MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  aaliou3lem6 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem aaliou3lem6 24302
Description: Lemma for aaliou3 24305. (Contributed by Stefan O'Rear, 16-Nov-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
aaliou3lem.c 𝐹 = (𝑎 ∈ ℕ ↦ (2↑-(!‘𝑎)))
aaliou3lem.d 𝐿 = Σ𝑏 ∈ ℕ (𝐹𝑏)
aaliou3lem.e 𝐻 = (𝑐 ∈ ℕ ↦ Σ𝑏 ∈ (1...𝑐)(𝐹𝑏))
Assertion
Ref Expression
aaliou3lem6 (𝐴 ∈ ℕ → ((𝐻𝐴) · (2↑(!‘𝐴))) ∈ ℤ)
Distinct variable groups:   𝑎,𝑏,𝑐   𝐹,𝑏,𝑐   𝐿,𝑐   𝐴,𝑎,𝑏,𝑐
Allowed substitution hints:   𝐹(𝑎)   𝐻(𝑎,𝑏,𝑐)   𝐿(𝑎,𝑏)

Proof of Theorem aaliou3lem6
StepHypRef Expression
1 oveq2 6821 . . . . 5 (𝑐 = 𝐴 → (1...𝑐) = (1...𝐴))
21sumeq1d 14630 . . . 4 (𝑐 = 𝐴 → Σ𝑏 ∈ (1...𝑐)(𝐹𝑏) = Σ𝑏 ∈ (1...𝐴)(𝐹𝑏))
3 aaliou3lem.e . . . 4 𝐻 = (𝑐 ∈ ℕ ↦ Σ𝑏 ∈ (1...𝑐)(𝐹𝑏))
4 sumex 14617 . . . 4 Σ𝑏 ∈ (1...𝐴)(𝐹𝑏) ∈ V
52, 3, 4fvmpt 6444 . . 3 (𝐴 ∈ ℕ → (𝐻𝐴) = Σ𝑏 ∈ (1...𝐴)(𝐹𝑏))
65oveq1d 6828 . 2 (𝐴 ∈ ℕ → ((𝐻𝐴) · (2↑(!‘𝐴))) = (Σ𝑏 ∈ (1...𝐴)(𝐹𝑏) · (2↑(!‘𝐴))))
7 fzfid 12966 . . . 4 (𝐴 ∈ ℕ → (1...𝐴) ∈ Fin)
8 2rp 12030 . . . . . 6 2 ∈ ℝ+
9 nnnn0 11491 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℕ → 𝐴 ∈ ℕ0)
10 faccl 13264 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℕ0 → (!‘𝐴) ∈ ℕ)
119, 10syl 17 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℕ → (!‘𝐴) ∈ ℕ)
1211nnzd 11673 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℕ → (!‘𝐴) ∈ ℤ)
13 rpexpcl 13073 . . . . . 6 ((2 ∈ ℝ+ ∧ (!‘𝐴) ∈ ℤ) → (2↑(!‘𝐴)) ∈ ℝ+)
148, 12, 13sylancr 698 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℕ → (2↑(!‘𝐴)) ∈ ℝ+)
1514rpcnd 12067 . . . 4 (𝐴 ∈ ℕ → (2↑(!‘𝐴)) ∈ ℂ)
16 elfznn 12563 . . . . . . 7 (𝑏 ∈ (1...𝐴) → 𝑏 ∈ ℕ)
17 fveq2 6352 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = 𝑏 → (!‘𝑎) = (!‘𝑏))
1817negeqd 10467 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝑏 → -(!‘𝑎) = -(!‘𝑏))
1918oveq2d 6829 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝑏 → (2↑-(!‘𝑎)) = (2↑-(!‘𝑏)))
20 aaliou3lem.c . . . . . . . 8 𝐹 = (𝑎 ∈ ℕ ↦ (2↑-(!‘𝑎)))
21 ovex 6841 . . . . . . . 8 (2↑-(!‘𝑏)) ∈ V
2219, 20, 21fvmpt 6444 . . . . . . 7 (𝑏 ∈ ℕ → (𝐹𝑏) = (2↑-(!‘𝑏)))
2316, 22syl 17 . . . . . 6 (𝑏 ∈ (1...𝐴) → (𝐹𝑏) = (2↑-(!‘𝑏)))
2423adantl 473 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (𝐹𝑏) = (2↑-(!‘𝑏)))
2516adantl 473 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → 𝑏 ∈ ℕ)
2625nnnn0d 11543 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → 𝑏 ∈ ℕ0)
27 faccl 13264 . . . . . . . . . 10 (𝑏 ∈ ℕ0 → (!‘𝑏) ∈ ℕ)
