Theorem fsumdvdscom 24911

Description: A double commutation of divisor sums based on fsumdvdsdiag 24910. Note that 𝐴 depends on both 𝑗 and 𝑘. (Contributed by Mario Carneiro, 13-May-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
fsumdvdscom.1	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
fsumdvdscom.2	⊢ (𝑗 = (𝑘 · 𝑚) → 𝐴 = 𝐵)
fsumdvdscom.3	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗})) → 𝐴 ∈ ℂ)

Assertion

Ref	Expression
fsumdvdscom	⊢ (𝜑 → Σ𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗}𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)

Distinct variable groups:   𝐴,𝑚   𝐵,𝑗   𝑗,𝑘,𝑚,𝑥,𝑁   𝜑,𝑗,𝑘,𝑚

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝐴(𝑥,𝑗,𝑘)   𝐵(𝑥,𝑘,𝑚)

Proof of Theorem fsumdvdscom

Dummy variables 𝑢 𝑣 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nfcv 2764	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑢Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗}𝐴
2		nfcv 2764	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑗{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}
3		nfcsb1v 3549	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑗⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴
4	2, 3	nfsum 14421	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑗Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴
5		breq2 4657	. . . . 5 ⊢ (𝑗 = 𝑢 → (𝑥 ∥ 𝑗 ↔ 𝑥 ∥ 𝑢))
6	5	rabbidv 3189	. . . 4 ⊢ (𝑗 = 𝑢 → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢})
7		csbeq1a 3542	. . . . 5 ⊢ (𝑗 = 𝑢 → 𝐴 = ⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴)
8	7	adantr 481	. . . 4 ⊢ ((𝑗 = 𝑢 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗}) → 𝐴 = ⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴)
9	6, 8	sumeq12dv 14437	. . 3 ⊢ (𝑗 = 𝑢 → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗}𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴)
10	1, 4, 9	cbvsumi 14427	. 2 ⊢ Σ𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗}𝐴 = Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴
11		breq2 4657	. . . . . 6 ⊢ (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → (𝑥 ∥ 𝑢 ↔ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)))
12	11	rabbidv 3189	. . . . 5 ⊢ (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)})
13		csbeq1 3536	. . . . . 6 ⊢ (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → ⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 = ⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴)
14	13	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝑢 = (𝑁 / 𝑣) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}) → ⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 = ⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴)
15	12, 14	sumeq12dv 14437	. . . 4 ⊢ (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴)
16		fzfid 12772	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (1...𝑁) ∈ Fin)
17		fsumdvdscom.1	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
18		dvdsssfz1 15040	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ⊆ (1...𝑁))
19	17, 18	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ⊆ (1...𝑁))
20		ssfi 8180	. . . . 5 ⊢ (((1...𝑁) ∈ Fin ∧ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ⊆ (1...𝑁)) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ∈ Fin)
21	16, 19, 20	syl2anc 693	. . . 4 ⊢ (𝜑 → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ∈ Fin)
22		eqid 2622	. . . . . 6 ⊢ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}
23		eqid 2622	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧)) = (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧))
24	22, 23	dvdsflip 15039	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧)):{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}–1-1-onto→{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})
25	17, 24	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧)):{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}–1-1-onto→{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})
26		oveq2 6658	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = 𝑣 → (𝑁 / 𝑧) = (𝑁 / 𝑣))
27		ovex 6678	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 / 𝑧) ∈ V
28	26, 23, 27	fvmpt3i 6287	. . . . 5 ⊢ (𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} → ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧))‘𝑣) = (𝑁 / 𝑣))
29	28	adantl 482	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ↦ (𝑁 / 𝑧))‘𝑣) = (𝑁 / 𝑣))
30		fzfid 12772	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → (1...𝑢) ∈ Fin)
31		ssrab2 3687	. . . . . . . 8 ⊢ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ⊆ ℕ
32		simpr 477	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})
33	31, 32	sseldi 3601	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → 𝑢 ∈ ℕ)
34		dvdsssfz1 15040	. . . . . . 7 ⊢ (𝑢 ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢} ⊆ (1...𝑢))
35	33, 34	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢} ⊆ (1...𝑢))
36		ssfi 8180	. . . . . 6 ⊢ (((1...𝑢) ∈ Fin ∧ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢} ⊆ (1...𝑢)) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢} ∈ Fin)
37	30, 35, 36	syl2anc 693	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢} ∈ Fin)
38		fsumdvdscom.3	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗})) → 𝐴 ∈ ℂ)
39	38	ralrimivva 2971	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ∀𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗}𝐴 ∈ ℂ)
40		nfv 1843	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑢∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗}𝐴 ∈ ℂ
41	3	nfel1 2779	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑗⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ
42	2, 41	nfral 2945	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑗∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ
