Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  altgsumbcALT Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem altgsumbcALT 42659
Description: Alternate proof of altgsumbc 42658, using Pascal's rule (bcpascm1 42657) instead of the binomial theorem (binom 14769). (Contributed by AV, 8-Sep-2019.) (Proof modification is discouraged.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
altgsumbcALT (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · (𝑁C𝑘)) = 0)
Distinct variable group:   𝑘,𝑁

Proof of Theorem altgsumbcALT
Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 elfzelz 12549 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (0...𝑁) → 𝑘 ∈ ℤ)
2 bcpascm1 42657 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (((𝑁 − 1)C𝑘) + ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (𝑁C𝑘))
31, 2sylan2 580 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → (((𝑁 − 1)C𝑘) + ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (𝑁C𝑘))
43eqcomd 2777 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁C𝑘) = (((𝑁 − 1)C𝑘) + ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
54oveq2d 6809 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · (𝑁C𝑘)) = ((-1↑𝑘) · (((𝑁 − 1)C𝑘) + ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
6 ax-1cn 10196 . . . . . . 7 1 ∈ ℂ
7 negcl 10483 . . . . . . . 8 (1 ∈ ℂ → -1 ∈ ℂ)
8 elfznn0 12640 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ (0...𝑁) → 𝑘 ∈ ℕ0)
9 expcl 13085 . . . . . . . 8 ((-1 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (-1↑𝑘) ∈ ℂ)
107, 8, 9syl2an 583 . . . . . . 7 ((1 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → (-1↑𝑘) ∈ ℂ)
116, 10mpan 670 . . . . . 6 (𝑘 ∈ (0...𝑁) → (-1↑𝑘) ∈ ℂ)
1211adantl 467 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → (-1↑𝑘) ∈ ℂ)
13 nnm1nn0 11536 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) ∈ ℕ0)
14 bccl 13313 . . . . . . 7 (((𝑁 − 1) ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑁 − 1)C𝑘) ∈ ℕ0)
1514nn0cnd 11555 . . . . . 6 (((𝑁 − 1) ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑁 − 1)C𝑘) ∈ ℂ)
1613, 1, 15syl2an 583 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 1)C𝑘) ∈ ℂ)
17 peano2zm 11622 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℤ → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
181, 17syl 17 . . . . . 6 (𝑘 ∈ (0...𝑁) → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
19 bccl 13313 . . . . . . 7 (((𝑁 − 1) ∈ ℕ0 ∧ (𝑘 − 1) ∈ ℤ) → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) ∈ ℕ0)
2019nn0cnd 11555 . . . . . 6 (((𝑁 − 1) ∈ ℕ0 ∧ (𝑘 − 1) ∈ ℤ) → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
2113, 18, 20syl2an 583 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
2212, 16, 21adddid 10266 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · (((𝑁 − 1)C𝑘) + ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = (((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
235, 22eqtrd 2805 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · (𝑁C𝑘)) = (((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
2423sumeq2dv 14641 . 2 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · (𝑁C𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
25 fzfid 12980 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (0...𝑁) ∈ Fin)
26 neg1cn 11326 . . . . . . 7 -1 ∈ ℂ
2726a1i 11 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → -1 ∈ ℂ)
2827, 8, 9syl2an 583 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → (-1↑𝑘) ∈ ℂ)
2928, 16mulcld 10262 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) ∈ ℂ)
30 1z 11609 . . . . . . . 8 1 ∈ ℤ
3130a1i 11 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (0...𝑁) → 1 ∈ ℤ)
321, 31zsubcld 11689 . . . . . 6 (𝑘 ∈ (0...𝑁) → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
3313, 32, 20syl2an 583 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
3428, 33mulcld 10262 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) ∈ ℂ)
3525, 29, 34fsumadd 14678 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = (Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
3630a1i 11 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈ ℤ)
37 0zd 11591 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 0 ∈ ℤ)
38 nnz 11601 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
39 oveq2 6801 . . . . . . 7 (𝑘 = (𝑗 − 1) → (-1↑𝑘) = (-1↑(𝑗 − 1)))
40 oveq2 6801 . . . . . . 7 (𝑘 = (𝑗 − 1) → ((𝑁 − 1)C𝑘) = ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1)))
4139, 40oveq12d 6811 . . . . . 6 (𝑘 = (𝑗 − 1) → ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) = ((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))))
4236, 37, 38, 29, 41fsumshft 14719 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) = Σ𝑗 ∈ ((0 + 1)...(𝑁 + 1))((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))))
43 0p1e1 11334 . . . . . . . 8 (0 + 1) = 1
