Metamath Proof Explorer


Theorem eulerpartlemsv2

Description: Lemma for eulerpart . Value of the sum of a finite partition A (Contributed by Thierry Arnoux, 19-Aug-2018)

Ref Expression
Hypotheses eulerpartlems.r โŠข ๐‘… = { ๐‘“ โˆฃ ( โ—ก ๐‘“ โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin }
eulerpartlems.s โŠข ๐‘† = ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )
Assertion eulerpartlemsv2 ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eulerpartlems.r โŠข ๐‘… = { ๐‘“ โˆฃ ( โ—ก ๐‘“ โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin }
2 eulerpartlems.s โŠข ๐‘† = ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )
3 1 2 eulerpartlemsv1 โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )
4 cnvimass โŠข ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โІ dom ๐ด
5 1 2 eulerpartlemelr โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin ) )
6 5 simpld โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 )
7 4 6 fssdm โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โІ โ„• )
8 6 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) โ†’ ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 )
9 7 sselda โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„• )
10 8 9 ffvelcdmd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„•0 )
11 9 nnnn0d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 )
12 10 11 nn0mulcld โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) โˆˆ โ„•0 )
13 12 nn0cnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
14 simpr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) )
15 14 eldifad โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„• )
16 14 eldifbd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ยฌ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) )
17 6 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 )
18 ffn โŠข ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โ†’ ๐ด Fn โ„• )
19 elpreima โŠข ( ๐ด Fn โ„• โ†’ ( ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โ†” ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• ) ) )
20 17 18 19 3syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โ†” ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• ) ) )
21 16 20 mtbid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ยฌ ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• ) )
22 imnan โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ยฌ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• ) โ†” ยฌ ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• ) )
23 21 22 sylibr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ยฌ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• ) )
24 15 23 mpd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• )
25 17 15 ffvelcdmd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„•0 )
26 elnn0 โŠข ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„•0 โ†” ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• โˆจ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 ) )
27 25 26 sylib โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• โˆจ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 ) )
28 orel1 โŠข ( ยฌ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• โˆจ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 ) )
29 24 27 28 sylc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 )
30 29 oveq1d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ( 0 ยท ๐‘˜ ) )
31 15 nncnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚ )
32 31 mul02d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( 0 ยท ๐‘˜ ) = 0 )
33 30 32 eqtrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = 0 )
34 nnuz โŠข โ„• = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
35 34 eqimssi โŠข โ„• โІ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
36 35 a1i โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ โ„• โІ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) )
37 7 13 33 36 sumss โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )
38 3 37 eqtr4d โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฉ ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )