Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ballotlemfmpn Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ballotlemfmpn 29883
 Description: (𝐹‘𝐶) finishes counting at (𝑀 − 𝑁). (Contributed by Thierry Arnoux, 25-Nov-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
ballotth.m 𝑀 ∈ ℕ
ballotth.n 𝑁 ∈ ℕ
ballotth.o 𝑂 = {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (#‘𝑐) = 𝑀}
ballotth.p 𝑃 = (𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ((#‘𝑥) / (#‘𝑂)))
ballotth.f 𝐹 = (𝑐𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((#‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (#‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
Assertion
Ref Expression
ballotlemfmpn (𝐶𝑂 → ((𝐹𝐶)‘(𝑀 + 𝑁)) = (𝑀𝑁))
Distinct variable groups:   𝑀,𝑐   𝑁,𝑐   𝑂,𝑐   𝑖,𝑀   𝑖,𝑁   𝑖,𝑂,𝑐   𝐹,𝑐,𝑖   𝐶,𝑖
Allowed substitution hints:   𝐶(𝑥,𝑐)   𝑃(𝑥,𝑖,𝑐)   𝐹(𝑥)   𝑀(𝑥)   𝑁(𝑥)   𝑂(𝑥)

Proof of Theorem ballotlemfmpn
Dummy variable 𝑏 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ballotth.m . . 3 𝑀 ∈ ℕ
2 ballotth.n . . 3 𝑁 ∈ ℕ
3 ballotth.o . . 3 𝑂 = {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (#‘𝑐) = 𝑀}
4 ballotth.p . . 3 𝑃 = (𝑥 ∈ 𝒫 𝑂 ↦ ((#‘𝑥) / (#‘𝑂)))
5 ballotth.f . . 3 𝐹 = (𝑐𝑂 ↦ (𝑖 ∈ ℤ ↦ ((#‘((1...𝑖) ∩ 𝑐)) − (#‘((1...𝑖) ∖ 𝑐)))))
6 id 22 . . 3 (𝐶𝑂𝐶𝑂)
7 nnaddcl 10919 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 + 𝑁) ∈ ℕ)
81, 2, 7mp2an 704 . . . . 5 (𝑀 + 𝑁) ∈ ℕ
98nnzi 11278 . . . 4 (𝑀 + 𝑁) ∈ ℤ
109a1i 11 . . 3 (𝐶𝑂 → (𝑀 + 𝑁) ∈ ℤ)
111, 2, 3, 4, 5, 6, 10ballotlemfval 29878 . 2 (𝐶𝑂 → ((𝐹𝐶)‘(𝑀 + 𝑁)) = ((#‘((1...(𝑀 + 𝑁)) ∩ 𝐶)) − (#‘((1...(𝑀 + 𝑁)) ∖ 𝐶))))
12 ssrab2 3650 . . . . . . . . 9 {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (#‘𝑐) = 𝑀} ⊆ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁))
133, 12eqsstri 3598 . . . . . . . 8 𝑂 ⊆ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁))
1413sseli 3564 . . . . . . 7 (𝐶𝑂𝐶 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)))
1514elpwid 4118 . . . . . 6 (𝐶𝑂𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)))
16 sseqin2 3779 . . . . . 6 (𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁)) ↔ ((1...(𝑀 + 𝑁)) ∩ 𝐶) = 𝐶)
1715, 16sylib 207 . . . . 5 (𝐶𝑂 → ((1...(𝑀 + 𝑁)) ∩ 𝐶) = 𝐶)
1817fveq2d 6107 . . . 4 (𝐶𝑂 → (#‘((1...(𝑀 + 𝑁)) ∩ 𝐶)) = (#‘𝐶))
19 rabssab 3652 . . . . . . 7 {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (#‘𝑐) = 𝑀} ⊆ {𝑐 ∣ (#‘𝑐) = 𝑀}
