MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  fsumdvdsdiag Structured version   Unicode version

Theorem fsumdvdsdiag 23577
Description: A "diagonal commutation" of divisor sums analogous to fsum0diag 13594. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jul-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 8-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
fsumdvdsdiag.1  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
fsumdvdsdiag.2  |-  ( (
ph  /\  ( j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  N }  /\  k  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  j
) } ) )  ->  A  e.  CC )
Assertion
Ref Expression
fsumdvdsdiag  |-  ( ph  -> 
sum_ j  e.  {
x  e.  NN  |  x  ||  N } sum_ k  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  j
) } A  = 
sum_ k  e.  {
x  e.  NN  |  x  ||  N } sum_ j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  k
) } A )
Distinct variable groups:    j, k, x, N    ph, j, k
Allowed substitution hints:    ph( x)    A( x, j, k)

Proof of Theorem fsumdvdsdiag
StepHypRef Expression
1 fzfid 11986 . . 3  |-  ( ph  ->  ( 1 ... N
)  e.  Fin )
2 fsumdvdsdiag.1 . . . 4  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
3 sgmss 23497 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  { x  e.  NN  |  x  ||  N }  C_  ( 1 ... N ) )
42, 3syl 16 . . 3  |-  ( ph  ->  { x  e.  NN  |  x  ||  N }  C_  ( 1 ... N
) )
5 ssfi 7656 . . 3  |-  ( ( ( 1 ... N
)  e.  Fin  /\  { x  e.  NN  |  x  ||  N }  C_  ( 1 ... N
) )  ->  { x  e.  NN  |  x  ||  N }  e.  Fin )
61, 4, 5syl2anc 659 . 2  |-  ( ph  ->  { x  e.  NN  |  x  ||  N }  e.  Fin )
7 fzfid 11986 . . 3  |-  ( (
ph  /\  j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  N } )  ->  ( 1 ... ( N  /  j
) )  e.  Fin )
8 ssrab2 3499 . . . . 5  |-  { x  e.  NN  |  x  ||  N }  C_  NN
9 dvdsdivcl 23574 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  N } )  ->  ( N  /  j )  e. 
{ x  e.  NN  |  x  ||  N }
)
102, 9sylan 469 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  N } )  ->  ( N  / 
j )  e.  {
x  e.  NN  |  x  ||  N } )
118, 10sseldi 3415 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  N } )  ->  ( N  / 
j )  e.  NN )
12 sgmss 23497 . . . 4  |-  ( ( N  /  j )  e.  NN  ->  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  j
) }  C_  (
1 ... ( N  / 
j ) ) )
1311, 12syl 16 . . 3  |-  ( (
ph  /\  j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  N } )  ->  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  j
) }  C_  (
1 ... ( N  / 
j ) ) )
14 ssfi 7656 . . 3  |-  ( ( ( 1 ... ( N  /  j ) )  e.  Fin  /\  {
x  e.  NN  |  x  ||  ( N  / 
j ) }  C_  ( 1 ... ( N  /  j ) ) )  ->  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  j
) }  e.  Fin )
157, 13, 14syl2anc 659 . 2  |-  ( (
ph  /\  j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  N } )  ->  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  j
) }  e.  Fin )
162fsumdvdsdiaglem 23576 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( j  e. 
{ x  e.  NN  |  x  ||  N }  /\  k  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  j
) } )  -> 
( k  e.  {
x  e.  NN  |  x  ||  N }  /\  j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  k
) } ) ) )
172fsumdvdsdiaglem 23576 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( k  e. 
{ x  e.  NN  |  x  ||  N }  /\  j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  k
) } )  -> 
( j  e.  {
x  e.  NN  |  x  ||  N }  /\  k  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  j
) } ) ) )
1816, 17impbid 191 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( j  e. 
