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

Theorem bccl 13149
Description: A binomial coefficient, in its extended domain, is a nonnegative integer. (Contributed by NM, 10-Jul-2005.) (Revised by Mario Carneiro, 9-Nov-2013.)
Assertion
Ref Expression
bccl ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) → (𝑁C𝐾) ∈ ℕ0)

Proof of Theorem bccl
Dummy variables 𝑘 𝑚 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq1 6697 . . . . 5 (𝑚 = 0 → (𝑚C𝑘) = (0C𝑘))
21eleq1d 2715 . . . 4 (𝑚 = 0 → ((𝑚C𝑘) ∈ ℕ0 ↔ (0C𝑘) ∈ ℕ0))
32ralbidv 3015 . . 3 (𝑚 = 0 → (∀𝑘 ∈ ℤ (𝑚C𝑘) ∈ ℕ0 ↔ ∀𝑘 ∈ ℤ (0C𝑘) ∈ ℕ0))
4 oveq1 6697 . . . . 5 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚C𝑘) = (𝑛C𝑘))
54eleq1d 2715 . . . 4 (𝑚 = 𝑛 → ((𝑚C𝑘) ∈ ℕ0 ↔ (𝑛C𝑘) ∈ ℕ0))
65ralbidv 3015 . . 3 (𝑚 = 𝑛 → (∀𝑘 ∈ ℤ (𝑚C𝑘) ∈ ℕ0 ↔ ∀𝑘 ∈ ℤ (𝑛C𝑘) ∈ ℕ0))
7 oveq1 6697 . . . . 5 (𝑚 = (𝑛 + 1) → (𝑚C𝑘) = ((𝑛 + 1)C𝑘))
87eleq1d 2715 . . . 4 (𝑚 = (𝑛 + 1) → ((𝑚C𝑘) ∈ ℕ0 ↔ ((𝑛 + 1)C𝑘) ∈ ℕ0))
98ralbidv 3015 . . 3 (𝑚 = (𝑛 + 1) → (∀𝑘 ∈ ℤ (𝑚C𝑘) ∈ ℕ0 ↔ ∀𝑘 ∈ ℤ ((𝑛 + 1)C𝑘) ∈ ℕ0))
10 oveq1 6697 . . . . 5 (𝑚 = 𝑁 → (𝑚C𝑘) = (𝑁C𝑘))
1110eleq1d 2715 . . . 4 (𝑚 = 𝑁 → ((𝑚C𝑘) ∈ ℕ0 ↔ (𝑁C𝑘) ∈ ℕ0))
1211ralbidv 3015 . . 3 (𝑚 = 𝑁 → (∀𝑘 ∈ ℤ (𝑚C𝑘) ∈ ℕ0 ↔ ∀𝑘 ∈ ℤ (𝑁C𝑘) ∈ ℕ0))
13 elfz1eq 12390 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (0...0) → 𝑘 = 0)
1413adantl 481 . . . . . 6 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ (0...0)) → 𝑘 = 0)
15 oveq2 6698 . . . . . . 7 (𝑘 = 0 → (0C𝑘) = (0C0))
16 0nn0 11345 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℕ0
17 bcn0 13137 . . . . . . . . 9 (0 ∈ ℕ0 → (0C0) = 1)
1816, 17ax-mp 5 . . . . . . . 8 (0C0) = 1
19 1nn0 11346 . . . . . . . 8 1 ∈ ℕ0
2018, 19eqeltri 2726 . . . . . . 7 (0C0) ∈ ℕ0
2115, 20syl6eqel 2738 . . . . . 6 (𝑘 = 0 → (0C𝑘) ∈ ℕ0)
2214, 21syl 17 . . . . 5 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ (0...0)) → (0C𝑘) ∈ ℕ0)
23 bcval3 13133 . . . . . . 7 ((0 ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ ∧ ¬ 𝑘 ∈ (0...0)) → (0C𝑘) = 0)
2416, 23mp3an1 1451 . . . . . 6 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ¬ 𝑘 ∈ (0...0)) → (0C𝑘) = 0)
2524, 16syl6eqel 2738 . . . . 5 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ¬ 𝑘 ∈ (0...0)) → (0C𝑘) ∈ ℕ0)
2622, 25pm2.61dan 849 . . . 4 (𝑘 ∈ ℤ → (0C𝑘) ∈ ℕ0)
2726rgen 2951 . . 3 𝑘 ∈ ℤ (0C𝑘) ∈ ℕ0
28 oveq2 6698 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑚 → (𝑛C𝑘) = (𝑛C𝑚))
2928eleq1d 2715 . . . . 5 (𝑘 = 𝑚 → ((𝑛C𝑘) ∈ ℕ0 ↔ (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0))
3029cbvralv 3201 . . . 4 (∀𝑘 ∈ ℤ (𝑛C𝑘) ∈ ℕ0 ↔ ∀𝑚 ∈ ℤ (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0)
31 bcpasc 13148 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑛C𝑘) + (𝑛C(𝑘 − 1))) = ((𝑛 + 1)C𝑘))
3231adantlr 751 . . . . . . 7 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ∀𝑚 ∈ ℤ (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑛C𝑘) + (𝑛C(𝑘 − 1))) = ((𝑛 + 1)C𝑘))
33 oveq2 6698 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = 𝑘 → (𝑛C𝑚) = (𝑛C𝑘))