2019sseli 3564 . . . . . 6 (𝐶 ∈ {𝑐 ∈ 𝒫 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∣ (#‘𝑐) = 𝑀} → 𝐶 ∈ {𝑐 ∣ (#‘𝑐) = 𝑀})
2120, 3eleq2s 2706 . . . . 5 (𝐶𝑂𝐶 ∈ {𝑐 ∣ (#‘𝑐) = 𝑀})
22 fveq2 6103 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝐶 → (#‘𝑏) = (#‘𝐶))
2322eqeq1d 2612 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐶 → ((#‘𝑏) = 𝑀 ↔ (#‘𝐶) = 𝑀))
24 fveq2 6103 . . . . . . . 8 (𝑐 = 𝑏 → (#‘𝑐) = (#‘𝑏))
2524eqeq1d 2612 . . . . . . 7 (𝑐 = 𝑏 → ((#‘𝑐) = 𝑀 ↔ (#‘𝑏) = 𝑀))
2625cbvabv 2734 . . . . . 6 {𝑐 ∣ (#‘𝑐) = 𝑀} = {𝑏 ∣ (#‘𝑏) = 𝑀}
2723, 26elab2g 3322 . . . . 5 (𝐶𝑂 → (𝐶 ∈ {𝑐 ∣ (#‘𝑐) = 𝑀} ↔ (#‘𝐶) = 𝑀))
2821, 27mpbid 221 . . . 4 (𝐶𝑂 → (#‘𝐶) = 𝑀)
2918, 28eqtrd 2644 . . 3 (𝐶𝑂 → (#‘((1...(𝑀 + 𝑁)) ∩ 𝐶)) = 𝑀)
30 fzfi 12633 . . . . 5 (1...(𝑀 + 𝑁)) ∈ Fin
31 hashssdif 13061 . . . . 5 (((1...(𝑀 + 𝑁)) ∈ Fin ∧ 𝐶 ⊆ (1...(𝑀 + 𝑁))) → (#‘((1...(𝑀 + 𝑁)) ∖ 𝐶)) = ((#‘(1...(𝑀 + 𝑁))) − (#‘𝐶)))
3230, 15, 31sylancr 694 . . . 4 (𝐶𝑂 → (#‘((1...(𝑀 + 𝑁)) ∖ 𝐶)) = ((#‘(1...(𝑀 + 𝑁))) − (#‘𝐶)))
338nnnn0i 11177 . . . . . 6 (𝑀 + 𝑁) ∈ ℕ0
34 hashfz1 12996 . . . . . 6 ((𝑀 + 𝑁) ∈ ℕ0 → (#‘(1...(𝑀 + 𝑁))) = (𝑀 + 𝑁))
3533, 34mp1i 13 . . . . 5 (𝐶𝑂 → (#‘(1...(𝑀 + 𝑁))) = (𝑀 + 𝑁))
3635, 28oveq12d 6567 . . . 4 (𝐶𝑂 → ((#‘(1...(𝑀 + 𝑁))) − (#‘𝐶)) = ((𝑀 + 𝑁) − 𝑀))
371nncni 10907 . . . . . 6 𝑀 ∈ ℂ
382nncni 10907 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
39 pncan2 10167 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → ((𝑀 + 𝑁) − 𝑀) = 𝑁)
4037, 38, 39mp2an 704 . . . . 5 ((𝑀 + 𝑁) − 𝑀) = 𝑁
4140a1i 11 . . . 4 (𝐶𝑂 → ((𝑀 + 𝑁) − 𝑀) = 𝑁)
4232, 36, 413eqtrd 2648 . . 3 (𝐶𝑂 → (#‘((1...(𝑀 + 𝑁)) ∖ 𝐶)) = 𝑁)
4329, 42oveq12d 6567 . 2 (𝐶𝑂 → ((#‘((1...(𝑀 + 𝑁)) ∩ 𝐶)) − (#‘((1...(𝑀 + 𝑁)) ∖ 𝐶))) = (𝑀𝑁))
4411, 43eqtrd 2644 1 (𝐶𝑂 → ((𝐹𝐶)‘(𝑀 + 𝑁)) = (𝑀𝑁))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1475   ∈ wcel 1977  {cab 2596  {crab 2900   ∖ cdif 3537   ∩ cin 3539   ⊆ wss 3540  𝒫 cpw 4108   ↦ cmpt 4643  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  Fincfn 7841  ℂcc 9813  1c1 9816   + caddc 9818   − cmin 10145   / cdiv 10563  ℕcn 10897  ℕ0cn0 11169  ℤcz 11254  ...cfz 12197  #chash 12979 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-oadd 7451  df-er 7629  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-card 8648  df-cda 8873  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-nn 10898  df-n0 11170  df-z 11255  df-uz 11564  df-fz 12198  df-hash 12980 This theorem is referenced by:  ballotlem5  29888
 Copyright terms: Public domain W3C validator