2826, 27syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (!‘𝑏) ∈ ℕ)
2928nnzd 11673 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (!‘𝑏) ∈ ℤ)
3029znegcld 11676 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → -(!‘𝑏) ∈ ℤ)
31 rpexpcl 13073 . . . . . . 7 ((2 ∈ ℝ+ ∧ -(!‘𝑏) ∈ ℤ) → (2↑-(!‘𝑏)) ∈ ℝ+)
328, 30, 31sylancr 698 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (2↑-(!‘𝑏)) ∈ ℝ+)
3332rpcnd 12067 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (2↑-(!‘𝑏)) ∈ ℂ)
3424, 33eqeltrd 2839 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (𝐹𝑏) ∈ ℂ)
357, 15, 34fsummulc1 14716 . . 3 (𝐴 ∈ ℕ → (Σ𝑏 ∈ (1...𝐴)(𝐹𝑏) · (2↑(!‘𝐴))) = Σ𝑏 ∈ (1...𝐴)((𝐹𝑏) · (2↑(!‘𝐴))))
3624oveq1d 6828 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → ((𝐹𝑏) · (2↑(!‘𝐴))) = ((2↑-(!‘𝑏)) · (2↑(!‘𝐴))))
3712adantr 472 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (!‘𝐴) ∈ ℤ)
38 2cnne0 11434 . . . . . . . 8 (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
39 expaddz 13098 . . . . . . . 8 (((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ (-(!‘𝑏) ∈ ℤ ∧ (!‘𝐴) ∈ ℤ)) → (2↑(-(!‘𝑏) + (!‘𝐴))) = ((2↑-(!‘𝑏)) · (2↑(!‘𝐴))))
4038, 39mpan 708 . . . . . . 7 ((-(!‘𝑏) ∈ ℤ ∧ (!‘𝐴) ∈ ℤ) → (2↑(-(!‘𝑏) + (!‘𝐴))) = ((2↑-(!‘𝑏)) · (2↑(!‘𝐴))))
4130, 37, 40syl2anc 696 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (2↑(-(!‘𝑏) + (!‘𝐴))) = ((2↑-(!‘𝑏)) · (2↑(!‘𝐴))))
42 2z 11601 . . . . . . 7 2 ∈ ℤ
4330zcnd 11675 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → -(!‘𝑏) ∈ ℂ)
4437zcnd 11675 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (!‘𝐴) ∈ ℂ)
4543, 44addcomd 10430 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (-(!‘𝑏) + (!‘𝐴)) = ((!‘𝐴) + -(!‘𝑏)))
4628nncnd 11228 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (!‘𝑏) ∈ ℂ)
4744, 46negsubd 10590 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → ((!‘𝐴) + -(!‘𝑏)) = ((!‘𝐴) − (!‘𝑏)))
4845, 47eqtrd 2794 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (-(!‘𝑏) + (!‘𝐴)) = ((!‘𝐴) − (!‘𝑏)))
499adantr 472 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → 𝐴 ∈ ℕ0)
50 elfzle2 12538 . . . . . . . . . . 11 (𝑏 ∈ (1...𝐴) → 𝑏𝐴)
5150adantl 473 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → 𝑏𝐴)
52 facwordi 13270 . . . . . . . . . 10 ((𝑏 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℕ0𝑏𝐴) → (!‘𝑏) ≤ (!‘𝐴))
5326, 49, 51, 52syl3anc 1477 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (!‘𝑏) ≤ (!‘𝐴))
5428nnnn0d 11543 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (!‘𝑏) ∈ ℕ0)
