Metamath Proof Explorer


Theorem isummulc2

Description: An infinite sum multiplied by a constant. (Contributed by NM, 12-Nov-2005) (Revised by Mario Carneiro, 23-Apr-2014)

Ref Expression
Hypotheses isumcl.1 โŠข ๐‘ = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘€ )
isumcl.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„ค )
isumcl.3 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) = ๐ด )
isumcl.4 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
isumcl.5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq ๐‘€ ( + , ๐น ) โˆˆ dom โ‡ )
summulc.6 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
Assertion isummulc2 ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต ยท ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ๐ด ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ( ๐ต ยท ๐ด ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isumcl.1 โŠข ๐‘ = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘€ )
2 isumcl.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„ค )
3 isumcl.3 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) = ๐ด )
4 isumcl.4 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
5 isumcl.5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq ๐‘€ ( + , ๐น ) โˆˆ dom โ‡ )
6 summulc.6 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
7 eqidd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘š ) = ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘š ) )
8 6 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
9 8 4 mulcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ๐ต ยท ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
10 9 fmpttd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) : ๐‘ โŸถ โ„‚ )
11 10 ffvelcdmda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ )
12 1 2 3 4 5 isumclim2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq ๐‘€ ( + , ๐น ) โ‡ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ๐ด )
13 3 4 eqeltrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
14 13 ralrimiva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
15 fveq2 โŠข ( ๐‘˜ = ๐‘š โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘š ) )
16 15 eleq1d โŠข ( ๐‘˜ = ๐‘š โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ โ†” ( ๐น โ€˜ ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ ) )
17 16 rspccva โŠข ( ( โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘š โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ )
18 14 17 sylan โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ )
19 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ )
20 ovex โŠข ( ๐ต ยท ๐ด ) โˆˆ V
21 eqid โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) = ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) )
22 21 fvmpt2 โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โˆง ( ๐ต ยท ๐ด ) โˆˆ V ) โ†’ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐ต ยท ๐ด ) )
23 19 20 22 sylancl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐ต ยท ๐ด ) )
24 3 oveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ๐ต ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) ) = ( ๐ต ยท ๐ด ) )
25 23 24 eqtr4d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐ต ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
26 25 ralrimiva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐ต ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
27 nffvmpt1 โŠข โ„ฒ ๐‘˜ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘š )
28 27 nfeq1 โŠข โ„ฒ ๐‘˜ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘š ) = ( ๐ต ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘š ) )
29 fveq2 โŠข ( ๐‘˜ = ๐‘š โ†’ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘š ) )
30 15 oveq2d โŠข ( ๐‘˜ = ๐‘š โ†’ ( ๐ต ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) ) = ( ๐ต ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘š ) ) )
31 29 30 eqeq12d โŠข ( ๐‘˜ = ๐‘š โ†’ ( ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐ต ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) ) โ†” ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘š ) = ( ๐ต ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘š ) ) ) )
32 28 31 rspc โŠข ( ๐‘š โˆˆ ๐‘ โ†’ ( โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐ต ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) ) โ†’ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘š ) = ( ๐ต ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘š ) ) ) )
33 26 32 mpan9 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘š ) = ( ๐ต ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘š ) ) )
34 1 2 6 12 18 33 isermulc2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq ๐‘€ ( + , ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) ) โ‡ ( ๐ต ยท ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ๐ด ) )
35 1 2 7 11 34 isumclim โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ๐‘ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘š ) = ( ๐ต ยท ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ๐ด ) )
36 sumfc โŠข ฮฃ ๐‘š โˆˆ ๐‘ ( ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ๐ต ยท ๐ด ) ) โ€˜ ๐‘š ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ( ๐ต ยท ๐ด )
37 35 36 eqtr3di โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต ยท ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ๐ด ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘ ( ๐ต ยท ๐ด ) )