Theorem reprval 30688

Description: Value of the representations of 𝑀 as the sum of 𝑆 nonnegative integers in a given set 𝐴 (Contributed by Thierry Arnoux, 1-Dec-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
reprval.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℕ)
reprval.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
reprval.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℕ0)

Assertion

Ref	Expression
reprval	⊢ (𝜑 → (𝐴(repr‘𝑆)𝑀) = {𝑐 ∈ (𝐴 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑀})

Distinct variable groups:   𝐴,𝑐   𝑀,𝑐   𝑆,𝑎,𝑐   𝜑,𝑐

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑎)   𝐴(𝑎)   𝑀(𝑎)

Proof of Theorem reprval

Dummy variables 𝑏 𝑚 𝑠 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-repr 30687	. . . 4 ⊢ repr = (𝑠 ∈ ℕ0 ↦ (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑠)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑠)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}))
2	1	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → repr = (𝑠 ∈ ℕ0 ↦ (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑠)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑠)(𝑐‘𝑎) = 𝑚})))
3		oveq2 6658	. . . . . . 7 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → (0..^𝑠) = (0..^𝑆))
4	3	oveq2d 6666	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑠)) = (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑆)))
5	3	sumeq1d 14431	. . . . . . 7 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → Σ𝑎 ∈ (0..^𝑠)(𝑐‘𝑎) = Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎))
6	5	eqeq1d 2624	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → (Σ𝑎 ∈ (0..^𝑠)(𝑐‘𝑎) = 𝑚 ↔ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚))
7	4, 6	rabeqbidv 3195	. . . . 5 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → {𝑐 ∈ (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑠)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑠)(𝑐‘𝑎) = 𝑚} = {𝑐 ∈ (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚})
8	7	mpt2eq3dv 6721	. . . 4 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑠)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑠)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}) = (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}))
9	8	adantl 482	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 = 𝑆) → (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑠)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑠)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}) = (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}))
10		reprval.s	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℕ0)
11		nnex 11026	. . . . . 6 ⊢ ℕ ∈ V
12	11	pwex 4848	. . . . 5 ⊢ 𝒫 ℕ ∈ V
13		zex 11386	. . . . 5 ⊢ ℤ ∈ V
14	12, 13	mpt2ex 7247	. . . 4 ⊢ (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}) ∈ V
15	14	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}) ∈ V)
16	2, 9, 10, 15	fvmptd 6288	. 2 ⊢ (𝜑 → (repr‘𝑆) = (𝑏 ∈ 𝒫 ℕ, 𝑚 ∈ ℤ ↦ {𝑐 ∈ (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚}))
17		simprl 794	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑏 = 𝐴 ∧ 𝑚 = 𝑀)) → 𝑏 = 𝐴)
18	17	oveq1d 6665	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑏 = 𝐴 ∧ 𝑚 = 𝑀)) → (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑆)) = (𝐴 ↑𝑚 (0..^𝑆)))
19		simprr 796	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑏 = 𝐴 ∧ 𝑚 = 𝑀)) → 𝑚 = 𝑀)
20	19	eqeq2d 2632	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑏 = 𝐴 ∧ 𝑚 = 𝑀)) → (Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚 ↔ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑀))
21	18, 20	rabeqbidv 3195	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑏 = 𝐴 ∧ 𝑚 = 𝑀)) → {𝑐 ∈ (𝑏 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑚} = {𝑐 ∈ (𝐴 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑀})
22	11	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ℕ ∈ V)
23		reprval.a	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℕ)
24	22, 23	ssexd 4805	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ V)
25	24, 23	elpwd 4167	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝒫 ℕ)
26		reprval.m	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
27		ovex 6678	. . . 4 ⊢ (𝐴 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∈ V
28	27	rabex 4813	. . 3 ⊢ {𝑐 ∈ (𝐴 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑀} ∈ V
29	28	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → {𝑐 ∈ (𝐴 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑀} ∈ V)
30	16, 21, 25, 26, 29	ovmpt2d 6788	1 ⊢ (𝜑 → (𝐴(repr‘𝑆)𝑀) = {𝑐 ∈ (𝐴 ↑𝑚 (0..^𝑆)) ∣ Σ𝑎 ∈ (0..^𝑆)(𝑐‘𝑎) = 𝑀})

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 384   = wceq 1483   ∈ wcel 1990  {crab 2916  Vcvv 3200   ⊆ wss 3574  𝒫 cpw 4158   ↦ cmpt 4729  ‘cfv 5888  (class class class)co 6650   ↦ cmpt2 6652   ↑_𝑚 cmap 7857  0cc0 9936  ℕcn 11020  ℕ₀cn0 11292  ℤcz 11377  ..^cfzo 12465  Σcsu 14416  reprcrepr 30686

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-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009

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-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  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-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-neg 10269  df-nn 11021  df-z 11378  df-seq 12802  df-sum 14417  df-repr 30687

This theorem is referenced by:  repr0  30689  reprf  30690  reprsum  30691  reprsuc  30693  reprfi  30694  reprss  30695  reprinrn  30696  reprlt  30697  reprgt  30699  reprinfz1  30700  reprpmtf1o  30704  reprdifc  30705  breprexplema  30708