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Theorem srgbinomlem4

Description: Lemma 4 for srgbinomlem . (Contributed by AV, 24-Aug-2019) (Proof shortened by AV, 19-Nov-2019)

Ref Expression
Hypotheses srgbinom.s ⊢ S = Base R
srgbinom.m ⊢ × ˙ = ⋅ R
srgbinom.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
srgbinom.a ⊢ + ˙ = + R
srgbinom.g ⊢ G = mulGrp R
srgbinom.e ⊢ × ˙ = ⋅ G
srgbinomlem.r ⊢ φ → R ∈ SRing
srgbinomlem.a ⊢ φ → A ∈ S
srgbinomlem.b ⊢ φ → B ∈ S
srgbinomlem.c ⊢ φ → A × ˙ B = B × ˙ A
srgbinomlem.n ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
srgbinomlem.i ⊢ ψ → N × ˙ A + ˙ B = ∑ R k = 0 N ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
Assertion srgbinomlem4 ⊢ φ ∧ ψ → N × ˙ A + ˙ B × ˙ B = ∑ R k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 srgbinom.s ⊢ S = Base R
2 srgbinom.m ⊢ × ˙ = ⋅ R
3 srgbinom.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
4 srgbinom.a ⊢ + ˙ = + R
5 srgbinom.g ⊢ G = mulGrp R
6 srgbinom.e ⊢ × ˙ = ⋅ G
7 srgbinomlem.r ⊢ φ → R ∈ SRing
8 srgbinomlem.a ⊢ φ → A ∈ S
9 srgbinomlem.b ⊢ φ → B ∈ S
10 srgbinomlem.c ⊢ φ → A × ˙ B = B × ˙ A
11 srgbinomlem.n ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
12 srgbinomlem.i ⊢ ψ → N × ˙ A + ˙ B = ∑ R k = 0 N ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
13 12 oveq1d ⊢ ψ → N × ˙ A + ˙ B × ˙ B = ∑ R k = 0 N ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ B
14 eqid ⊢ 0 R = 0 R
15 ovexd ⊢ φ → 0 … N ∈ V
16 simpl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → φ
17 elfzelz ⊢ k ∈ 0 … N → k ∈ ℤ
18 bccl ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ k ∈ ℤ → ( N k) ∈ ℕ 0
19 11 17 18 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → ( N k) ∈ ℕ 0
20 fznn0sub ⊢ k ∈ 0 … N → N − k ∈ ℕ 0
21 20 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → N − k ∈ ℕ 0
22 elfznn0 ⊢ k ∈ 0 … N → k ∈ ℕ 0
23 22 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → k ∈ ℕ 0
24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 srgbinomlem2 ⊢ φ ∧ ( N k) ∈ ℕ 0 ∧ N − k ∈ ℕ 0 ∧ k ∈ ℕ 0 → ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S
25 16 19 21 23 24 syl13anc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S
26 eqid ⊢ k ∈ 0 … N ⟼ ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = k ∈ 0 … N ⟼ ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
27 fzfid ⊢ φ → 0 … N ∈ Fin
28 ovexd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ V
29 fvexd ⊢ φ → 0 R ∈ V
30 26 27 28 29 fsuppmptdm ⊢ φ → finSupp 0 R⁡ k ∈ 0 … N ⟼ ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
31 1 14 4 2 7 15 9 25 30 srgsummulcr ⊢ φ → ∑ R k = 0 N ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ B = ∑ R k = 0 N ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ B
32 srgcmn ⊢ R ∈ SRing → R ∈ CMnd
33 7 32 syl ⊢ φ → R ∈ CMnd
34 1z ⊢ 1 ∈ ℤ
35 34 a1i ⊢ φ → 1 ∈ ℤ
36 0zd ⊢ φ → 0 ∈ ℤ
37 11 nn0zd ⊢ φ → N ∈ ℤ
38 7 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → R ∈ SRing
39 9 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → B ∈ S
40 1 2 srgcl ⊢ R ∈ SRing ∧ ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S ∧ B ∈ S → ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ B ∈ S
41 38 25 39 40 syl3anc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ B ∈ S
42 oveq2 ⊢ k = j − 1 → ( N k) = ( N j − 1 )
43 oveq2 ⊢ k = j − 1 → N − k = N − j − 1
44 43 oveq1d ⊢ k = j − 1 → N − k × ˙ A = N − j − 1 × ˙ A
45 oveq1 ⊢ k = j − 1 → k × ˙ B = j − 1 × ˙ B
46 44 45 oveq12d ⊢ k = j − 1 → N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = N − j − 1 × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B
47 42 46 oveq12d ⊢ k = j − 1 → ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N − j − 1 × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B
