Metamath Proof Explorer


Theorem mulgnngsum

Description: Group multiple (exponentiation) operation at a positive integer expressed by a group sum. (Contributed by AV, 28-Dec-2023)

Ref Expression
Hypotheses mulgnngsum.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐บ )
mulgnngsum.t โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐บ )
mulgnngsum.f โŠข ๐น = ( ๐‘ฅ โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) โ†ฆ ๐‘‹ )
Assertion mulgnngsum ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) = ( ๐บ ฮฃg ๐น ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulgnngsum.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐บ )
2 mulgnngsum.t โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐บ )
3 mulgnngsum.f โŠข ๐น = ( ๐‘ฅ โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) โ†ฆ ๐‘‹ )
4 elnnuz โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„• โ†” ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) )
5 4 biimpi โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) )
6 5 adantr โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) )
7 3 a1i โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โˆง ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) ) โ†’ ๐น = ( ๐‘ฅ โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) โ†ฆ ๐‘‹ ) )
8 eqidd โŠข ( ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โˆง ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) ) โˆง ๐‘ฅ = ๐‘– ) โ†’ ๐‘‹ = ๐‘‹ )
9 simpr โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โˆง ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) )
10 simpr โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
11 10 adantr โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โˆง ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
12 7 8 9 11 fvmptd โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โˆง ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘– ) = ๐‘‹ )
13 elfznn โŠข ( ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) โ†’ ๐‘– โˆˆ โ„• )
14 fvconst2g โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘– โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) โ€˜ ๐‘– ) = ๐‘‹ )
15 10 13 14 syl2an โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โˆง ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) ) โ†’ ( ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) โ€˜ ๐‘– ) = ๐‘‹ )
16 12 15 eqtr4d โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โˆง ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘– ) = ( ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) โ€˜ ๐‘– ) )
17 6 16 seqfveq โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐บ ) , ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) = ( seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐บ ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) โ€˜ ๐‘ ) )
18 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐บ ) = ( +g โ€˜ ๐บ )
19 elfvex โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐บ ) โ†’ ๐บ โˆˆ V )
20 19 1 eleq2s โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โ†’ ๐บ โˆˆ V )
21 20 adantl โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ๐บ โˆˆ V )
22 10 adantr โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
23 22 3 fmptd โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ๐น : ( 1 ... ๐‘ ) โŸถ ๐ต )
24 1 18 21 6 23 gsumval2 โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐บ ฮฃg ๐น ) = ( seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐บ ) , ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) )
25 eqid โŠข seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐บ ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) = seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐บ ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) )
26 1 18 2 25 mulgnn โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) = ( seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐บ ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) โ€˜ ๐‘ ) )
27 17 24 26 3eqtr4rd โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) = ( ๐บ ฮฃg ๐น ) )