Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  fsumsplitsnun Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fsumsplitsnun 14328
 Description: Separate out a term in a finite sum by splitting the sum into two parts. (Contributed by Alexander van der Vekens, 1-Sep-2018.)
Assertion
Ref Expression
fsumsplitsnun ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 = (Σ𝑘𝐴 𝐵 + 𝑧 / 𝑘𝐵))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑧,𝑘
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑧)   𝐵(𝑧,𝑘)

Proof of Theorem fsumsplitsnun
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 df-nel 2783 . . . . . 6 (𝑧𝐴 ↔ ¬ 𝑧𝐴)
2 disjsn 4192 . . . . . 6 ((𝐴 ∩ {𝑧}) = ∅ ↔ ¬ 𝑧𝐴)
31, 2sylbb2 227 . . . . 5 (𝑧𝐴 → (𝐴 ∩ {𝑧}) = ∅)
433ad2ant2 1076 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → (𝐴 ∩ {𝑧}) = ∅)
5 eqidd 2611 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → (𝐴 ∪ {𝑧}) = (𝐴 ∪ {𝑧}))
6 snfi 7923 . . . . . 6 {𝑧} ∈ Fin
7 unfi 8112 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Fin ∧ {𝑧} ∈ Fin) → (𝐴 ∪ {𝑧}) ∈ Fin)
86, 7mpan2 703 . . . . 5 (𝐴 ∈ Fin → (𝐴 ∪ {𝑧}) ∈ Fin)
983ad2ant1 1075 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → (𝐴 ∪ {𝑧}) ∈ Fin)
10 rspcsbela 3958 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧}) ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → 𝑥 / 𝑘𝐵 ∈ ℤ)
1110expcom 450 . . . . . . 7 (∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ → (𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧}) → 𝑥 / 𝑘𝐵 ∈ ℤ))
12113ad2ant3 1077 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → (𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧}) → 𝑥 / 𝑘𝐵 ∈ ℤ))
1312imp 444 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})) → 𝑥 / 𝑘𝐵 ∈ ℤ)
1413zcnd 11359 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})) → 𝑥 / 𝑘𝐵 ∈ ℂ)
154, 5, 9, 14fsumsplit 14318 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝑥 / 𝑘𝐵 = (Σ𝑥𝐴 𝑥 / 𝑘𝐵 + Σ𝑥 ∈ {𝑧}𝑥 / 𝑘𝐵))
16 nfcv 2751 . . . 4 𝑥𝐵
17 nfcsb1v 3515 . . . 4 𝑘𝑥 / 𝑘𝐵
18 csbeq1a 3508 . . . 4 (𝑘 = 𝑥𝐵 = 𝑥 / 𝑘𝐵)
1916, 17, 18cbvsumi 14275 . . 3 Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 = Σ𝑥 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝑥 / 𝑘𝐵
2016, 17, 18cbvsumi 14275 . . . 4 Σ𝑘𝐴 𝐵 = Σ𝑥𝐴 𝑥 / 𝑘𝐵
2116, 17, 18cbvsumi 14275 . . . 4 Σ𝑘 ∈ {𝑧}𝐵 = Σ𝑥 ∈ {𝑧}𝑥 / 𝑘𝐵
2220, 21oveq12i 6561 . . 3 𝑘𝐴 𝐵 + Σ𝑘 ∈ {𝑧}𝐵) = (Σ𝑥𝐴 𝑥 / 𝑘𝐵 + Σ𝑥 ∈ {𝑧}𝑥 / 𝑘𝐵)
2315, 19, 223eqtr4g 2669 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 = (Σ𝑘𝐴 𝐵 + Σ𝑘 ∈ {𝑧}𝐵))
24 vex 3176 . . . 4 𝑧 ∈ V
25 vsnid 4156 . . . . . . . 8 𝑧 ∈ {𝑧}
26 elun2 3743 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ {𝑧} → 𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧}))
2725, 26ax-mp 5 . . . . . . 7 𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})
28 rspcsbela 3958 . . . . . . 7 ((𝑧 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧}) ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → 𝑧 / 𝑘𝐵 ∈ ℤ)
2927, 28mpan 702 . . . . . 6 (∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ → 𝑧 / 𝑘𝐵 ∈ ℤ)
3029zcnd 11359 . . . . 5 (∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ → 𝑧 / 𝑘𝐵 ∈ ℂ)
31303ad2ant3 1077 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → 𝑧 / 𝑘𝐵 ∈ ℂ)
32 sumsns 14323 . . . 4 ((𝑧 ∈ V ∧ 𝑧 / 𝑘𝐵 ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ {𝑧}𝐵 = 𝑧 / 𝑘𝐵)
3324, 31, 32sylancr 694 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑘 ∈ {𝑧}𝐵 = 𝑧 / 𝑘𝐵)
3433oveq2d 6565 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → (Σ𝑘𝐴 𝐵 + Σ𝑘 ∈ {𝑧}𝐵) = (Σ𝑘𝐴 𝐵 + 𝑧 / 𝑘𝐵))
3523, 34eqtrd 2644 1 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝑧𝐴 ∧ ∀𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ ℤ) → Σ𝑘 ∈ (𝐴 ∪ {𝑧})𝐵 = (Σ𝑘𝐴 𝐵 + 𝑧 / 𝑘𝐵))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 383   ∧ w3a 1031   = wceq 1475   ∈ wcel 1977   ∉ wnel 2781  ∀wral 2896  Vcvv 3173  ⦋csb 3499   ∪ cun 3538   ∩ cin 3539  ∅c0 3874  {csn 4125  (class class class)co 6549  Fincfn 7841  ℂcc 9813   + caddc 9818  ℤcz 11254  Σcsu 14264 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-inf2 8421  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  ax-pre-sup 9893 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-fal 1481  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-se 4998  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-isom 5813  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-sup 8231  df-oi 8298  df-card 8648  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-n0 11170  df-z 11255  df-uz 11564  df-rp 11709  df-fz 12198  df-fzo 12335  df-seq 12664  df-exp 12723  df-hash 12980  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-clim 14067  df-sum 14265 This theorem is referenced by:  modfsummods  14366  sumeven  14948  sumodd  14949
 Copyright terms: Public domain W3C validator