Metamath Proof Explorer


Theorem bcmax

Description: The binomial coefficient takes its maximum value at the center. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Mar-2014)

Ref Expression
Assertion bcmax ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐พ ) โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐‘ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 2nn0 โŠข 2 โˆˆ โ„•0
2 simpll โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
3 nn0mulcl โŠข ( ( 2 โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( 2 ยท ๐‘ ) โˆˆ โ„•0 )
4 1 2 3 sylancr โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) ) โ†’ ( 2 ยท ๐‘ ) โˆˆ โ„•0 )
5 simpr โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) ) โ†’ ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) )
6 nn0re โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ )
7 6 leidd โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘ โ‰ค ๐‘ )
8 nn0cn โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„‚ )
9 2cn โŠข 2 โˆˆ โ„‚
10 2ne0 โŠข 2 โ‰  0
11 divcan3 โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„‚ โˆง 2 โˆˆ โ„‚ โˆง 2 โ‰  0 ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) / 2 ) = ๐‘ )
12 9 10 11 mp3an23 โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) / 2 ) = ๐‘ )
13 8 12 syl โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) / 2 ) = ๐‘ )
14 7 13 breqtrrd โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘ โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘ ) / 2 ) )
15 2 14 syl โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) ) โ†’ ๐‘ โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘ ) / 2 ) )
16 bcmono โŠข ( ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆง ๐‘ โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘ ) / 2 ) ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐พ ) โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐‘ ) )
17 4 5 15 16 syl3anc โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐พ ) โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐‘ ) )
18 simpll โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
19 1 18 3 sylancr โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( 2 ยท ๐‘ ) โˆˆ โ„•0 )
20 simplr โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ๐พ โˆˆ โ„ค )
21 bccmpl โŠข ( ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐พ ) = ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) ) )
22 19 20 21 syl2anc โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐พ ) = ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) ) )
23 18 nn0red โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ )
24 23 recnd โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„‚ )
25 24 2timesd โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( 2 ยท ๐‘ ) = ( ๐‘ + ๐‘ ) )
26 20 zred โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ๐พ โˆˆ โ„ )
27 eluzle โŠข ( ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) โ†’ ๐‘ โ‰ค ๐พ )
28 27 adantl โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘ โ‰ค ๐พ )
29 23 26 23 28 leadd2dd โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( ๐‘ + ๐‘ ) โ‰ค ( ๐‘ + ๐พ ) )
30 25 29 eqbrtrd โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( 2 ยท ๐‘ ) โ‰ค ( ๐‘ + ๐พ ) )
31 19 nn0red โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( 2 ยท ๐‘ ) โˆˆ โ„ )
32 31 26 23 lesubaddd โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) โ‰ค ๐‘ โ†” ( 2 ยท ๐‘ ) โ‰ค ( ๐‘ + ๐พ ) ) )
33 30 32 mpbird โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) โ‰ค ๐‘ )
34 19 nn0zd โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( 2 ยท ๐‘ ) โˆˆ โ„ค )
35 34 20 zsubcld โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) โˆˆ โ„ค )
36 18 nn0zd โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ค )
37 eluz โŠข ( ( ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) ) โ†” ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) โ‰ค ๐‘ ) )
38 35 36 37 syl2anc โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) ) โ†” ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) โ‰ค ๐‘ ) )
39 33 38 mpbird โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) ) )
40 18 14 syl โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘ โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘ ) / 2 ) )
41 bcmono โŠข ( ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) ) โˆง ๐‘ โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘ ) / 2 ) ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) ) โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐‘ ) )
42 19 39 40 41 syl3anc โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ( ( 2 ยท ๐‘ ) โˆ’ ๐พ ) ) โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐‘ ) )
43 22 42 eqbrtrd โŠข ( ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐พ ) โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐‘ ) )
44 simpr โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ๐พ โˆˆ โ„ค )
45 nn0z โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ค )
46 45 adantr โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ค )
47 uztric โŠข ( ( ๐พ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆจ ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) )
48 44 46 47 syl2anc โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐พ ) โˆจ ๐พ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) ) )
49 17 43 48 mpjaodan โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐พ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐พ ) โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘ ) C ๐‘ ) )