Metamath Proof Explorer


Theorem fwddifnp1

Description: The value of the n-iterated forward difference at a successor. (Contributed by Scott Fenton, 28-May-2020)

Ref Expression
Hypotheses fwddifnp1.1 ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
fwddifnp1.2 ⊢ φ → A ⊆ ℂ
fwddifnp1.3 ⊢ φ → F : A ⟶ ℂ
fwddifnp1.4 ⊢ φ → X ∈ ℂ
fwddifnp1.5 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → X + k ∈ A
Assertion fwddifnp1 ⊢ φ → N + 1 △n F ⁡ X = N △n F ⁡ X + 1 − N △n F ⁡ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fwddifnp1.1 ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
2 fwddifnp1.2 ⊢ φ → A ⊆ ℂ
3 fwddifnp1.3 ⊢ φ → F : A ⟶ ℂ
4 fwddifnp1.4 ⊢ φ → X ∈ ℂ
5 fwddifnp1.5 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → X + k ∈ A
6 elfzelz ⊢ k ∈ 0 … N + 1 → k ∈ ℤ
7 bcpasc ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ k ∈ ℤ → ( N k) + ( N k − 1 ) = ( N + 1 k)
8 1 6 7 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) + ( N k − 1 ) = ( N + 1 k)
9 8 oveq1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) + ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = ( N + 1 k) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k
10 bccl ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ k ∈ ℤ → ( N k) ∈ ℕ 0
11 1 6 10 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) ∈ ℕ 0
12 11 nn0cnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) ∈ ℂ
13 peano2zm ⊢ k ∈ ℤ → k − 1 ∈ ℤ
14 6 13 syl ⊢ k ∈ 0 … N + 1 → k − 1 ∈ ℤ
15 bccl ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ k − 1 ∈ ℤ → ( N k − 1 ) ∈ ℕ 0
16 1 14 15 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k − 1 ) ∈ ℕ 0
17 16 nn0cnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k − 1 ) ∈ ℂ
18 12 17 addcomd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) + ( N k − 1 ) = ( N k − 1 ) + ( N k)
19 18 oveq1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) + ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = ( N k − 1 ) + ( N k) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k
20 peano2nn0 ⊢ N ∈ ℕ 0 → N + 1 ∈ ℕ 0
21 1 20 syl ⊢ φ → N + 1 ∈ ℕ 0
22 21 nn0zd ⊢ φ → N + 1 ∈ ℤ
23 zsubcl ⊢ N + 1 ∈ ℤ ∧ k ∈ ℤ → N + 1 - k ∈ ℤ
24 22 6 23 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → N + 1 - k ∈ ℤ
25 m1expcl ⊢ N + 1 - k ∈ ℤ → − 1 N + 1 - k ∈ ℤ
26 24 25 syl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N + 1 - k ∈ ℤ
27 26 zcnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N + 1 - k ∈ ℂ
28 3 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → F : A ⟶ ℂ
29 28 5 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → F ⁡ X + k ∈ ℂ
30 27 29 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k ∈ ℂ
31 17 12 30 adddird ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k − 1 ) + ( N k) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k + ( N k) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k
32 19 31 eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) + ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k + ( N k) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k
33 1 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → N ∈ ℕ 0
34 33 nn0cnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → N ∈ ℂ
35 6 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → k ∈ ℤ
36 35 zcnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → k ∈ ℂ
