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Theorem sumeven

Description: If every term in a sum is even, then so is the sum. (Contributed by AV, 14-Aug-2021)

Ref Expression
Hypotheses sumeven.a ( 𝜑𝐴 ∈ Fin )
sumeven.b ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → 𝐵 ∈ ℤ )
sumeven.e ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → 2 ∥ 𝐵 )
Assertion sumeven ( 𝜑 → 2 ∥ Σ 𝑘𝐴 𝐵 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sumeven.a ( 𝜑𝐴 ∈ Fin )
2 sumeven.b ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → 𝐵 ∈ ℤ )
3 sumeven.e ( ( 𝜑𝑘𝐴 ) → 2 ∥ 𝐵 )
4 sumeq1 ( 𝑥 = ∅ → Σ 𝑘𝑥 𝐵 = Σ 𝑘 ∈ ∅ 𝐵 )
5 4 breq2d ( 𝑥 = ∅ → ( 2 ∥ Σ 𝑘𝑥 𝐵 ↔ 2 ∥ Σ 𝑘 ∈ ∅ 𝐵 ) )
6 sumeq1 ( 𝑥 = 𝑦 → Σ 𝑘𝑥 𝐵 = Σ 𝑘𝑦 𝐵 )
7 6 breq2d ( 𝑥 = 𝑦 → ( 2 ∥ Σ 𝑘𝑥 𝐵 ↔ 2 ∥ Σ 𝑘𝑦 𝐵 ) )
8 sumeq1 ( 𝑥 = ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) → Σ 𝑘𝑥 𝐵 = Σ 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) 𝐵 )
9 8 breq2d ( 𝑥 = ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) → ( 2 ∥ Σ 𝑘𝑥 𝐵 ↔ 2 ∥ Σ 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) 𝐵 ) )
10 sumeq1 ( 𝑥 = 𝐴 → Σ 𝑘𝑥 𝐵 = Σ 𝑘𝐴 𝐵 )
11 10 breq2d ( 𝑥 = 𝐴 → ( 2 ∥ Σ 𝑘𝑥 𝐵 ↔ 2 ∥ Σ 𝑘𝐴 𝐵 ) )
12 z0even 2 ∥ 0
13 sum0 Σ 𝑘 ∈ ∅ 𝐵 = 0
14 12 13 breqtrri 2 ∥ Σ 𝑘 ∈ ∅ 𝐵
15 14 a1i ( 𝜑 → 2 ∥ Σ 𝑘 ∈ ∅ 𝐵 )
16 2z 2 ∈ ℤ
17 16 a1i ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → 2 ∈ ℤ )
18 ssfi ( ( 𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑦𝐴 ) → 𝑦 ∈ Fin )
19 18 expcom ( 𝑦𝐴 → ( 𝐴 ∈ Fin → 𝑦 ∈ Fin ) )
20 19 adantr ( ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) → ( 𝐴 ∈ Fin → 𝑦 ∈ Fin ) )
21 1 20 mpan9 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → 𝑦 ∈ Fin )
22 simpll ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) ∧ 𝑘𝑦 ) → 𝜑 )
23 ssel ( 𝑦𝐴 → ( 𝑘𝑦𝑘𝐴 ) )
24 23 adantr ( ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) → ( 𝑘𝑦𝑘𝐴 ) )
25 24 adantl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → ( 𝑘𝑦𝑘𝐴 ) )
26 25 imp ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) ∧ 𝑘𝑦 ) → 𝑘𝐴 )
27 22 26 2 syl2anc ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) ∧ 𝑘𝑦 ) → 𝐵 ∈ ℤ )
28 21 27 fsumzcl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → Σ 𝑘𝑦 𝐵 ∈ ℤ )
29 eldifi ( 𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) → 𝑧𝐴 )
30 29 adantl ( ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) → 𝑧𝐴 )
31 30 adantl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → 𝑧𝐴 )
32 2 adantlr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) ∧ 𝑘𝐴 ) → 𝐵 ∈ ℤ )
33 32 ralrimiva ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → ∀ 𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ )
34 rspcsbela ( ( 𝑧𝐴 ∧ ∀ 𝑘𝐴 𝐵 ∈ ℤ ) → 𝑧 / 𝑘 𝐵 ∈ ℤ )
35 31 33 34 syl2anc ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → 𝑧 / 𝑘 𝐵 ∈ ℤ )
36 17 28 35 3jca ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → ( 2 ∈ ℤ ∧ Σ 𝑘𝑦 𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝑧 / 𝑘 𝐵 ∈ ℤ ) )
37 36 adantr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) ∧ 2 ∥ Σ 𝑘𝑦 𝐵 ) → ( 2 ∈ ℤ ∧ Σ 𝑘𝑦 𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝑧 / 𝑘 𝐵 ∈ ℤ ) )
38 3 ralrimiva ( 𝜑 → ∀ 𝑘𝐴 2 ∥ 𝐵 )
39 nfcv 𝑘 2
40 nfcv 𝑘
41 nfcsb1v 𝑘 𝑧 / 𝑘 𝐵
42 39 40 41 nfbr 𝑘 2 ∥ 𝑧 / 𝑘 𝐵
43 csbeq1a ( 𝑘 = 𝑧𝐵 = 𝑧 / 𝑘 𝐵 )
44 43 breq2d ( 𝑘 = 𝑧 → ( 2 ∥ 𝐵 ↔ 2 ∥ 𝑧 / 𝑘 𝐵 ) )
45 42 44 rspc ( 𝑧𝐴 → ( ∀ 𝑘𝐴 2 ∥ 𝐵 → 2 ∥ 𝑧 / 𝑘 𝐵 ) )
46 29 38 45 syl2imc ( 𝜑 → ( 𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) → 2 ∥ 𝑧 / 𝑘 𝐵 ) )