48 47 oveq1d ⊢ k = j − 1 → ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N − j − 1 × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B
49 1 14 33 35 36 37 41 48 gsummptshft ⊢ φ → ∑ R k = 0 N ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ B = ∑ R j = 0 + 1 N + 1 ( N j − 1 ) · ˙ N − j − 1 × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B
50 11 nn0cnd ⊢ φ → N ∈ ℂ
51 50 adantr ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → N ∈ ℂ
52 elfzelz ⊢ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → j ∈ ℤ
53 52 adantl ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → j ∈ ℤ
54 53 zcnd ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → j ∈ ℂ
55 1cnd ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → 1 ∈ ℂ
56 51 54 55 subsub3d ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → N − j − 1 = N + 1 - j
57 56 oveq1d ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → N − j − 1 × ˙ A = N + 1 - j × ˙ A
58 57 oveq1d ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → N − j − 1 × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B = N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B
59 58 oveq2d ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N j − 1 ) · ˙ N − j − 1 × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B
60 59 oveq1d ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N j − 1 ) · ˙ N − j − 1 × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B
61 7 adantr ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → R ∈ SRing
62 peano2zm ⊢ j ∈ ℤ → j − 1 ∈ ℤ
63 52 62 syl ⊢ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → j − 1 ∈ ℤ
64 bccl ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ j − 1 ∈ ℤ → ( N j − 1 ) ∈ ℕ 0
65 11 63 64 syl2an ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N j − 1 ) ∈ ℕ 0
66 5 1 mgpbas ⊢ S = Base G
67 5 srgmgp ⊢ R ∈ SRing → G ∈ Mnd
68 7 67 syl ⊢ φ → G ∈ Mnd
69 68 adantr ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → G ∈ Mnd
70 0p1e1 ⊢ 0 + 1 = 1
71 70 oveq1i ⊢ 0 + 1 … N + 1 = 1 … N + 1
72 71 eleq2i ⊢ j ∈ 0 + 1 … N + 1 ↔ j ∈ 1 … N + 1
73 fznn0sub ⊢ j ∈ 1 … N + 1 → N + 1 - j ∈ ℕ 0
74 73 a1i ⊢ φ → j ∈ 1 … N + 1 → N + 1 - j ∈ ℕ 0
75 72 74 biimtrid ⊢ φ → j ∈ 0 + 1 … N + 1 → N + 1 - j ∈ ℕ 0
76 75 imp ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → N + 1 - j ∈ ℕ 0
77 8 adantr ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → A ∈ S
78 66 6 69 76 77 mulgnn0cld ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → N + 1 - j × ˙ A ∈ S
79 elfznn ⊢ j ∈ 1 … N + 1 → j ∈ ℕ
80 nnm1nn0 ⊢ j ∈ ℕ → j − 1 ∈ ℕ 0
81 79 80 syl ⊢ j ∈ 1 … N + 1 → j − 1 ∈ ℕ 0
82 72 81 sylbi ⊢ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → j − 1 ∈ ℕ 0
83 82 adantl ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → j − 1 ∈ ℕ 0
84 9 adantr ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → B ∈ S
85 66 6 69 83 84 mulgnn0cld ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → j − 1 × ˙ B ∈ S
86 1 3 2 srgmulgass ⊢ R ∈ SRing ∧ ( N j − 1 ) ∈ ℕ 0 ∧ N + 1 - j × ˙ A ∈ S ∧ j − 1 × ˙ B ∈ S → ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B
87 61 65 78 85 86 syl13anc ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B
88 87 eqcomd ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B
89 88 oveq1d ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B
90 srgmnd ⊢ R ∈ SRing → R ∈ Mnd
91 7 90 syl ⊢ φ → R ∈ Mnd
92 91 adantr ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → R ∈ Mnd
93 1 3 92 65 78 mulgnn0cld ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A ∈ S
94 1 2 srgass ⊢ R ∈ SRing ∧ ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A ∈ S ∧ j − 1 × ˙ B ∈ S ∧ B ∈ S → ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B