3433eleq1d 2715 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑘 → ((𝑛C𝑚) ∈ ℕ0 ↔ (𝑛C𝑘) ∈ ℕ0))
3534rspccva 3339 . . . . . . . . 9 ((∀𝑚 ∈ ℤ (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ) → (𝑛C𝑘) ∈ ℕ0)
36 peano2zm 11458 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℤ → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
37 oveq2 6698 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = (𝑘 − 1) → (𝑛C𝑚) = (𝑛C(𝑘 − 1)))
3837eleq1d 2715 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = (𝑘 − 1) → ((𝑛C𝑚) ∈ ℕ0 ↔ (𝑛C(𝑘 − 1)) ∈ ℕ0))
3938rspccva 3339 . . . . . . . . . 10 ((∀𝑚 ∈ ℤ (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0 ∧ (𝑘 − 1) ∈ ℤ) → (𝑛C(𝑘 − 1)) ∈ ℕ0)
4036, 39sylan2 490 . . . . . . . . 9 ((∀𝑚 ∈ ℤ (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ) → (𝑛C(𝑘 − 1)) ∈ ℕ0)
4135, 40nn0addcld 11393 . . . . . . . 8 ((∀𝑚 ∈ ℤ (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑛C𝑘) + (𝑛C(𝑘 − 1))) ∈ ℕ0)
4241adantll 750 . . . . . . 7 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ∀𝑚 ∈ ℤ (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑛C𝑘) + (𝑛C(𝑘 − 1))) ∈ ℕ0)
4332, 42eqeltrrd 2731 . . . . . 6 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ∀𝑚 ∈ ℤ (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑛 + 1)C𝑘) ∈ ℕ0)
4443ralrimiva 2995 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ∀𝑚 ∈ ℤ (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0) → ∀𝑘 ∈ ℤ ((𝑛 + 1)C𝑘) ∈ ℕ0)
4544ex 449 . . . 4 (𝑛 ∈ ℕ0 → (∀𝑚 ∈ ℤ (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0 → ∀𝑘 ∈ ℤ ((𝑛 + 1)C𝑘) ∈ ℕ0))
4630, 45syl5bi 232 . . 3 (𝑛 ∈ ℕ0 → (∀𝑘 ∈ ℤ (𝑛C𝑘) ∈ ℕ0 → ∀𝑘 ∈ ℤ ((𝑛 + 1)C𝑘) ∈ ℕ0))
473, 6, 9, 12, 27, 46nn0ind 11510 . 2 (𝑁 ∈ ℕ0 → ∀𝑘 ∈ ℤ (𝑁C𝑘) ∈ ℕ0)
48 oveq2 6698 . . . 4 (𝑘 = 𝐾 → (𝑁C𝑘) = (𝑁C𝐾))
4948eleq1d 2715 . . 3 (𝑘 = 𝐾 → ((𝑁C𝑘) ∈ ℕ0 ↔ (𝑁C𝐾) ∈ ℕ0))
5049rspccva 3339 . 2 ((∀𝑘 ∈ ℤ (𝑁C𝑘) ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) → (𝑁C𝐾) ∈ ℕ0)
5147, 50sylan 487 1 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) → (𝑁C𝐾) ∈ ℕ0)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 383   = wceq 1523  wcel 2030  wral 2941  (class class class)co 6690  0cc0 9974  1c1 9975   + caddc 9977  cmin 10304  0cn0 11330  cz 11415  ...cfz 12364  Ccbc 13129
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-n0 11331  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-fz 12365  df-seq 12842  df-fac 13101  df-bc 13130
This theorem is referenced by:  bccl2  13150  bcn2m1  13151  bcn2p1  13152  binomlem  14605  bcxmas  14611  binomfallfaclem1  14814  binomfallfaclem2  14815  binomrisefac  14817  bpolycl  14827  bpolysum  14828  bpolydiflem  14829  bpoly4  14834  srgbinomlem3  18588  srgbinomlem4  18589  srgbinomlem  18590  chpscmatgsummon  20698  basellem2  24853  basellem3  24854  basellem5  24856  chtublem  24981  bcmono  25047  bcp1ctr  25049  bclbnd  25050  bcprod  31750  bccolsum  31751  fwddifnp1  32397  jm2.22  37879  jm2.23  37880  bccld  39844  altgsumbc  42455  altgsumbcALT  42456
  Copyright terms: Public domain W3C validator