Metamath Proof Explorer


Theorem etransclem25

Description: P factorial divides the N -th derivative of F applied to J . (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Apr-2020)

Ref Expression
Hypotheses etransclem25.p φP
etransclem25.m φM0
etransclem25.n φN0
etransclem25.c φC:0M0N
etransclem25.sumc φj=0MCj=N
etransclem25.t T=N!j=0MCj!ifP1<C00P1!P-1-C0!JP-1-C0j=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj
etransclem25.j φJ1M
Assertion etransclem25 φP!T

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 etransclem25.p φP
2 etransclem25.m φM0
3 etransclem25.n φN0
4 etransclem25.c φC:0M0N
5 etransclem25.sumc φj=0MCj=N
6 etransclem25.t T=N!j=0MCj!ifP1<C00P1!P-1-C0!JP-1-C0j=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj
7 etransclem25.j φJ1M
8 1 nnnn0d φP0
9 8 faccld φP!
10 9 nnzd φP!
11 5 eqcomd φN=j=0MCj
12 11 fveq2d φN!=j=0MCj!
13 12 oveq1d φN!j=0MCj!=j=0MCj!j=0MCj!
14 nfcv _jC
15 fzfid φ0MFin
16 nn0ex 0V
17 fzssnn0 0N0
18 mapss 0V0N00N0M00M
19 16 17 18 mp2an 0N0M00M
20 ovex 0NV
21 ovexd C:0M0N0MV
22 elmapg 0NV0MVC0N0MC:0M0N
23 20 21 22 sylancr C:0M0NC0N0MC:0M0N
24 23 ibir C:0M0NC0N0M
25 19 24 sselid C:0M0NC00M
26 4 25 syl φC00M
27 14 15 26 mccl φj=0MCj!j=0MCj!
28 13 27 eqeltrd φN!j=0MCj!
29 28 nnzd φN!j=0MCj!
30 7 elfzelzd φJ
31 1 2 4 30 etransclem10 φifP1<C00P1!P-1-C0!JP-1-C0
32 29 31 zmulcld φN!j=0MCj!ifP1<C00P1!P-1-C0!JP-1-C0
33 fzfid φ1MFin
34 1 adantr φj1MP
35 4 adantr φj1MC:0M0N
36 0z 0
37 fzp1ss 00+1M0M
38 36 37 ax-mp 0+1M0M
39 id j1Mj1M
40 1e0p1 1=0+1
41 40 oveq1i 1M=0+1M
42 39 41 eleqtrdi j1Mj0+1M
43 38 42 sselid j1Mj0M
44 43 adantl φj1Mj0M
45 30 adantr φj1MJ
46 34 35 44 45 etransclem3 φj1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj
47 33 46 fprodzcl φj=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj
48 10 32 47 3jca φP!N!j=0MCj!ifP1<C00P1!P-1-C0!JP-1-C0j=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj
49 30 zcnd φJ
50 49 subidd φJJ=0
51 50 eqcomd φ0=JJ
52 51 oveq1d φ0PCJ=JJPCJ
53 52 oveq2d φP!PCJ!0PCJ=P!PCJ!JJPCJ
54 53 ifeq2d φifP<CJ0P!PCJ!0PCJ=ifP<CJ0P!PCJ!JJPCJ
55 id J1MJ1M
56 55 41 eleqtrdi J1MJ0+1M
57 38 56 sselid J1MJ0M
58 7 57 syl φJ0M
59 1 4 58 30 etransclem3 φifP<CJ0P!PCJ!JJPCJ
60 54 59 eqeltrd φifP<CJ0P!PCJ!0PCJ
61 fzfi 1MFin
62 diffi 1MFin1MJFin
63 61 62 mp1i φ1MJFin
64 1 adantr φj1MJP
65 4 adantr φj1MJC:0M0N
66 eldifi j1MJj1M
67 66 43 syl j1MJj0M
68 67 adantl φj1MJj0M
69 30 adantr φj1MJJ
70 64 65 68 69 etransclem3 φj1MJifP<Cj0P!PCj!JjPCj
71 63 70 fprodzcl φj1MJifP<Cj0P!PCj!JjPCj
72 dvds0 P!P!0
73 10 72 syl φP!0
74 73 adantr φP<CJP!0
75 iftrue P<CJifP<CJ0P!PCJ!0PCJ=0
76 75 eqcomd P<CJ0=ifP<CJ0P!PCJ!0PCJ
77 76 adantl φP<CJ0=ifP<CJ0P!PCJ!0PCJ
78 74 77 breqtrd φP<CJP!ifP<CJ0P!PCJ!0PCJ
79 iddvds P!P!P!