95 61 93 85 84 94 syl13anc ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B
96 5 2 mgpplusg ⊢ × ˙ = + G
97 66 6 96 mulgnn0p1 ⊢ G ∈ Mnd ∧ j − 1 ∈ ℕ 0 ∧ B ∈ S → j - 1 + 1 × ˙ B = j − 1 × ˙ B × ˙ B
98 97 eqcomd ⊢ G ∈ Mnd ∧ j − 1 ∈ ℕ 0 ∧ B ∈ S → j − 1 × ˙ B × ˙ B = j - 1 + 1 × ˙ B
99 69 83 84 98 syl3anc ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → j − 1 × ˙ B × ˙ B = j - 1 + 1 × ˙ B
100 99 oveq2d ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j - 1 + 1 × ˙ B
101 52 zcnd ⊢ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → j ∈ ℂ
102 1cnd ⊢ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → 1 ∈ ℂ
103 101 102 npcand ⊢ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → j - 1 + 1 = j
104 103 adantl ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → j - 1 + 1 = j
105 104 oveq1d ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → j - 1 + 1 × ˙ B = j × ˙ B
106 105 oveq2d ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j - 1 + 1 × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j × ˙ B
107 95 100 106 3eqtrd ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j × ˙ B
108 60 89 107 3eqtrd ⊢ φ ∧ j ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N j − 1 ) · ˙ N − j − 1 × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B = ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j × ˙ B
109 108 mpteq2dva ⊢ φ → j ∈ 0 + 1 … N + 1 ⟼ ( N j − 1 ) · ˙ N − j − 1 × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B = j ∈ 0 + 1 … N + 1 ⟼ ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j × ˙ B
110 109 oveq2d ⊢ φ → ∑ R j = 0 + 1 N + 1 ( N j − 1 ) · ˙ N − j − 1 × ˙ A × ˙ j − 1 × ˙ B × ˙ B = ∑ R j = 0 + 1 N + 1 ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j × ˙ B
111 71 mpteq1i ⊢ j ∈ 0 + 1 … N + 1 ⟼ ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j × ˙ B = j ∈ 1 … N + 1 ⟼ ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j × ˙ B
112 oveq1 ⊢ j = k → j − 1 = k − 1
113 112 oveq2d ⊢ j = k → ( N j − 1 ) = ( N k − 1 )
114 oveq2 ⊢ j = k → N + 1 - j = N + 1 - k
115 114 oveq1d ⊢ j = k → N + 1 - j × ˙ A = N + 1 - k × ˙ A
116 113 115 oveq12d ⊢ j = k → ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A = ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A
117 oveq1 ⊢ j = k → j × ˙ B = k × ˙ B
118 116 117 oveq12d ⊢ j = k → ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j × ˙ B = ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
119 118 cbvmptv ⊢ j ∈ 1 … N + 1 ⟼ ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j × ˙ B = k ∈ 1 … N + 1 ⟼ ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
120 111 119 eqtri ⊢ j ∈ 0 + 1 … N + 1 ⟼ ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j × ˙ B = k ∈ 1 … N + 1 ⟼ ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
121 120 oveq2i ⊢ ∑ R j = 0 + 1 N + 1 ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j × ˙ B = ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
122 fzfid ⊢ φ → 1 … N + 1 ∈ Fin
123 simpl ⊢ φ ∧ k ∈ 1 … N + 1 → φ
124 elfzelz ⊢ k ∈ 1 … N + 1 → k ∈ ℤ
125 peano2zm ⊢ k ∈ ℤ → k − 1 ∈ ℤ
126 124 125 syl ⊢ k ∈ 1 … N + 1 → k − 1 ∈ ℤ
127 bccl ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ k − 1 ∈ ℤ → ( N k − 1 ) ∈ ℕ 0
128 11 126 127 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) ∈ ℕ 0
129 fznn0sub ⊢ k ∈ 1 … N + 1 → N + 1 - k ∈ ℕ 0
130 129 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 1 … N + 1 → N + 1 - k ∈ ℕ 0
131 elfznn ⊢ k ∈ 1 … N + 1 → k ∈ ℕ
132 131 nnnn0d ⊢ k ∈ 1 … N + 1 → k ∈ ℕ 0
133 132 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 1 … N + 1 → k ∈ ℕ 0
134 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 srgbinomlem2 ⊢ φ ∧ ( N k − 1 ) ∈ ℕ 0 ∧ N + 1 - k ∈ ℕ 0 ∧ k ∈ ℕ 0 → ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S