37 1cnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → 1 ∈ ℂ
38 34 36 37 subsub3d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → N − k − 1 = N + 1 - k
39 38 eqcomd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → N + 1 - k = N − k − 1
40 39 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N + 1 - k = − 1 N − k − 1
41 40 oveq1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k
42 41 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k
43 34 37 36 addsubd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → N + 1 - k = N - k + 1
44 43 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N + 1 - k = − 1 N - k + 1
45 neg1cn ⊢ − 1 ∈ ℂ
46 45 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 ∈ ℂ
47 neg1ne0 ⊢ − 1 ≠ 0
48 47 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 ≠ 0
49 1 nn0zd ⊢ φ → N ∈ ℤ
50 zsubcl ⊢ N ∈ ℤ ∧ k ∈ ℤ → N − k ∈ ℤ
51 49 6 50 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → N − k ∈ ℤ
52 46 48 51 expp1zd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N - k + 1 = − 1 N − k ⁢ -1
53 44 52 eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N + 1 - k = − 1 N − k ⁢ -1
54 m1expcl ⊢ N − k ∈ ℤ → − 1 N − k ∈ ℤ
55 51 54 syl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N − k ∈ ℤ
56 55 zcnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N − k ∈ ℂ
57 56 46 mulcomd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N − k ⁢ -1 = -1 ⁢ − 1 N − k
58 56 mulm1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → -1 ⁢ − 1 N − k = − − 1 N − k
59 53 57 58 3eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N + 1 - k = − − 1 N − k
60 59 oveq1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = − − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
61 56 29 mulneg1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k = − − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
62 60 61 eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = − − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
63 62 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = ( N k) ⁢ − − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
64 56 29 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k ∈ ℂ
65 12 64 mulneg2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) ⁢ − − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k = − ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
66 63 65 eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = − ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
67 42 66 oveq12d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k + ( N k) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k + − ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
68 zsubcl ⊢ N ∈ ℤ ∧ k − 1 ∈ ℤ → N − k − 1 ∈ ℤ
69 49 14 68 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → N − k − 1 ∈ ℤ
70 m1expcl ⊢ N − k − 1 ∈ ℤ → − 1 N − k − 1 ∈ ℤ
71 69 70 syl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N − k − 1 ∈ ℤ
72 71 zcnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N − k − 1 ∈ ℂ
73 72 29 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k ∈ ℂ
74 17 73 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k ∈ ℂ
75 12 64 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k ∈ ℂ