47 46 a1d ( 𝜑 → ( 𝑦𝐴 → ( 𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) → 2 ∥ 𝑧 / 𝑘 𝐵 ) ) )
48 47 imp32 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → 2 ∥ 𝑧 / 𝑘 𝐵 )
49 48 anim1ci ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) ∧ 2 ∥ Σ 𝑘𝑦 𝐵 ) → ( 2 ∥ Σ 𝑘𝑦 𝐵 ∧ 2 ∥ 𝑧 / 𝑘 𝐵 ) )
50 dvds2add ( ( 2 ∈ ℤ ∧ Σ 𝑘𝑦 𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝑧 / 𝑘 𝐵 ∈ ℤ ) → ( ( 2 ∥ Σ 𝑘𝑦 𝐵 ∧ 2 ∥ 𝑧 / 𝑘 𝐵 ) → 2 ∥ ( Σ 𝑘𝑦 𝐵 + 𝑧 / 𝑘 𝐵 ) ) )
51 37 49 50 sylc ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) ∧ 2 ∥ Σ 𝑘𝑦 𝐵 ) → 2 ∥ ( Σ 𝑘𝑦 𝐵 + 𝑧 / 𝑘 𝐵 ) )
52 vex 𝑧 ∈ V
53 52 a1i ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → 𝑧 ∈ V )
54 eldif ( 𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ↔ ( 𝑧𝐴 ∧ ¬ 𝑧𝑦 ) )
55 df-nel ( 𝑧𝑦 ↔ ¬ 𝑧𝑦 )
56 55 biimpri ( ¬ 𝑧𝑦𝑧𝑦 )
57 54 56 simplbiim ( 𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) → 𝑧𝑦 )
58 57 adantl ( ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) → 𝑧𝑦 )
59 58 adantl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → 𝑧𝑦 )
60 simpll ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) ∧ 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) ) → 𝜑 )
61 elun ( 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) ↔ ( 𝑘𝑦𝑘 ∈ { 𝑧 } ) )
62 24 com12 ( 𝑘𝑦 → ( ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) → 𝑘𝐴 ) )
63 elsni ( 𝑘 ∈ { 𝑧 } → 𝑘 = 𝑧 )
64 eleq1w ( 𝑘 = 𝑧 → ( 𝑘𝐴𝑧𝐴 ) )
65 30 64 syl5ibr ( 𝑘 = 𝑧 → ( ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) → 𝑘𝐴 ) )
66 63 65 syl ( 𝑘 ∈ { 𝑧 } → ( ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) → 𝑘𝐴 ) )
67 62 66 jaoi ( ( 𝑘𝑦𝑘 ∈ { 𝑧 } ) → ( ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) → 𝑘𝐴 ) )
68 67 com12 ( ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) → ( ( 𝑘𝑦𝑘 ∈ { 𝑧 } ) → 𝑘𝐴 ) )
69 61 68 syl5bi ( ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) → ( 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) → 𝑘𝐴 ) )
70 69 adantl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → ( 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) → 𝑘𝐴 ) )
71 70 imp ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) ∧ 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) ) → 𝑘𝐴 )
72 60 71 2 syl2anc ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) ∧ 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) ) → 𝐵 ∈ ℤ )
73 72 ralrimiva ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → ∀ 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) 𝐵 ∈ ℤ )
74 fsumsplitsnun ( ( 𝑦 ∈ Fin ∧ ( 𝑧 ∈ V ∧ 𝑧𝑦 ) ∧ ∀ 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) 𝐵 ∈ ℤ ) → Σ 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) 𝐵 = ( Σ 𝑘𝑦 𝐵 + 𝑧 / 𝑘 𝐵 ) )
75 21 53 59 73 74 syl121anc ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → Σ 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) 𝐵 = ( Σ 𝑘𝑦 𝐵 + 𝑧 / 𝑘 𝐵 ) )
76 75 adantr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) ∧ 2 ∥ Σ 𝑘𝑦 𝐵 ) → Σ 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) 𝐵 = ( Σ 𝑘𝑦 𝐵 + 𝑧 / 𝑘 𝐵 ) )
77 51 76 breqtrrd ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) ∧ 2 ∥ Σ 𝑘𝑦 𝐵 ) → 2 ∥ Σ 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) 𝐵 )
78 77 ex ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( 𝐴𝑦 ) ) ) → ( 2 ∥ Σ 𝑘𝑦 𝐵 → 2 ∥ Σ 𝑘 ∈ ( 𝑦 ∪ { 𝑧 } ) 𝐵 ) )
79 5 7 9 11 15 78 1 findcard2d ( 𝜑 → 2 ∥ Σ 𝑘𝐴 𝐵 )