135 123 128 130 133 134 syl13anc ⊢ φ ∧ k ∈ 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S
136 135 ralrimiva ⊢ φ → ∀ k ∈ 1 … N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S
137 1 33 122 136 gsummptcl ⊢ φ → ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S
138 1 4 14 mndlid ⊢ R ∈ Mnd ∧ ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S → 0 R + ˙ ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
139 91 137 138 syl2anc ⊢ φ → 0 R + ˙ ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
140 0nn0 ⊢ 0 ∈ ℕ 0
141 140 a1i ⊢ φ → 0 ∈ ℕ 0
142 id ⊢ φ → φ
143 0z ⊢ 0 ∈ ℤ
144 143 34 pm3.2i ⊢ 0 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ
145 zsubcl ⊢ 0 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ → 0 − 1 ∈ ℤ
146 144 145 mp1i ⊢ φ → 0 − 1 ∈ ℤ
147 bccl ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ 0 − 1 ∈ ℤ → ( N 0 − 1 ) ∈ ℕ 0
148 11 146 147 syl2anc ⊢ φ → ( N 0 − 1 ) ∈ ℕ 0
149 nn0cn ⊢ N ∈ ℕ 0 → N ∈ ℂ
150 peano2cn ⊢ N ∈ ℂ → N + 1 ∈ ℂ
151 149 150 syl ⊢ N ∈ ℕ 0 → N + 1 ∈ ℂ
152 151 subid1d ⊢ N ∈ ℕ 0 → N + 1 - 0 = N + 1
153 peano2nn0 ⊢ N ∈ ℕ 0 → N + 1 ∈ ℕ 0
154 152 153 eqeltrd ⊢ N ∈ ℕ 0 → N + 1 - 0 ∈ ℕ 0
155 11 154 syl ⊢ φ → N + 1 - 0 ∈ ℕ 0
156 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 srgbinomlem2 ⊢ φ ∧ ( N 0 − 1 ) ∈ ℕ 0 ∧ N + 1 - 0 ∈ ℕ 0 ∧ 0 ∈ ℕ 0 → ( N 0 − 1 ) · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B ∈ S
157 142 148 155 141 156 syl13anc ⊢ φ → ( N 0 − 1 ) · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B ∈ S
158 oveq1 ⊢ k = 0 → k − 1 = 0 − 1
159 158 oveq2d ⊢ k = 0 → ( N k − 1 ) = ( N 0 − 1 )
160 oveq2 ⊢ k = 0 → N + 1 - k = N + 1 - 0
161 160 oveq1d ⊢ k = 0 → N + 1 - k × ˙ A = N + 1 - 0 × ˙ A
162 oveq1 ⊢ k = 0 → k × ˙ B = 0 × ˙ B
163 161 162 oveq12d ⊢ k = 0 → N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B
164 159 163 oveq12d ⊢ k = 0 → ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ( N 0 − 1 ) · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B
165 1 164 gsumsn ⊢ R ∈ Mnd ∧ 0 ∈ ℕ 0 ∧ ( N 0 − 1 ) · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B ∈ S → ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ( N 0 − 1 ) · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B
166 91 141 157 165 syl3anc ⊢ φ → ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ( N 0 − 1 ) · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B
167 0lt1 ⊢ 0 < 1
168 167 a1i ⊢ φ → 0 < 1
169 168 70 breqtrrdi ⊢ φ → 0 < 0 + 1
170 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
171 1re ⊢ 1 ∈ ℝ
172 170 171 170 3pm3.2i ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ
173 ltsubadd ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ → 0 − 1 < 0 ↔ 0 < 0 + 1
174 172 173 mp1i ⊢ φ → 0 − 1 < 0 ↔ 0 < 0 + 1
175 169 174 mpbird ⊢ φ → 0 − 1 < 0
176 175 orcd ⊢ φ → 0 − 1 < 0 ∨ N < 0 − 1
177 bcval4 ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ 0 − 1 ∈ ℤ ∧ 0 − 1 < 0 ∨ N < 0 − 1 → ( N 0 − 1 ) = 0
178 11 146 176 177 syl3anc ⊢ φ → ( N 0 − 1 ) = 0
179 178 oveq1d ⊢ φ → ( N 0 − 1 ) · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B = 0 · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B
180 66 6 68 155 8 mulgnn0cld ⊢ φ → N + 1 - 0 × ˙ A ∈ S
181 66 6 68 141 9 mulgnn0cld ⊢ φ → 0 × ˙ B ∈ S
182 1 2 srgcl ⊢ R ∈ SRing ∧ N + 1 - 0 × ˙ A ∈ S ∧ 0 × ˙ B ∈ S → N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B ∈ S
183 7 180 181 182 syl3anc ⊢ φ → N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B ∈ S
184 1 14 3 mulg0 ⊢ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B ∈ S → 0 · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B = 0 R
185 183 184 syl ⊢ φ → 0 · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B = 0 R
