Metamath Proof Explorer


Theorem etransclem4

Description: F expressed as a finite product. (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Apr-2020)

Ref Expression
Hypotheses etransclem4.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โІ โ„‚ )
etransclem4.p โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„• )
etransclem4.M โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„•0 )
etransclem4.f โŠข ๐น = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) ) ยท โˆ ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ ๐‘ƒ ) ) )
etransclem4.h โŠข ๐ป = ( ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) โ†ฆ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) ) )
etransclem4.e โŠข ๐ธ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ โˆ ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ( ( ๐ป โ€˜ ๐‘— ) โ€˜ ๐‘ฅ ) )
Assertion etransclem4 ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ๐ธ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 etransclem4.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โІ โ„‚ )
2 etransclem4.p โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„• )
3 etransclem4.M โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„•0 )
4 etransclem4.f โŠข ๐น = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) ) ยท โˆ ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ ๐‘ƒ ) ) )
5 etransclem4.h โŠข ๐ป = ( ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) โ†ฆ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) ) )
6 etransclem4.e โŠข ๐ธ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ โˆ ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ( ( ๐ป โ€˜ ๐‘— ) โ€˜ ๐‘ฅ ) )
7 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ) โ†’ ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) )
8 cnex โŠข โ„‚ โˆˆ V
9 8 ssex โŠข ( ๐ด โІ โ„‚ โ†’ ๐ด โˆˆ V )
10 mptexg โŠข ( ๐ด โˆˆ V โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) ) โˆˆ V )
11 1 9 10 3syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) ) โˆˆ V )
12 11 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) ) โˆˆ V )
13 5 fvmpt2 โŠข ( ( ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) ) โˆˆ V ) โ†’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘— ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) ) )
14 7 12 13 syl2anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ) โ†’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘— ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) ) )
15 ovexd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) โˆˆ V )
16 14 15 fvmpt2d โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ( ๐ป โ€˜ ๐‘— ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) )
17 16 an32s โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โˆง ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ) โ†’ ( ( ๐ป โ€˜ ๐‘— ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) )
18 17 prodeq2dv โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ โˆ ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ( ( ๐ป โ€˜ ๐‘— ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = โˆ ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) )
19 nn0uz โŠข โ„•0 = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 )
20 3 19 eleqtrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 ) )
21 20 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐‘€ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 ) )
22 1 sselda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ )
23 22 adantr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โˆง ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ )
24 elfzelz โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) โ†’ ๐‘— โˆˆ โ„ค )
25 24 zcnd โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) โ†’ ๐‘— โˆˆ โ„‚ )
26 25 adantl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โˆง ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ) โ†’ ๐‘— โˆˆ โ„‚ )
27 23 26 subcld โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โˆง ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โˆˆ โ„‚ )
28 nnm1nn0 โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) โˆˆ โ„•0 )
29 2 28 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) โˆˆ โ„•0 )
30 2 nnnn0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„•0 )
31 29 30 ifcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) โˆˆ โ„•0 )
32 31 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โˆง ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ) โ†’ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) โˆˆ โ„•0 )
33 27 32 expcld โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โˆง ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) โˆˆ โ„‚ )
34 oveq2 โŠข ( ๐‘— = 0 โ†’ ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) = ( ๐‘ฅ โˆ’ 0 ) )
35 iftrue โŠข ( ๐‘— = 0 โ†’ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) = ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) )
36 34 35 oveq12d โŠข ( ๐‘— = 0 โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โˆ’ 0 ) โ†‘ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) ) )
37 21 33 36 fprod1p โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ โˆ ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) = ( ( ( ๐‘ฅ โˆ’ 0 ) โ†‘ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) ) ยท โˆ ๐‘— โˆˆ ( ( 0 + 1 ) ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) ) )
38 22 subid1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆ’ 0 ) = ๐‘ฅ )
39 38 oveq1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ 0 ) โ†‘ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) ) = ( ๐‘ฅ โ†‘ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) ) )
40 0p1e1 โŠข ( 0 + 1 ) = 1
41 40 oveq1i โŠข ( ( 0 + 1 ) ... ๐‘€ ) = ( 1 ... ๐‘€ )
42 41 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( 0 + 1 ) ... ๐‘€ ) = ( 1 ... ๐‘€ ) )
43 0red โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ 0 โˆˆ โ„ )
44 1red โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ 1 โˆˆ โ„ )
45 elfzelz โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ ๐‘— โˆˆ โ„ค )
46 45 zred โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ ๐‘— โˆˆ โ„ )
47 0lt1 โŠข 0 < 1
48 47 a1i โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ 0 < 1 )
49 elfzle1 โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ 1 โ‰ค ๐‘— )
50 43 44 46 48 49 ltletrd โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ 0 < ๐‘— )
51 50 gt0ne0d โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ ๐‘— โ‰  0 )
52 51 neneqd โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ ยฌ ๐‘— = 0 )
53 52 iffalsed โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) = ๐‘ƒ )
54 53 oveq2d โŠข ( ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ ๐‘ƒ ) )
55 54 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ ๐‘ƒ ) )
56 42 55 prodeq12rdv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ ๐‘— โˆˆ ( ( 0 + 1 ) ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) = โˆ ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ ๐‘ƒ ) )
57 56 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ โˆ ๐‘— โˆˆ ( ( 0 + 1 ) ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) = โˆ ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ ๐‘ƒ ) )
58 39 57 oveq12d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ( ( ๐‘ฅ โˆ’ 0 ) โ†‘ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) ) ยท โˆ ๐‘— โˆˆ ( ( 0 + 1 ) ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ if ( ๐‘— = 0 , ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) , ๐‘ƒ ) ) ) = ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) ) ยท โˆ ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ ๐‘ƒ ) ) )
59 18 37 58 3eqtrrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) ) ยท โˆ ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ ๐‘ƒ ) ) = โˆ ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ( ( ๐ป โ€˜ ๐‘— ) โ€˜ ๐‘ฅ ) )
60 59 mpteq2dva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) ) ยท โˆ ๐‘— โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) ( ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘— ) โ†‘ ๐‘ƒ ) ) ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†ฆ โˆ ๐‘— โˆˆ ( 0 ... ๐‘€ ) ( ( ๐ป โ€˜ ๐‘— ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
61 60 4 6 3eqtr4g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ๐ธ )