 sylancl φ ran F H Z ran F H
78 77 adantr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ ran F H Z ran F H
79 f1ocnv H : C 1-1 onto A H -1 : A 1-1 onto C
80 f1of1 H -1 : A 1-1 onto C H -1 : A 1-1 C
81 9 79 80 3syl φ H -1 : A 1-1 C
82 81 adantr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ H -1 : A 1-1 C
83 f1co H -1 : A 1-1 C f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 A H -1 f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 C
84 82 45 83 syl2anc φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ H -1 f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 C
85 ssidd φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F supp 0 ˙ F supp 0 ˙
86 6 5 fexd φ F V
87 suppimacnv F V 0 ˙ V F supp 0 ˙ = F -1 V 0 ˙
88 86 20 87 sylancl φ F supp 0 ˙ = F -1 V 0 ˙
89 88 eqcomd φ F -1 V 0 ˙ = F supp 0 ˙
90 89 adantr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F -1 V 0 ˙ = F supp 0 ˙
91 85 90 67 3sstr4d φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F -1 V 0 ˙ ran f
92 imass2 F -1 V 0 ˙ ran f H -1 F -1 V 0 ˙ H -1 ran f
93 91 92 syl φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ H -1 F -1 V 0 ˙ H -1 ran f
94 cnvco F H -1 = H -1 F -1
95 94 imaeq1i F H -1 V 0 ˙ = H -1 F -1 V 0 ˙
96 imaco H -1 F -1 V 0 ˙ = H -1 F -1 V 0 ˙
97 95 96 eqtri F H -1 V 0 ˙ = H -1 F -1 V 0 ˙
98 rnco2 ran H -1 f = H -1 ran f
99 93 97 98 3sstr4g φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F H -1 V 0 ˙ ran H -1 f
100 f1oexrnex H : C 1-1 onto A A V H V
101 9 5 100 syl2anc φ H V
102 coexg F V H V F H V
103 86 101 102 syl2anc φ F H V
104 suppimacnv F H V 0 ˙ V F H supp 0 ˙ = F H -1 V 0 ˙
105 103 20 104 sylancl φ F H supp 0 ˙ = F H -1 V 0 ˙
106 105 sseq1d φ F H supp 0 ˙ ran H -1 f F H -1 V 0 ˙ ran H -1 f
107 106 adantr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F H supp 0 ˙ ran H -1 f F H -1 V 0 ˙ ran H -1 f
108 99 107 mpbird φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ F H supp 0 ˙ ran H -1 f
109 eqid F H H -1 f supp 0 ˙ = F H H -1 f supp 0 ˙
110 1 2 57 3 58 71 74 78 62 84 108 109 gsumval3 φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ G F H = seq 1 + G F H H -1 f F supp 0 ˙
111 56 70 110 3eqtr4d φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ G F = G F H
112 111 expr φ F supp 0 ˙ f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ G F = G F H
113 112 exlimdv φ F supp 0 ˙ f f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ G F = G F H
114 113 expimpd φ F supp 0 ˙ f f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙ G F = G F H
115 fsuppimp finSupp 0 ˙ F Fun F F supp 0 ˙ Fin
116 115 simprd finSupp 0 ˙ F F supp 0 ˙ Fin
117 fz1f1o F supp 0 ˙ Fin F supp 0 ˙ = F supp 0 ˙ f f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙
118 8 116 117 3syl φ F supp 0 ˙ = F supp 0 ˙ f f : 1 F supp 0 ˙ 1-1 onto F supp 0 ˙
119 34 114 118 mpjaod φ G F = G F H