Metamath Proof Explorer


Theorem lcmineqlem8

Description: Derivative of (1-x)^(N-M). (Contributed by metakunt, 12-May-2024)

Ref Expression
Hypotheses lcmineqlem8.1 ⊢ φ → M ∈ ℕ
lcmineqlem8.2 ⊢ φ → N ∈ ℕ
lcmineqlem8.3 ⊢ φ → M < N
Assertion lcmineqlem8 ⊢ φ → dx ∈ ℂ 1 − x N − M d ℂ x = x ∈ ℂ ⟼ − N − M ⁢ 1 − x N - M - 1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lcmineqlem8.1 ⊢ φ → M ∈ ℕ
2 lcmineqlem8.2 ⊢ φ → N ∈ ℕ
3 lcmineqlem8.3 ⊢ φ → M < N
4 cnelprrecn ⊢ ℂ ∈ ℝ ℂ
5 4 a1i ⊢ φ → ℂ ∈ ℝ ℂ
6 1cnd ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → 1 ∈ ℂ
7 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → x ∈ ℂ
8 6 7 subcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → 1 − x ∈ ℂ
9 neg1cn ⊢ − 1 ∈ ℂ
10 9 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → − 1 ∈ ℂ
11 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → y ∈ ℂ
12 1 nnzd ⊢ φ → M ∈ ℤ
13 2 nnzd ⊢ φ → N ∈ ℤ
14 znnsub ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → M < N ↔ N − M ∈ ℕ
15 12 13 14 syl2anc ⊢ φ → M < N ↔ N − M ∈ ℕ
16 3 15 mpbid ⊢ φ → N − M ∈ ℕ
17 16 nnnn0d ⊢ φ → N − M ∈ ℕ 0
18 17 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → N − M ∈ ℕ 0
19 11 18 expcld ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → y N − M ∈ ℂ
20 2 nncnd ⊢ φ → N ∈ ℂ
21 20 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → N ∈ ℂ
22 1 nncnd ⊢ φ → M ∈ ℂ
23 22 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → M ∈ ℂ
24 21 23 subcld ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → N − M ∈ ℂ
25 nnm1nn0 ⊢ N − M ∈ ℕ → N - M - 1 ∈ ℕ 0
26 16 25 syl ⊢ φ → N - M - 1 ∈ ℕ 0
27 26 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → N - M - 1 ∈ ℕ 0
28 expcl ⊢ y ∈ ℂ ∧ N - M - 1 ∈ ℕ 0 → y N - M - 1 ∈ ℂ
29 11 27 28 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → y N - M - 1 ∈ ℂ
30 24 29 mulcld ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → N − M ⁢ y N - M - 1 ∈ ℂ
31 lcmineqlem7 ⊢ dx ∈ ℂ 1 − x d ℂ x = x ∈ ℂ ⟼ − 1
32 31 a1i ⊢ φ → dx ∈ ℂ 1 − x d ℂ x = x ∈ ℂ ⟼ − 1
33 dvexp ⊢ N − M ∈ ℕ → dy ∈ ℂ y N − M d ℂ y = y ∈ ℂ ⟼ N − M ⁢ y N - M - 1
34 16 33 syl ⊢ φ → dy ∈ ℂ y N − M d ℂ y = y ∈ ℂ ⟼ N − M ⁢ y N - M - 1
35 oveq1 ⊢ y = 1 − x → y N − M = 1 − x N − M
36 oveq1 ⊢ y = 1 − x → y N - M - 1 = 1 − x N - M - 1
37 36 oveq2d ⊢ y = 1 − x → N − M ⁢ y N - M - 1 = N − M ⁢ 1 − x N - M - 1
38 5 5 8 10 19 30 32 34 35 37 dvmptco ⊢ φ → dx ∈ ℂ 1 − x N − M d ℂ x = x ∈ ℂ ⟼ N − M ⁢ 1 − x N - M - 1 ⁢ -1
39 20 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → N ∈ ℂ
40 22 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → M ∈ ℂ
41 39 40 subcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → N − M ∈ ℂ
42 ax-1cn ⊢ 1 ∈ ℂ
43 subcl ⊢ 1 ∈ ℂ ∧ x ∈ ℂ → 1 − x ∈ ℂ
44 42 43 mpan ⊢ x ∈ ℂ → 1 − x ∈ ℂ
45 expcl ⊢ 1 − x ∈ ℂ ∧ N - M - 1 ∈ ℕ 0 → 1 − x N - M - 1 ∈ ℂ
46 44 26 45 syl2anr ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → 1 − x N - M - 1 ∈ ℂ
47 41 46 10 mul32d ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → N − M ⁢ 1 − x N - M - 1 ⁢ -1 = N − M ⁢ -1 ⁢ 1 − x N - M - 1
48 20 22 subcld ⊢ φ → N − M ∈ ℂ
49 9 a1i ⊢ φ → − 1 ∈ ℂ
50 48 49 mulcomd ⊢ φ → N − M ⁢ -1 = -1 ⁢ N − M
51 50 oveq1d ⊢ φ → N − M ⁢ -1 ⁢ 1 − x N - M - 1 = -1 ⁢ N − M ⁢ 1 − x N - M - 1
52 51 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → N − M ⁢ -1 ⁢ 1 − x N - M - 1 = -1 ⁢ N − M ⁢ 1 − x N - M - 1
53 47 52 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → N − M ⁢ 1 − x N - M - 1 ⁢ -1 = -1 ⁢ N − M ⁢ 1 − x N - M - 1
54 48 mulm1d ⊢ φ → -1 ⁢ N − M = − N − M
55 54 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → -1 ⁢ N − M = − N − M
56 55 oveq1d ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → -1 ⁢ N − M ⁢ 1 − x N - M - 1 = − N − M ⁢ 1 − x N - M - 1
57 53 56 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → N − M ⁢ 1 − x N - M - 1 ⁢ -1 = − N − M ⁢ 1 − x N - M - 1
58 57 mpteq2dva ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ N − M ⁢ 1 − x N - M - 1 ⁢ -1 = x ∈ ℂ ⟼ − N − M ⁢ 1 − x N - M - 1
59 38 58 eqtrd ⊢ φ → dx ∈ ℂ 1 − x N − M d ℂ x = x ∈ ℂ ⟼ − N − M ⁢ 1 − x N - M - 1