43	7	eleq1d 2686	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 = 𝑢 → (𝐴 ∈ ℂ ↔ ⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ))
44	6, 43	raleqbidv 3152	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 = 𝑢 → (∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗}𝐴 ∈ ℂ ↔ ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ))
45	40, 42, 44	cbvral 3167	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗}𝐴 ∈ ℂ ↔ ∀𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ)
46	39, 45	sylib 208	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ∀𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ)
47	46	r19.21bi 2932	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ)
48	47	r19.21bi 2932	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}) → ⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ)
49	37, 48	fsumcl 14464	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ)
50	15, 21, 25, 29, 49	fsumf1o 14454	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 = Σ𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴)
51		dvdsdivcl 15038	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → (𝑁 / 𝑣) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})
52	17, 51	sylan 488	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → (𝑁 / 𝑣) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})
53	46	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → ∀𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ)
54	13	eleq1d 2686	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → (⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ ↔ ⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ))
55	12, 54	raleqbidv 3152	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑢 = (𝑁 / 𝑣) → (∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ ↔ ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ))
56	55	rspcv 3305	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 / 𝑣) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} → (∀𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ → ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ))
57	52, 53, 56	sylc 65	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → ∀𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ)
58	57	r19.21bi 2932	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}) → ⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ)
59	58	anasss 679	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)})) → ⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ)
60	17, 59	fsumdvdsdiag 24910	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴)
61		oveq2 6658	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚) → (𝑁 / 𝑣) = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)))
62	61	csbeq1d 3540	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚) → ⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 = ⦋(𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) / 𝑗⦌𝐴)
63		fzfid 12772	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → (1...(𝑁 / 𝑘)) ∈ Fin)
64		dvdsdivcl 15038	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → (𝑁 / 𝑘) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})
65	31, 64	sseldi 3601	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → (𝑁 / 𝑘) ∈ ℕ)
66	17, 65	sylan 488	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → (𝑁 / 𝑘) ∈ ℕ)
67		dvdsssfz1 15040	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 / 𝑘) ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ⊆ (1...(𝑁 / 𝑘)))
68	66, 67	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ⊆ (1...(𝑁 / 𝑘)))
69		ssfi 8180	. . . . . . 7 ⊢ (((1...(𝑁 / 𝑘)) ∈ Fin ∧ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ⊆ (1...(𝑁 / 𝑘))) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ∈ Fin)
70	63, 68, 69	syl2anc 693	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ∈ Fin)
71		eqid 2622	. . . . . . . 8 ⊢ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}
72		eqid 2622	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧)) = (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧))
73	71, 72	dvdsflip 15039	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 / 𝑘) ∈ ℕ → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧)):{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}–1-1-onto→{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)})
74	66, 73	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧)):{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}–1-1-onto→{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)})
75		oveq2 6658	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = 𝑚 → ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧) = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))
76		ovex 6678	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧) ∈ V
77	75, 72, 76	fvmpt3i 6287	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} → ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧))‘𝑚) = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))
78	77	adantl 482	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} ↦ ((𝑁 / 𝑘) / 𝑧))‘𝑚) = ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))
79	17	fsumdvdsdiaglem 24909	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)})))
80	59	ex 450	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑣)}) → ⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ))
81	79, 80	syld 47	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → ⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ))
82	81	impl 650	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → ⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 ∈ ℂ)