76 74 75 negsubd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k + − ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k = ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k − ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
77 32 67 76 3eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) + ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k − ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
78 9 77 eqtr3d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N + 1 k) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k − ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
79 78 sumeq2dv ⊢ φ → ∑ k = 0 N + 1 ( N + 1 k) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k − ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
80 fzfid ⊢ φ → 0 … N + 1 ∈ Fin
81 80 74 75 fsumsub ⊢ φ → ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k − ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k = ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k − ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
82 nn0uz ⊢ ℕ 0 = ℤ ≥ 0
83 21 82 eleqtrdi ⊢ φ → N + 1 ∈ ℤ ≥ 0
84 oveq1 ⊢ k = 0 → k − 1 = 0 − 1
85 84 oveq2d ⊢ k = 0 → ( N k − 1 ) = ( N 0 − 1 )
86 84 oveq2d ⊢ k = 0 → N − k − 1 = N − 0 − 1
87 86 oveq2d ⊢ k = 0 → − 1 N − k − 1 = − 1 N − 0 − 1
88 oveq2 ⊢ k = 0 → X + k = X + 0
89 88 fveq2d ⊢ k = 0 → F ⁡ X + k = F ⁡ X + 0
90 87 89 oveq12d ⊢ k = 0 → − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k = − 1 N − 0 − 1 ⁢ F ⁡ X + 0
91 85 90 oveq12d ⊢ k = 0 → ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k = ( N 0 − 1 ) ⁢ − 1 N − 0 − 1 ⁢ F ⁡ X + 0
92 83 74 91 fsum1p ⊢ φ → ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k = ( N 0 − 1 ) ⁢ − 1 N − 0 − 1 ⁢ F ⁡ X + 0 + ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k
93 df-neg ⊢ − 1 = 0 − 1
94 93 oveq2i ⊢ ( N − 1 ) = ( N 0 − 1 )
95 bcneg1 ⊢ N ∈ ℕ 0 → ( N − 1 ) = 0
96 1 95 syl ⊢ φ → ( N − 1 ) = 0
97 94 96 eqtr3id ⊢ φ → ( N 0 − 1 ) = 0
98 97 oveq1d ⊢ φ → ( N 0 − 1 ) ⁢ − 1 N − 0 − 1 ⁢ F ⁡ X + 0 = 0 ⋅ − 1 N − 0 − 1 ⁢ F ⁡ X + 0
99 0z ⊢ 0 ∈ ℤ
100 1z ⊢ 1 ∈ ℤ
101 zsubcl ⊢ 0 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ → 0 − 1 ∈ ℤ
102 99 100 101 mp2an ⊢ 0 − 1 ∈ ℤ
103 102 a1i ⊢ φ → 0 − 1 ∈ ℤ
104 49 103 zsubcld ⊢ φ → N − 0 − 1 ∈ ℤ
105 m1expcl ⊢ N − 0 − 1 ∈ ℤ → − 1 N − 0 − 1 ∈ ℤ
106 104 105 syl ⊢ φ → − 1 N − 0 − 1 ∈ ℤ
107 106 zcnd ⊢ φ → − 1 N − 0 − 1 ∈ ℂ
108 eluzfz1 ⊢ N + 1 ∈ ℤ ≥ 0 → 0 ∈ 0 … N + 1
109 83 108 syl ⊢ φ → 0 ∈ 0 … N + 1
110 5 ralrimiva ⊢ φ → ∀ k ∈ 0 … N + 1 X + k ∈ A
111 88 eleq1d ⊢ k = 0 → X + k ∈ A ↔ X + 0 ∈ A
112 111 rspcva ⊢ 0 ∈ 0 … N + 1 ∧ ∀ k ∈ 0 … N + 1 X + k ∈ A → X + 0 ∈ A
113 109 110 112 syl2anc ⊢ φ → X + 0 ∈ A
114 3 113 ffvelcdmd ⊢ φ → F ⁡ X + 0 ∈ ℂ
115 107 114 mulcld ⊢ φ → − 1 N − 0 − 1 ⁢ F ⁡ X + 0 ∈ ℂ
116 115 mul02d ⊢ φ → 0 ⋅ − 1 N − 0 − 1 ⁢ F ⁡ X + 0 = 0
117 98 116 eqtrd ⊢ φ → ( N 0 − 1 ) ⁢ − 1 N − 0 − 1 ⁢ F ⁡ X + 0 = 0
118 117 oveq1d ⊢ φ → ( N 0 − 1 ) ⁢ − 1 N − 0 − 1 ⁢ F ⁡ X + 0 + ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k = 0 + ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k
119 fzfid ⊢ φ → 0 + 1 … N + 1 ∈ Fin
120 olc ⊢ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k = 0 ∨ k ∈ 0 + 1 … N + 1
121 elfzp12 ⊢ N + 1 ∈ ℤ ≥ 0 → k ∈ 0 … N + 1 ↔ k = 0 ∨ k ∈ 0 + 1 … N + 1
122 83 121 syl ⊢ φ → k ∈ 0 … N + 1 ↔ k = 0 ∨ k ∈ 0 + 1 … N + 1
123 122 biimpar ⊢ φ ∧ k = 0 ∨ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ 0 … N + 1
