Theorem gsumnunsn 30615

Description: Closure of a group sum in a non-commutative monoid. (Contributed by Thierry Arnoux, 8-Oct-2018.)

Hypotheses

Ref	Expression
gsumncl.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝑀)
gsumncl.w	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ Mnd)
gsumncl.p	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
gsumncl.b	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑁...𝑃)) → 𝐵 ∈ 𝐾)
gsumnunsn.a	⊢ + = (+g‘𝑀)
gsumnunsn.l	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐾)
gsumnunsn.c	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 = (𝑃 + 1)) → 𝐵 = 𝐶)

Assertion

Ref	Expression
gsumnunsn	⊢ (𝜑 → (𝑀 Σg (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵)) = ((𝑀 Σg (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵)) + 𝐶))

Distinct variable groups:   𝑘,𝐾   𝑘,𝑁   𝑃,𝑘   𝜑,𝑘   𝐶,𝑘

Allowed substitution hints:   𝐵(𝑘)   + (𝑘)   𝑀(𝑘)

Proof of Theorem gsumnunsn

Dummy variable 𝑖 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		gsumncl.p	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
2		seqp1 12816	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (seq𝑁( + , (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵))‘(𝑃 + 1)) = ((seq𝑁( + , (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵))‘𝑃) + ((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵)‘(𝑃 + 1))))
3	1, 2	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → (seq𝑁( + , (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵))‘(𝑃 + 1)) = ((seq𝑁( + , (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵))‘𝑃) + ((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵)‘(𝑃 + 1))))
4		gsumncl.k	. . 3 ⊢ 𝐾 = (Base‘𝑀)
5		gsumnunsn.a	. . 3 ⊢ + = (+g‘𝑀)
6		gsumncl.w	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ Mnd)
7		peano2uz 11741	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝑃 + 1) ∈ (ℤ≥‘𝑁))
8	1, 7	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑃 + 1) ∈ (ℤ≥‘𝑁))
9		gsumncl.b	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑁...𝑃)) → 𝐵 ∈ 𝐾)
10	9	adantlr 751	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1))) ∧ 𝑘 ∈ (𝑁...𝑃)) → 𝐵 ∈ 𝐾)
11		gsumnunsn.c	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 = (𝑃 + 1)) → 𝐵 = 𝐶)
12	11	adantlr 751	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1))) ∧ 𝑘 = (𝑃 + 1)) → 𝐵 = 𝐶)
13		gsumnunsn.l	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐾)
14	13	ad2antrr 762	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1))) ∧ 𝑘 = (𝑃 + 1)) → 𝐶 ∈ 𝐾)
15	12, 14	eqeltrd 2701	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1))) ∧ 𝑘 = (𝑃 + 1)) → 𝐵 ∈ 𝐾)
16		elfzp1 12391	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↔ (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ∨ 𝑘 = (𝑃 + 1))))
17	1, 16	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↔ (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ∨ 𝑘 = (𝑃 + 1))))
18	17	biimpa 501	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1))) → (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ∨ 𝑘 = (𝑃 + 1)))
19	10, 15, 18	mpjaodan 827	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1))) → 𝐵 ∈ 𝐾)
20		eqid 2622	. . . 4 ⊢ (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵) = (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵)
21	19, 20	fmptd 6385	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵):(𝑁...(𝑃 + 1))⟶𝐾)
22	4, 5, 6, 8, 21	gsumval2 17280	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑀 Σg (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵)) = (seq𝑁( + , (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵))‘(𝑃 + 1)))
23		eqid 2622	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵) = (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵)
24	9, 23	fmptd 6385	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵):(𝑁...𝑃)⟶𝐾)
25	4, 5, 6, 1, 24	gsumval2 17280	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑀 Σg (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵)) = (seq𝑁( + , (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵))‘𝑃))
26		fzssp1 12384	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁...𝑃) ⊆ (𝑁...(𝑃 + 1))
27		resmpt 5449	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁...𝑃) ⊆ (𝑁...(𝑃 + 1)) → ((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵) ↾ (𝑁...𝑃)) = (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵))
28	26, 27	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵) ↾ (𝑁...𝑃)) = (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵)
29	28	fveq1i 6192	. . . . . 6 ⊢ (((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵) ↾ (𝑁...𝑃))‘𝑖) = ((𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵)‘𝑖)
30		fvres 6207	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ (𝑁...𝑃) → (((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵) ↾ (𝑁...𝑃))‘𝑖) = ((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵)‘𝑖))
31	30	adantl 482	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (𝑁...𝑃)) → (((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵) ↾ (𝑁...𝑃))‘𝑖) = ((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵)‘𝑖))
32	29, 31	syl5reqr 2671	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (𝑁...𝑃)) → ((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵)‘𝑖) = ((𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵)‘𝑖))
33	1, 32	seqfveq 12825	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (seq𝑁( + , (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵))‘𝑃) = (seq𝑁( + , (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵))‘𝑃))
34	25, 33	eqtr4d 2659	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑀 Σg (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵)) = (seq𝑁( + , (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵))‘𝑃))
35		eqidd 2623	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵) = (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵))
36		eluzfz2 12349	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 + 1) ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝑃 + 1) ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)))
37	8, 36	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑃 + 1) ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)))
38	35, 11, 37, 13	fvmptd 6288	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵)‘(𝑃 + 1)) = 𝐶)
39	38	eqcomd 2628	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐶 = ((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵)‘(𝑃 + 1)))
40	34, 39	oveq12d 6668	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑀 Σg (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵)) + 𝐶) = ((seq𝑁( + , (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵))‘𝑃) + ((𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵)‘(𝑃 + 1))))
41	3, 22, 40	3eqtr4d 2666	1 ⊢ (𝜑 → (𝑀 Σg (𝑘 ∈ (𝑁...(𝑃 + 1)) ↦ 𝐵)) = ((𝑀 Σg (𝑘 ∈ (𝑁...𝑃) ↦ 𝐵)) + 𝐶))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∨ wo 383   ∧ wa 384   = wceq 1483   ∈ wcel 1990   ⊆ wss 3574   ↦ cmpt 4729   ↾ cres 5116  ‘cfv 5888  (class class class)co 6650  1c1 9937   + caddc 9939  ℤ_≥cuz 11687  ...cfz 12326  seqcseq 12801  Basecbs 15857  +_gcplusg 15941   Σ_g cgsu 16101  Mndcmnd 17294

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-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  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

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  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-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-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-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-er 7742  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-nn 11021  df-n0 11293  df-z 11378  df-uz 11688  df-fz 12327  df-seq 12802  df-0g 16102  df-gsum 16103

This theorem is referenced by:  signstfvn  30646