80 10 79 syl φP!P!
81 80 ad2antrr φ¬P<CJP=CJP!P!
82 iffalse ¬P<CJifP<CJ0P!PCJ!0PCJ=P!PCJ!0PCJ
83 82 ad2antlr φ¬P<CJP=CJifP<CJ0P!PCJ!0PCJ=P!PCJ!0PCJ
84 oveq1 P=CJPCJ=CJCJ
85 84 adantl φP=CJPCJ=CJCJ
86 4 58 ffvelcdmd φCJ0N
87 86 elfzelzd φCJ
88 87 zcnd φCJ
89 88 adantr φP=CJCJ
90 89 subidd φP=CJCJCJ=0
91 85 90 eqtrd φP=CJPCJ=0
92 91 fveq2d φP=CJPCJ!=0!
93 fac0 0!=1
94 92 93 eqtrdi φP=CJPCJ!=1
95 94 oveq2d φP=CJP!PCJ!=P!1
96 9 nncnd φP!
97 96 div1d φP!1=P!
98 97 adantr φP=CJP!1=P!
99 95 98 eqtrd φP=CJP!PCJ!=P!
100 91 oveq2d φP=CJ0PCJ=00
101 0cnd φP=CJ0
102 101 exp0d φP=CJ00=1
103 100 102 eqtrd φP=CJ0PCJ=1
104 99 103 oveq12d φP=CJP!PCJ!0PCJ=P!1
105 96 mulridd φP!1=P!
106 105 adantr φP=CJP!1=P!
107 104 106 eqtrd φP=CJP!PCJ!0PCJ=P!
108 107 adantlr φ¬P<CJP=CJP!PCJ!0PCJ=P!
109 83 108 eqtr2d φ¬P<CJP=CJP!=ifP<CJ0P!PCJ!0PCJ
110 81 109 breqtrd φ¬P<CJP=CJP!ifP<CJ0P!PCJ!0PCJ
111 73 ad2antrr φ¬P<CJ¬P=CJP!0
112 simpr φ¬P<CJ¬P<CJ
113 112 adantr φ¬P<CJ¬P=CJ¬P<CJ
114 113 iffalsed φ¬P<CJ¬P=CJifP<CJ0P!PCJ!0PCJ=P!PCJ!0PCJ
115 simpll φ¬P<CJ¬P=CJφ
116 87 zred φCJ
117 116 ad2antrr φ¬P<CJ¬P=CJCJ
118 1 nnred φP
119 118 ad2antrr φ¬P<CJ¬P=CJP
120 116 adantr φ¬P<CJCJ
121 118 adantr φ¬P<CJP
122 120 121 112 nltled φ¬P<CJCJP
123 122 adantr φ¬P<CJ¬P=CJCJP
124 neqne ¬P=CJPCJ
125 124 adantl φ¬P<CJ¬P=CJPCJ
126 117 119 123 125 leneltd φ¬P<CJ¬P=CJCJ<P
127 1 nnzd φP
128 127 adantr φCJ<PP
129 87 adantr φCJ<PCJ
130 128 129 zsubcld φCJ<PPCJ
131 simpr φCJ<PCJ<P
132 116 adantr φCJ<PCJ
133 118 adantr φCJ<PP
134 132 133 posdifd φCJ<PCJ<P0<PCJ
135 131 134 mpbid φCJ<P0<PCJ
136 elnnz PCJPCJ0<PCJ
137 130 135 136 sylanbrc φCJ<PPCJ
138 137 0expd φCJ<P0PCJ=0
139 138 oveq2d φCJ<PP!PCJ!0PCJ=P!PCJ!0
140 96 adantr φCJ<PP!