124 120 123 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ 0 … N + 1
125 124 74 syldan ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k ∈ ℂ
126 119 125 fsumcl ⊢ φ → ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k ∈ ℂ
127 126 addlidd ⊢ φ → 0 + ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k = ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k
128 92 118 127 3eqtrd ⊢ φ → ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k = ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k
129 4 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → X ∈ ℂ
130 1cnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → 1 ∈ ℂ
131 elfzelz ⊢ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ ℤ
132 131 zcnd ⊢ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ ℂ
133 132 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ ℂ
134 129 130 133 ppncand ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → X + 1 + k − 1 = X + k
135 134 fveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → F ⁡ X + 1 + k − 1 = F ⁡ X + k
136 135 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + 1 + k − 1 = − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k
137 136 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + 1 + k − 1 = ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k
138 137 sumeq2dv ⊢ φ → ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + 1 + k − 1 = ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k
139 1zzd ⊢ φ → 1 ∈ ℤ
140 0zd ⊢ φ → 0 ∈ ℤ
141 elfzelz ⊢ j ∈ 0 … N → j ∈ ℤ
142 bccl ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ j ∈ ℤ → ( N j) ∈ ℕ 0
143 142 nn0cnd ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ j ∈ ℤ → ( N j) ∈ ℂ
144 1 141 143 syl2an ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → ( N j) ∈ ℂ
145 zsubcl ⊢ N ∈ ℤ ∧ j ∈ ℤ → N − j ∈ ℤ
146 49 141 145 syl2an ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → N − j ∈ ℤ
147 m1expcl ⊢ N − j ∈ ℤ → − 1 N − j ∈ ℤ
148 146 147 syl ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → − 1 N − j ∈ ℤ
149 148 zcnd ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → − 1 N − j ∈ ℂ
150 3 adantr ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → F : A ⟶ ℂ
151 4 adantr ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → X ∈ ℂ
152 1cnd ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → 1 ∈ ℂ
153 141 zcnd ⊢ j ∈ 0 … N → j ∈ ℂ
154 153 adantl ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → j ∈ ℂ
155 151 152 154 addassd ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → X + 1 + j = X + 1 + j
156 152 154 addcomd ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → 1 + j = j + 1
157 156 oveq2d ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → X + 1 + j = X + j + 1
158 155 157 eqtrd ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → X + 1 + j = X + j + 1
159 fzp1elp1 ⊢ j ∈ 0 … N → j + 1 ∈ 0 … N + 1
160 oveq2 ⊢ k = j + 1 → X + k = X + j + 1
161 160 eleq1d ⊢ k = j + 1 → X + k ∈ A ↔ X + j + 1 ∈ A
162 161 rspccv ⊢ ∀ k ∈ 0 … N + 1 X + k ∈ A → j + 1 ∈ 0 … N + 1 → X + j + 1 ∈ A
163 110 162 syl ⊢ φ → j + 1 ∈ 0 … N + 1 → X + j + 1 ∈ A
164 163 imp ⊢ φ ∧ j + 1 ∈ 0 … N + 1 → X + j + 1 ∈ A
165 159 164 sylan2 ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → X + j + 1 ∈ A