{ x  e.  NN  |  x  ||  N }  /\  k  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  j
) } )  <->  ( k  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  N }  /\  j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  k
) } ) ) )
19 fsumdvdsdiag.2 . 2  |-  ( (
ph  /\  ( j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  N }  /\  k  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  j
) } ) )  ->  A  e.  CC )
206, 6, 15, 18, 19fsumcom2 13591 1  |-  ( ph  -> 
sum_ j  e.  {
x  e.  NN  |  x  ||  N } sum_ k  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  j
) } A  = 
sum_ k  e.  {
x  e.  NN  |  x  ||  N } sum_ j  e.  { x  e.  NN  |  x  ||  ( N  /  k
) } A )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 367    = wceq 1399    e. wcel 1826   {crab 2736    C_ wss 3389   class class class wbr 4367  (class class class)co 6196   Fincfn 7435   CCcc 9401   1c1 9404    / cdiv 10123   NNcn 10452   ...cfz 11593   sum_csu 13510    || cdvds 13988
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1626  ax-4 1639  ax-5 1712  ax-6 1755  ax-7 1798  ax-8 1828  ax-9 1830  ax-10 1845  ax-11 1850  ax-12 1862  ax-13 2006  ax-ext 2360  ax-rep 4478  ax-sep 4488  ax-nul 4496  ax-pow 4543  ax-pr 4601  ax-un 6491  ax-inf2 7972  ax-cnex 9459  ax-resscn 9460  ax-1cn 9461  ax-icn 9462  ax-addcl 9463  ax-addrcl 9464  ax-mulcl 9465  ax-mulrcl 9466  ax-mulcom 9467  ax-addass 9468  ax-mulass 9469  ax-distr 9470  ax-i2m1 9471  ax-1ne0 9472  ax-1rid 9473  ax-rnegex 9474  ax-rrecex 9475  ax-cnre 9476  ax-pre-lttri 9477  ax-pre-lttrn 9478  ax-pre-ltadd 9479  ax-pre-mulgt0 9480  ax-pre-sup 9481
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 368  df-an 369  df-3or 972  df-3an 973  df-tru 1402  df-fal 1405  df-ex 1621  df-nf 1625  df-sb 1748  df-eu 2222  df-mo 2223  df-clab 2368  df-cleq 2374  df-clel 2377  df-nfc 2532  df-ne 2579  df-nel 2580  df-ral 2737  df-rex 2738  df-reu 2739  df-rmo 2740  df-rab 2741  df-v 3036  df-sbc 3253  df-csb 3349  df-dif 3392  df-un 3394  df-in 3396  df-ss 3403  df-pss 3405  df-nul 3712  df-if 3858  df-pw 3929  df-sn 3945  df-pr 3947  df-tp 3949  df-op 3951  df-uni 4164  df-int 4200  df-iun 4245  df-br 4368  df-opab 4426  df-mpt 4427  df-tr 4461  df-eprel 4705  df-id 4709  df-po 4714  df-so 4715  df-fr 4752  df-se 4753  df-we 4754  df-ord 4795  df-on 4796  df-lim 4797  df-suc 4798  df-xp 4919  df-rel 4920  df-cnv 4921  df-co 4922  df-dm 4923  df-rn 4924  df-res 4925  df-ima 4926  df-iota 5460  df-fun 5498  df-fn 5499  df-f 5500  df-f1 5501  df-fo 5502  df-f1o 5503  df-fv 5504  df-isom 5505  df-riota 6158  df-ov 6199  df-oprab 6200  df-mpt2 6201  df-om 6600  df-1st 6699  df-2nd 6700  df-recs 6960  df-rdg 6994  df-1o 7048  df-oadd 7052  df-er 7229  df-en 7436  df-dom 7437  df-sdom 7438  df-fin 7439  df-sup 7816  df-oi 7850  df-card 8233  df-pnf 9541  df-mnf 9542  df-xr 9543  df-ltxr 9544  df-le 9545  df-sub 9720  df-neg 9721  df-div 10124  df-nn 10453  df-2 10511  df-3 10512  df-n0 10713  df-z 10782  df-uz 11002  df-rp 11140  df-fz 11594  df-fzo 11718  df-seq 12011  df-exp 12070  df-hash 12308  df-cj 12934  df-re 12935  df-im 12936  df-sqrt 13070  df-abs 13071  df-clim 13313  df-sum 13511  df-dvds 13989
This theorem is referenced by:  fsumdvdscom  23578  muinv  23586
  Copyright terms: Public domain W3C validator