4443oveq1i 6803 . . . . . . 7 ((0 + 1)...(𝑁 + 1)) = (1...(𝑁 + 1))
4544a1i 11 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → ((0 + 1)...(𝑁 + 1)) = (1...(𝑁 + 1)))
4645sumeq1d 14639 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑗 ∈ ((0 + 1)...(𝑁 + 1))((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = Σ𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))))
47 elnnuz 11926 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ ↔ 𝑁 ∈ (ℤ‘1))
4847biimpi 206 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ (ℤ‘1))
4926a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))) → -1 ∈ ℂ)
50 elfznn 12577 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1)) → 𝑗 ∈ ℕ)
51 nnm1nn0 11536 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ ℕ → (𝑗 − 1) ∈ ℕ0)
5250, 51syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1)) → (𝑗 − 1) ∈ ℕ0)
5352adantl 467 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))) → (𝑗 − 1) ∈ ℕ0)
5449, 53expcld 13215 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))) → (-1↑(𝑗 − 1)) ∈ ℂ)
55 elfzelz 12549 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1)) → 𝑗 ∈ ℤ)
56 elfzel1 12548 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1)) → 1 ∈ ℤ)
5755, 56zsubcld 11689 . . . . . . . . 9 (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1)) → (𝑗 − 1) ∈ ℤ)
58 bccl 13313 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 − 1) ∈ ℕ0 ∧ (𝑗 − 1) ∈ ℤ) → ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1)) ∈ ℕ0)
5958nn0cnd 11555 . . . . . . . . 9 (((𝑁 − 1) ∈ ℕ0 ∧ (𝑗 − 1) ∈ ℤ) → ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1)) ∈ ℂ)
6013, 57, 59syl2an 583 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))) → ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1)) ∈ ℂ)
6154, 60mulcld 10262 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))) → ((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) ∈ ℂ)
62 oveq1 6800 . . . . . . . . 9 (𝑗 = (𝑁 + 1) → (𝑗 − 1) = ((𝑁 + 1) − 1))
6362oveq2d 6809 . . . . . . . 8 (𝑗 = (𝑁 + 1) → (-1↑(𝑗 − 1)) = (-1↑((𝑁 + 1) − 1)))
6462oveq2d 6809 . . . . . . . 8 (𝑗 = (𝑁 + 1) → ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1)) = ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1)))
6563, 64oveq12d 6811 . . . . . . 7 (𝑗 = (𝑁 + 1) → ((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1))))
6648, 61, 65fsump1 14695 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = (Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) + ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1)))))
67 nncn 11230 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
68 pncan1 10656 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℂ → ((𝑁 + 1) − 1) = 𝑁)
6967, 68syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 + 1) − 1) = 𝑁)
70 nnnn0 11501 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
7169, 70eqeltrd 2850 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 + 1) − 1) ∈ ℕ0)
7271nn0zd 11682 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 + 1) − 1) ∈ ℤ)
73 nnre 11229 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ)
74 ltm1 11065 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℝ → (𝑁 − 1) < 𝑁)
7573, 74syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) < 𝑁)
7675, 69breqtrrd 4814 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) < ((𝑁 + 1) − 1))
7776olcd 863 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → (((𝑁 + 1) − 1) < 0 ∨ (𝑁 − 1) < ((𝑁 + 1) − 1)))
78 bcval4 13298 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 − 1) ∈ ℕ0 ∧ ((𝑁 + 1) − 1) ∈ ℤ ∧ (((𝑁 + 1) − 1) < 0 ∨ (𝑁 − 1) < ((𝑁 + 1) − 1))) → ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1)) = 0)
7913, 72, 77, 78syl3anc 1476 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1)) = 0)
8079oveq2d 6809 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1))) = ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · 0))
8127, 71expcld 13215 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → (-1↑((𝑁 + 1) − 1)) ∈ ℂ)
8281mul01d 10437 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · 0) = 0)
8380, 82eqtrd 2805 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1))) = 0)
8483oveq2d 6809 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) + ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1)))) = (Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) + 0))
85 oveq1 6800 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 = 𝑘 → (𝑗 − 1) = (𝑘 − 1))
8685oveq2d 6809 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 = 𝑘 → (-1↑(𝑗 − 1)) = (-1↑(𝑘 − 1)))
8785oveq2d 6809 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 = 𝑘 → ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1)) = ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))
8886, 87oveq12d 6811 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑘 → ((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = ((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