166 158 165 eqeltrd ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → X + 1 + j ∈ A
167 150 166 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → F ⁡ X + 1 + j ∈ ℂ
168 149 167 mulcld ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → − 1 N − j ⁢ F ⁡ X + 1 + j ∈ ℂ
169 144 168 mulcld ⊢ φ ∧ j ∈ 0 … N → ( N j) ⁢ − 1 N − j ⁢ F ⁡ X + 1 + j ∈ ℂ
170 oveq2 ⊢ j = k − 1 → ( N j) = ( N k − 1 )
171 oveq2 ⊢ j = k − 1 → N − j = N − k − 1
172 171 oveq2d ⊢ j = k − 1 → − 1 N − j = − 1 N − k − 1
173 oveq2 ⊢ j = k − 1 → X + 1 + j = X + 1 + k − 1
174 173 fveq2d ⊢ j = k − 1 → F ⁡ X + 1 + j = F ⁡ X + 1 + k − 1
175 172 174 oveq12d ⊢ j = k − 1 → − 1 N − j ⁢ F ⁡ X + 1 + j = − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + 1 + k − 1
176 170 175 oveq12d ⊢ j = k − 1 → ( N j) ⁢ − 1 N − j ⁢ F ⁡ X + 1 + j = ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + 1 + k − 1
177 139 140 49 169 176 fsumshft ⊢ φ → ∑ j = 0 N ( N j) ⁢ − 1 N − j ⁢ F ⁡ X + 1 + j = ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + 1 + k − 1
178 oveq2 ⊢ j = k → ( N j) = ( N k)
179 oveq2 ⊢ j = k → N − j = N − k
180 179 oveq2d ⊢ j = k → − 1 N − j = − 1 N − k
181 oveq2 ⊢ j = k → X + 1 + j = X + 1 + k
182 181 fveq2d ⊢ j = k → F ⁡ X + 1 + j = F ⁡ X + 1 + k
183 180 182 oveq12d ⊢ j = k → − 1 N − j ⁢ F ⁡ X + 1 + j = − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + 1 + k
184 178 183 oveq12d ⊢ j = k → ( N j) ⁢ − 1 N − j ⁢ F ⁡ X + 1 + j = ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + 1 + k
185 184 cbvsumv ⊢ ∑ j = 0 N ( N j) ⁢ − 1 N − j ⁢ F ⁡ X + 1 + j = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + 1 + k
186 177 185 eqtr3di ⊢ φ → ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + 1 + k − 1 = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + 1 + k
187 128 138 186 3eqtr2d ⊢ φ → ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + 1 + k
188 1 82 eleqtrdi ⊢ φ → N ∈ ℤ ≥ 0
189 oveq2 ⊢ k = N + 1 → ( N k) = ( N N + 1 )
190 oveq2 ⊢ k = N + 1 → N − k = N − N + 1
191 190 oveq2d ⊢ k = N + 1 → − 1 N − k = − 1 N − N + 1
192 oveq2 ⊢ k = N + 1 → X + k = X + N + 1
193 192 fveq2d ⊢ k = N + 1 → F ⁡ X + k = F ⁡ X + N + 1
194 191 193 oveq12d ⊢ k = N + 1 → − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k = − 1 N − N + 1 ⁢ F ⁡ X + N + 1
195 189 194 oveq12d ⊢ k = N + 1 → ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k = ( N N + 1 ) ⁢ − 1 N − N + 1 ⁢ F ⁡ X + N + 1
196 188 75 195 fsump1 ⊢ φ → ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k + ( N N + 1 ) ⁢ − 1 N − N + 1 ⁢ F ⁡ X + N + 1
197 bcval ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ N + 1 ∈ ℤ → ( N N + 1 ) = if N + 1 ∈ 0 … N N ! N − N + 1 ! ⁢ N + 1 ! 0
198 1 22 197 syl2anc ⊢ φ → ( N N + 1 ) = if N + 1 ∈ 0 … N N ! N − N + 1 ! ⁢ N + 1 ! 0
199 fzp1nel ⊢ ¬ N + 1 ∈ 0 … N
200 199 iffalsei ⊢ if N + 1 ∈ 0 … N N ! N − N + 1 ! ⁢ N + 1 ! 0 = 0
201 198 200 eqtrdi ⊢ φ → ( N N + 1 ) = 0
202 201 oveq1d ⊢ φ → ( N N + 1 ) ⁢ − 1 N − N + 1 ⁢ F ⁡ X + N + 1 = 0 ⋅ − 1 N − N + 1 ⁢ F ⁡ X + N + 1
203 49 22 zsubcld ⊢ φ → N − N + 1 ∈ ℤ
204 m1expcl ⊢ N − N + 1 ∈ ℤ → − 1 N − N + 1 ∈ ℤ
205 204 zcnd ⊢ N − N + 1 ∈ ℤ → − 1 N − N + 1 ∈ ℂ
206 203 205 syl ⊢ φ → − 1 N − N + 1 ∈ ℂ
207 eluzfz2 ⊢ N + 1 ∈ ℤ ≥ 0 → N + 1 ∈ 0 … N + 1
208 83 207 syl ⊢ φ → N + 1 ∈ 0 … N + 1
209 192 eleq1d ⊢ k = N + 1 → X + k ∈ A ↔ X + N + 1 ∈ A
210 209 rspcv ⊢ N + 1 ∈ 0 … N + 1 → ∀ k ∈ 0 … N + 1 X + k ∈ A → X + N + 1 ∈ A