5549, 10syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (!‘𝐴) ∈ ℕ)
5655nnnn0d 11543 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (!‘𝐴) ∈ ℕ0)
57 nn0sub 11535 . . . . . . . . . 10 (((!‘𝑏) ∈ ℕ0 ∧ (!‘𝐴) ∈ ℕ0) → ((!‘𝑏) ≤ (!‘𝐴) ↔ ((!‘𝐴) − (!‘𝑏)) ∈ ℕ0))
5854, 56, 57syl2anc 696 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → ((!‘𝑏) ≤ (!‘𝐴) ↔ ((!‘𝐴) − (!‘𝑏)) ∈ ℕ0))
5953, 58mpbid 222 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → ((!‘𝐴) − (!‘𝑏)) ∈ ℕ0)
6048, 59eqeltrd 2839 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (-(!‘𝑏) + (!‘𝐴)) ∈ ℕ0)
61 zexpcl 13069 . . . . . . 7 ((2 ∈ ℤ ∧ (-(!‘𝑏) + (!‘𝐴)) ∈ ℕ0) → (2↑(-(!‘𝑏) + (!‘𝐴))) ∈ ℤ)
6242, 60, 61sylancr 698 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → (2↑(-(!‘𝑏) + (!‘𝐴))) ∈ ℤ)
6341, 62eqeltrrd 2840 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → ((2↑-(!‘𝑏)) · (2↑(!‘𝐴))) ∈ ℤ)
6436, 63eqeltrd 2839 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (1...𝐴)) → ((𝐹𝑏) · (2↑(!‘𝐴))) ∈ ℤ)
657, 64fsumzcl 14665 . . 3 (𝐴 ∈ ℕ → Σ𝑏 ∈ (1...𝐴)((𝐹𝑏) · (2↑(!‘𝐴))) ∈ ℤ)
6635, 65eqeltrd 2839 . 2 (𝐴 ∈ ℕ → (Σ𝑏 ∈ (1...𝐴)(𝐹𝑏) · (2↑(!‘𝐴))) ∈ ℤ)
676, 66eqeltrd 2839 1 (𝐴 ∈ ℕ → ((𝐻𝐴) · (2↑(!‘𝐴))) ∈ ℤ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  wne 2932   class class class wbr 4804  cmpt 4881  cfv 6049  (class class class)co 6813  cc 10126  0cc0 10128  1c1 10129   + caddc 10131   · cmul 10133  cle 10267  cmin 10458  -cneg 10459  cn 11212  2c2 11262  0cn0 11484  cz 11569  +crp 12025  ...cfz 12519  cexp 13054  !cfa 13254  Σcsu 14615
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-inf2 8711  ax-cnex 10184  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205  ax-pre-sup 10206
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-se 5226  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-isom 6058  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-om 7231  df-1st 7333  df-2nd 7334  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-1o 7729  df-oadd 7733  df-er 7911  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-fin 8125  df-sup 8513  df-oi 8580  df-card 8955  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-div 10877  df-nn 11213  df-2 11271  df-3 11272  df-n0 11485  df-z 11570  df-uz 11880  df-rp 12026  df-fz 12520  df-fzo 12660  df-seq 12996  df-exp 13055  df-fac 13255  df-hash 13312  df-cj 14038  df-re 14039  df-im 14040  df-sqrt 14174  df-abs 14175  df-clim 14418  df-sum 14616
This theorem is referenced by:  aaliou3lem9  24304
  Copyright terms: Public domain W3C validator