8988cbvsumv 14634 . . . . . . . . 9 Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))
9089a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
9190oveq1d 6808 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) + 0) = (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + 0))
92 fzfid 12980 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → (1...𝑁) ∈ Fin)
9326a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → -1 ∈ ℂ)
94 elfznn 12577 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 ∈ ℕ)
95 nnm1nn0 11536 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 − 1) ∈ ℕ0)
9694, 95syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → (𝑘 − 1) ∈ ℕ0)
9796adantl 467 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → (𝑘 − 1) ∈ ℕ0)
9893, 97expcld 13215 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → (-1↑(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
99 elfzelz 12549 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 ∈ ℤ)
100 elfzel1 12548 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 1 ∈ ℤ)
10199, 100zsubcld 11689 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
10213, 101, 19syl2an 583 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) ∈ ℕ0)
103102nn0cnd 11555 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
10498, 103mulcld 10262 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) ∈ ℂ)
10592, 104fsumcl 14672 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) ∈ ℂ)
106105addid1d 10438 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + 0) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
10791, 106eqtrd 2805 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) + 0) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
10866, 84, 1073eqtrd 2809 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
10942, 46, 1083eqtrd 2809 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
110 elnn0uz 11927 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ0𝑁 ∈ (ℤ‘0))
11170, 110sylib 208 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ (ℤ‘0))
112 oveq2 6801 . . . . . . 7 (𝑘 = 0 → (-1↑𝑘) = (-1↑0))
113 oveq1 6800 . . . . . . . 8 (𝑘 = 0 → (𝑘 − 1) = (0 − 1))
114113oveq2d 6809 . . . . . . 7 (𝑘 = 0 → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) = ((𝑁 − 1)C(0 − 1)))
115112, 114oveq12d 6811 . . . . . 6 (𝑘 = 0 → ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = ((-1↑0) · ((𝑁 − 1)C(0 − 1))))
116111, 34, 115fsum1p 14690 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (((-1↑0) · ((𝑁 − 1)C(0 − 1))) + Σ𝑘 ∈ ((0 + 1)...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
11727exp0d 13209 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (-1↑0) = 1)
118 0z 11590 . . . . . . . . . . 11 0 ∈ ℤ
119 zsubcl 11621 . . . . . . . . . . 11 ((0 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (0 − 1) ∈ ℤ)
120118, 30, 119mp2an 672 . . . . . . . . . 10 (0 − 1) ∈ ℤ
121120a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → (0 − 1) ∈ ℤ)
122 0re 10242 . . . . . . . . . . 11 0 ∈ ℝ
123 ltm1 11065 . . . . . . . . . . 11 (0 ∈ ℝ → (0 − 1) < 0)
124122, 123mp1i 13 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → (0 − 1) < 0)
125124orcd 862 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → ((0 − 1) < 0 ∨ (𝑁 − 1) < (0 − 1)))
126 bcval4 13298 . . . . . . . . 9 (((𝑁 − 1) ∈ ℕ0 ∧ (0 − 1) ∈ ℤ ∧ ((0 − 1) < 0 ∨ (𝑁 − 1) < (0 − 1))) → ((𝑁 − 1)C(0 − 1)) = 0)
12713, 121, 125, 126syl3anc 1476 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 − 1)C(0 − 1)) = 0)
128117, 127oveq12d 6811 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → ((-1↑0) · ((𝑁 − 1)C(0 − 1))) = (1 · 0))
1296a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈ ℂ)
130129mul01d 10437 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (1 · 0) = 0)
131128, 130eqtrd 2805 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → ((-1↑0) · ((𝑁 − 1)C(0 − 1))) = 0)
13243a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → (0 + 1) = 1)
133132oveq1d 6808 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → ((0 + 1)...𝑁) = (1...𝑁))
13499zcnd 11685 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 ∈ ℂ)
135 npcan1 10657 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ ℂ → ((𝑘 − 1) + 1) = 𝑘)
136135eqcomd 2777 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℂ → 𝑘 = ((𝑘 − 1) + 1))
137134, 136syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 = ((𝑘 − 1) + 1))
138137adantl 467 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → 𝑘 = ((𝑘 − 1) + 1))
139138oveq2d 6809 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → (-1↑𝑘) = (-1↑((𝑘 − 1) + 1)))
140 expp1 13074 . . . . . . . . . . . 12 ((-1 ∈ ℂ ∧ (𝑘 − 1) ∈ ℕ0) → (-1↑((𝑘 − 1) + 1)) = ((-1↑(𝑘 − 1)) · -1))
14127, 96, 140syl2an 583 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → (-1↑((𝑘 − 1) + 1)) = ((-1↑(𝑘 − 1)) · -1))