83	62, 70, 74, 78, 82	fsumf1o 14454	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → Σ𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 = Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}⦋(𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) / 𝑗⦌𝐴)
84		ovexd 6680	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) ∈ V)
85		nncn 11028	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
86		nnne0 11053	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≠ 0)
87	85, 86	jca 554	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0))
88	17, 87	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0))
89	88	ad2antrr 762	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0))
90	89	simpld 475	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → 𝑁 ∈ ℂ)
91		elrabi 3359	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} → 𝑘 ∈ ℕ)
92	91	adantl 482	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → 𝑘 ∈ ℕ)
93	92	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → 𝑘 ∈ ℕ)
94		nncn 11028	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℂ)
95		nnne0 11053	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ≠ 0)
96	94, 95	jca 554	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ≠ 0))
97	93, 96	syl 17	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ≠ 0))
98		elrabi 3359	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)} → 𝑚 ∈ ℕ)
99	98	adantl 482	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → 𝑚 ∈ ℕ)
100		nncn 11028	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℂ)
101		nnne0 11053	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ≠ 0)
102	100, 101	jca 554	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0))
103	99, 102	syl 17	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0))
104		divdiv1 10736	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ≠ 0) ∧ (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0)) → ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚) = (𝑁 / (𝑘 · 𝑚)))
105	90, 97, 103, 104	syl3anc 1326	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚) = (𝑁 / (𝑘 · 𝑚)))
106	105	oveq2d 6666	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) = (𝑁 / (𝑁 / (𝑘 · 𝑚))))
107		nnmulcl 11043	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ)
108	92, 98, 107	syl2an 494	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ)
109		nncn 11028	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ → (𝑘 · 𝑚) ∈ ℂ)
110		nnne0 11053	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ → (𝑘 · 𝑚) ≠ 0)
111	109, 110	jca 554	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℕ → ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℂ ∧ (𝑘 · 𝑚) ≠ 0))
112	108, 111	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℂ ∧ (𝑘 · 𝑚) ≠ 0))
113		ddcan 10739	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ ((𝑘 · 𝑚) ∈ ℂ ∧ (𝑘 · 𝑚) ≠ 0)) → (𝑁 / (𝑁 / (𝑘 · 𝑚))) = (𝑘 · 𝑚))
114	89, 112, 113	syl2anc 693	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / (𝑁 / (𝑘 · 𝑚))) = (𝑘 · 𝑚))
115	106, 114	eqtrd 2656	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) = (𝑘 · 𝑚))
116	115	eqeq2d 2632	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → (𝑗 = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) ↔ 𝑗 = (𝑘 · 𝑚)))
117	116	biimpa 501	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) ∧ 𝑗 = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))) → 𝑗 = (𝑘 · 𝑚))
118		fsumdvdscom.2	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = (𝑘 · 𝑚) → 𝐴 = 𝐵)
119	117, 118	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) ∧ 𝑗 = (𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚))) → 𝐴 = 𝐵)
120	84, 119	csbied 3560	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}) → ⦋(𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) / 𝑗⦌𝐴 = 𝐵)
121	120	sumeq2dv 14433	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}⦋(𝑁 / ((𝑁 / 𝑘) / 𝑚)) / 𝑗⦌𝐴 = Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
122	83, 121	eqtrd 2656	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → Σ𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 = Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
123	122	sumeq2dv 14433	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑣 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}⦋(𝑁 / 𝑣) / 𝑗⦌𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
124	50, 60, 123	3eqtrd 2660	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑢}⦋𝑢 / 𝑗⦌𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)
125	10, 124	syl5eq 2668	1 ⊢ (𝜑 → Σ𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑗}𝐴 = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}Σ𝑚 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑘)}𝐵)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 384   = wceq 1483   ∈ wcel 1990   ≠ wne 2794  ∀wral 2912  {crab 2916  Vcvv 3200  ⦋csb 3533   ⊆ wss 3574   class class class wbr 4653   ↦ cmpt 4729  –1-1-onto→wf1o 5887  ‘cfv 5888  (class class class)co 6650  Fincfn 7955  ℂcc 9934  0cc0 9936  1c1 9937   · cmul 9941   / cdiv 10684  ℕcn 11020  ...cfz 12326  Σcsu 14416   ∥ cdvds 14983

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-inf2 8538  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-pre-sup 10014

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-fal 1489  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-se 5074  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-isom 5897  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-oadd 7564  df-er 7742  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-sup 8348  df-oi 8415  df-card 8765  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-n0 11293  df-z 11378  df-uz 11688  df-rp 11833  df-fz 12327  df-fzo 12466  df-seq 12802  df-exp 12861  df-hash 13118  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-clim 14219  df-sum 14417  df-dvds 14984

This theorem is referenced by:  logsqvma  25231