141 137 nnnn0d φCJ<PPCJ0
142 141 faccld φCJ<PPCJ!
143 142 nncnd φCJ<PPCJ!
144 142 nnne0d φCJ<PPCJ!0
145 140 143 144 divcld φCJ<PP!PCJ!
146 145 mul01d φCJ<PP!PCJ!0=0
147 139 146 eqtrd φCJ<PP!PCJ!0PCJ=0
148 115 126 147 syl2anc φ¬P<CJ¬P=CJP!PCJ!0PCJ=0
149 114 148 eqtr2d φ¬P<CJ¬P=CJ0=ifP<CJ0P!PCJ!0PCJ
150 111 149 breqtrd φ¬P<CJ¬P=CJP!ifP<CJ0P!PCJ!0PCJ
151 110 150 pm2.61dan φ¬P<CJP!ifP<CJ0P!PCJ!0PCJ
152 78 151 pm2.61dan φP!ifP<CJ0P!PCJ!0PCJ
153 10 60 71 152 dvdsmultr1d φP!ifP<CJ0P!PCJ!0PCJj1MJifP<Cj0P!PCj!JjPCj
154 46 zcnd φj1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj
155 fveq2 j=JCj=CJ
156 155 breq2d j=JP<CjP<CJ
157 156 adantl φj=JP<CjP<CJ
158 155 oveq2d j=JPCj=PCJ
159 158 fveq2d j=JPCj!=PCJ!
160 159 oveq2d j=JP!PCj!=P!PCJ!
161 160 adantl φj=JP!PCj!=P!PCJ!
162 oveq2 j=JJj=JJ
163 162 50 sylan9eqr φj=JJj=0
164 158 adantl φj=JPCj=PCJ
165 163 164 oveq12d φj=JJjPCj=0PCJ
166 161 165 oveq12d φj=JP!PCj!JjPCj=P!PCJ!0PCJ
167 157 166 ifbieq2d φj=JifP<Cj0P!PCj!JjPCj=ifP<CJ0P!PCJ!0PCJ
168 33 154 7 167 fprodsplit1 φj=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj=ifP<CJ0P!PCJ!0PCJj1MJifP<Cj0P!PCj!JjPCj
169 153 168 breqtrrd φP!j=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj
170 dvdsmultr2 P!N!j=0MCj!ifP1<C00P1!P-1-C0!JP-1-C0j=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCjP!j=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCjP!N!j=0MCj!ifP1<C00P1!P-1-C0!JP-1-C0j=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj
171 48 169 170 sylc φP!N!j=0MCj!ifP1<C00P1!P-1-C0!JP-1-C0j=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj
172 3 faccld φN!
173 172 nncnd φN!
174 4 ffvelcdmda φj0MCj0N
175 17 174 sselid φj0MCj0
176 175 faccld φj0MCj!
177 176 nncnd φj0MCj!
178 15 177 fprodcl φj=0MCj!
179 176 nnne0d φj0MCj!0
180 15 177 179 fprodn0 φj=0MCj!0
181 173 178 180 divcld φN!j=0MCj!
182 31 zcnd φifP1<C00P1!P-1-C0!JP-1-C0
183 33 154 fprodcl φj=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj
184 181 182 183 mulassd φN!j=0MCj!ifP1<C00P1!P-1-C0!JP-1-C0j=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj=N!j=0MCj!ifP1<C00P1!P-1-C0!JP-1-C0j=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj
185 184 6 eqtr4di φN!j=0MCj!ifP1<C00P1!P-1-C0!JP-1-C0j=1MifP<Cj0P!PCj!JjPCj=T
186 171 185 breqtrd φP!T