186 166 179 185 3eqtrrd ⊢ φ → 0 R = ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
187 186 oveq1d ⊢ φ → 0 R + ˙ ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
188 139 187 eqtr3d ⊢ φ → ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
189 7 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 1 … N + 1 → R ∈ SRing
190 68 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 1 … N + 1 → G ∈ Mnd
191 8 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 1 … N + 1 → A ∈ S
192 66 6 190 130 191 mulgnn0cld ⊢ φ ∧ k ∈ 1 … N + 1 → N + 1 - k × ˙ A ∈ S
193 9 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 1 … N + 1 → B ∈ S
194 66 6 190 133 193 mulgnn0cld ⊢ φ ∧ k ∈ 1 … N + 1 → k × ˙ B ∈ S
195 1 3 2 srgmulgass ⊢ R ∈ SRing ∧ ( N k − 1 ) ∈ ℕ 0 ∧ N + 1 - k × ˙ A ∈ S ∧ k × ˙ B ∈ S → ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
196 189 128 192 194 195 syl13anc ⊢ φ ∧ k ∈ 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
197 196 mpteq2dva ⊢ φ → k ∈ 1 … N + 1 ⟼ ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = k ∈ 1 … N + 1 ⟼ ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
198 197 oveq2d ⊢ φ → ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
199 11 153 syl ⊢ φ → N + 1 ∈ ℕ 0
200 simpl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → φ
201 elfzelz ⊢ k ∈ 0 … N + 1 → k ∈ ℤ
202 201 125 syl ⊢ k ∈ 0 … N + 1 → k − 1 ∈ ℤ
203 11 202 127 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k − 1 ) ∈ ℕ 0
204 fznn0sub ⊢ k ∈ 0 … N + 1 → N + 1 - k ∈ ℕ 0
205 204 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → N + 1 - k ∈ ℕ 0
206 elfznn0 ⊢ k ∈ 0 … N + 1 → k ∈ ℕ 0
207 206 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → k ∈ ℕ 0
208 200 203 205 207 134 syl13anc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S
209 1 4 33 199 208 gsummptfzsplitl ⊢ φ → ∑ R k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
210 snfi ⊢ 0 ∈ Fin
211 210 a1i ⊢ φ → 0 ∈ Fin
212 164 eleq1d ⊢ k = 0 → ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S ↔ ( N 0 − 1 ) · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B ∈ S
213 212 ralsng ⊢ 0 ∈ ℕ 0 → ∀ k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S ↔ ( N 0 − 1 ) · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B ∈ S
214 140 213 ax-mp ⊢ ∀ k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S ↔ ( N 0 − 1 ) · ˙ N + 1 - 0 × ˙ A × ˙ 0 × ˙ B ∈ S
215 157 214 sylibr ⊢ φ → ∀ k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S
216 1 33 211 215 gsummptcl ⊢ φ → ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S
217 1 4 cmncom ⊢ R ∈ CMnd ∧ ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S ∧ ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B ∈ S → ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
218 33 137 216 217 syl3anc ⊢ φ → ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
219 209 218 eqtrd ⊢ φ → ∑ R k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ∑ R k ∈ 0 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
220 188 198 219 3eqtr4d ⊢ φ → ∑ R k = 1 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ∑ R k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
221 121 220 eqtrid ⊢ φ → ∑ R j = 0 + 1 N + 1 ( N j − 1 ) · ˙ N + 1 - j × ˙ A × ˙ j × ˙ B = ∑ R k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
222 49 110 221 3eqtrd ⊢ φ → ∑ R k = 0 N ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ B = ∑ R k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
223 31 222 eqtr3d ⊢ φ → ∑ R k = 0 N ( N k) · ˙ N − k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ B = ∑ R k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
224 13 223 sylan9eqr ⊢ φ ∧ ψ → N × ˙ A + ˙ B × ˙ B = ∑ R k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B