211 208 110 210 sylc ⊢ φ → X + N + 1 ∈ A
212 3 211 ffvelcdmd ⊢ φ → F ⁡ X + N + 1 ∈ ℂ
213 206 212 mulcld ⊢ φ → − 1 N − N + 1 ⁢ F ⁡ X + N + 1 ∈ ℂ
214 213 mul02d ⊢ φ → 0 ⋅ − 1 N − N + 1 ⁢ F ⁡ X + N + 1 = 0
215 202 214 eqtrd ⊢ φ → ( N N + 1 ) ⁢ − 1 N − N + 1 ⁢ F ⁡ X + N + 1 = 0
216 215 oveq2d ⊢ φ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k + ( N N + 1 ) ⁢ − 1 N − N + 1 ⁢ F ⁡ X + N + 1 = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k + 0
217 fzfid ⊢ φ → 0 … N ∈ Fin
218 fzelp1 ⊢ k ∈ 0 … N → k ∈ 0 … N + 1
219 218 75 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k ∈ ℂ
220 217 219 fsumcl ⊢ φ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k ∈ ℂ
221 220 addridd ⊢ φ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k + 0 = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
222 196 216 221 3eqtrd ⊢ φ → ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
223 187 222 oveq12d ⊢ φ → ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ − 1 N − k − 1 ⁢ F ⁡ X + k − ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + 1 + k − ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
224 79 81 223 3eqtrd ⊢ φ → ∑ k = 0 N + 1 ( N + 1 k) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + 1 + k − ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
225 21 2 3 4 5 fwddifnval ⊢ φ → N + 1 △n F ⁡ X = ∑ k = 0 N + 1 ( N + 1 k) ⁢ − 1 N + 1 - k ⁢ F ⁡ X + k
226 peano2cn ⊢ X ∈ ℂ → X + 1 ∈ ℂ
227 4 226 syl ⊢ φ → X + 1 ∈ ℂ
228 4 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → X ∈ ℂ
229 1cnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → 1 ∈ ℂ
230 elfzelz ⊢ k ∈ 0 … N → k ∈ ℤ
231 230 zcnd ⊢ k ∈ 0 … N → k ∈ ℂ
232 231 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → k ∈ ℂ
233 228 229 232 addassd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → X + 1 + k = X + 1 + k
234 229 232 addcomd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → 1 + k = k + 1
235 234 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → X + 1 + k = X + k + 1
236 233 235 eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → X + 1 + k = X + k + 1
237 fzp1elp1 ⊢ k ∈ 0 … N → k + 1 ∈ 0 … N + 1
238 oveq1 ⊢ j = k → j + 1 = k + 1
239 238 eleq1d ⊢ j = k → j + 1 ∈ 0 … N + 1 ↔ k + 1 ∈ 0 … N + 1
240 239 anbi2d ⊢ j = k → φ ∧ j + 1 ∈ 0 … N + 1 ↔ φ ∧ k + 1 ∈ 0 … N + 1
241 238 oveq2d ⊢ j = k → X + j + 1 = X + k + 1
242 241 eleq1d ⊢ j = k → X + j + 1 ∈ A ↔ X + k + 1 ∈ A
243 240 242 imbi12d ⊢ j = k → φ ∧ j + 1 ∈ 0 … N + 1 → X + j + 1 ∈ A ↔ φ ∧ k + 1 ∈ 0 … N + 1 → X + k + 1 ∈ A
244 243 164 chvarvv ⊢ φ ∧ k + 1 ∈ 0 … N + 1 → X + k + 1 ∈ A
245 237 244 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → X + k + 1 ∈ A
246 236 245 eqeltrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → X + 1 + k ∈ A
247 1 2 3 227 246 fwddifnval ⊢ φ → N △n F ⁡ X + 1 = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + 1 + k
248 218 5 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → X + k ∈ A
249 1 2 3 4 248 fwddifnval ⊢ φ → N △n F ⁡ X = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
250 247 249 oveq12d ⊢ φ → N △n F ⁡ X + 1 − N △n F ⁡ X = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + 1 + k − ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ − 1 N − k ⁢ F ⁡ X + k
251 224 225 250 3eqtr4d ⊢ φ → N + 1 △n F ⁡ X = N △n F ⁡ X + 1 − N △n F ⁡ X