142139, 141eqtrd 2805 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → (-1↑𝑘) = ((-1↑(𝑘 − 1)) · -1))
143142oveq1d 6808 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (((-1↑(𝑘 − 1)) · -1) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
14498, 93mulcomd 10263 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((-1↑(𝑘 − 1)) · -1) = (-1 · (-1↑(𝑘 − 1))))
145144oveq1d 6808 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → (((-1↑(𝑘 − 1)) · -1) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = ((-1 · (-1↑(𝑘 − 1))) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
14693, 98, 103mulassd 10265 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((-1 · (-1↑(𝑘 − 1))) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (-1 · ((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
147143, 145, 1463eqtrd 2809 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (-1 · ((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
148133, 147sumeq12rdv 14646 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ ((0 + 1)...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)(-1 · ((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
14992, 27, 104fsummulc2 14723 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)(-1 · ((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
150148, 149eqtr4d 2808 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ ((0 + 1)...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
151131, 150oveq12d 6811 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (((-1↑0) · ((𝑁 − 1)C(0 − 1))) + Σ𝑘 ∈ ((0 + 1)...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = (0 + (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))))
15227, 105mulcld 10262 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) ∈ ℂ)
153152addid2d 10439 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (0 + (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))) = (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
154116, 151, 1533eqtrd 2809 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
155109, 154oveq12d 6811 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))))
15635, 155eqtrd 2805 . 2 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))))
157105mulm1d 10684 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = -Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
158157oveq2d 6809 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))) = (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + -Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
159105negidd 10584 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + -Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = 0)
160158, 159eqtrd 2805 . 2 (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))) = 0)
16124, 156, 1603eqtrd 2809 1 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · (𝑁C𝑘)) = 0)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 382  wo 836   = wceq 1631  wcel 2145   class class class wbr 4786  cfv 6031  (class class class)co 6793  cc 10136  cr 10137  0cc0 10138  1c1 10139   + caddc 10141   · cmul 10143   < clt 10276  cmin 10468  -cneg 10469  cn 11222  0cn0 11494  cz 11579  cuz 11888  ...cfz 12533  cexp 13067  Ccbc 13293  Σcsu 14624
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4904  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096  ax-inf2 8702  ax-cnex 10194  ax-resscn 10195  ax-1cn 10196  ax-icn 10197  ax-addcl 10198  ax-addrcl 10199  ax-mulcl 10200  ax-mulrcl 10201  ax-mulcom 10202  ax-addass 10203  ax-mulass 10204  ax-distr 10205  ax-i2m1 10206  ax-1ne0 10207  ax-1rid 10208  ax-rnegex 10209  ax-rrecex 10210  ax-cnre 10211  ax-pre-lttri 10212  ax-pre-lttrn 10213  ax-pre-ltadd 10214  ax-pre-mulgt0 10215  ax-pre-sup 10216
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-fal 1637  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-tp 4321  df-op 4323  df-uni 4575  df-int 4612  df-iun 4656  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-tr 4887  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-se 5209  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-isom 6040  df-riota 6754  df-ov 6796  df-oprab 6797  df-mpt2 6798  df-om 7213  df-1st 7315  df-2nd 7316  df-wrecs 7559  df-recs 7621  df-rdg 7659  df-1o 7713  df-oadd 7717  df-er 7896  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-fin 8113  df-sup 8504  df-oi 8571  df-card 8965  df-pnf 10278  df-mnf 10279  df-xr 10280  df-ltxr 10281  df-le 10282  df-sub 10470  df-neg 10471  df-div 10887  df-nn 11223  df-2 11281  df-3 11282  df-n0 11495  df-z 11580  df-uz 11889  df-rp 12036  df-fz 12534  df-fzo 12674  df-seq 13009  df-exp 13068  df-fac 13265  df-bc 13294  df-hash 13322  df-cj 14047  df-re 14048  df-im 14049  df-sqrt 14183  df-abs 14184  df-clim 14427  df-sum 14625
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator