Metamath Proof Explorer


Theorem ser1const

Description: Value of the partial series sum of a constant function. (Contributed by NM, 8-Aug-2005) (Revised by Mario Carneiro, 16-Feb-2014)

Ref Expression
Assertion ser1const ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘ ) = ( ๐‘ ยท ๐ด ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fveq2 โŠข ( ๐‘— = 1 โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘— ) = ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ 1 ) )
2 oveq1 โŠข ( ๐‘— = 1 โ†’ ( ๐‘— ยท ๐ด ) = ( 1 ยท ๐ด ) )
3 1 2 eqeq12d โŠข ( ๐‘— = 1 โ†’ ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘— ) = ( ๐‘— ยท ๐ด ) โ†” ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ 1 ) = ( 1 ยท ๐ด ) ) )
4 3 imbi2d โŠข ( ๐‘— = 1 โ†’ ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘— ) = ( ๐‘— ยท ๐ด ) ) โ†” ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ 1 ) = ( 1 ยท ๐ด ) ) ) )
5 fveq2 โŠข ( ๐‘— = ๐‘˜ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘— ) = ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) )
6 oveq1 โŠข ( ๐‘— = ๐‘˜ โ†’ ( ๐‘— ยท ๐ด ) = ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) )
7 5 6 eqeq12d โŠข ( ๐‘— = ๐‘˜ โ†’ ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘— ) = ( ๐‘— ยท ๐ด ) โ†” ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) ) )
8 7 imbi2d โŠข ( ๐‘— = ๐‘˜ โ†’ ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘— ) = ( ๐‘— ยท ๐ด ) ) โ†” ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) ) ) )
9 fveq2 โŠข ( ๐‘— = ( ๐‘˜ + 1 ) โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘— ) = ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) )
10 oveq1 โŠข ( ๐‘— = ( ๐‘˜ + 1 ) โ†’ ( ๐‘— ยท ๐ด ) = ( ( ๐‘˜ + 1 ) ยท ๐ด ) )
11 9 10 eqeq12d โŠข ( ๐‘— = ( ๐‘˜ + 1 ) โ†’ ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘— ) = ( ๐‘— ยท ๐ด ) โ†” ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) = ( ( ๐‘˜ + 1 ) ยท ๐ด ) ) )
12 11 imbi2d โŠข ( ๐‘— = ( ๐‘˜ + 1 ) โ†’ ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘— ) = ( ๐‘— ยท ๐ด ) ) โ†” ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) = ( ( ๐‘˜ + 1 ) ยท ๐ด ) ) ) )
13 fveq2 โŠข ( ๐‘— = ๐‘ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘— ) = ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘ ) )
14 oveq1 โŠข ( ๐‘— = ๐‘ โ†’ ( ๐‘— ยท ๐ด ) = ( ๐‘ ยท ๐ด ) )
15 13 14 eqeq12d โŠข ( ๐‘— = ๐‘ โ†’ ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘— ) = ( ๐‘— ยท ๐ด ) โ†” ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘ ) = ( ๐‘ ยท ๐ด ) ) )
16 15 imbi2d โŠข ( ๐‘— = ๐‘ โ†’ ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘— ) = ( ๐‘— ยท ๐ด ) ) โ†” ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘ ) = ( ๐‘ ยท ๐ด ) ) ) )
17 1z โŠข 1 โˆˆ โ„ค
18 1nn โŠข 1 โˆˆ โ„•
19 fvconst2g โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โ„• ร— { ๐ด } ) โ€˜ 1 ) = ๐ด )
20 18 19 mpan2 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( โ„• ร— { ๐ด } ) โ€˜ 1 ) = ๐ด )
21 mullid โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( 1 ยท ๐ด ) = ๐ด )
22 20 21 eqtr4d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( โ„• ร— { ๐ด } ) โ€˜ 1 ) = ( 1 ยท ๐ด ) )
23 17 22 seq1i โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ 1 ) = ( 1 ยท ๐ด ) )
24 oveq1 โŠข ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) โ†’ ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) + ๐ด ) = ( ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) + ๐ด ) )
25 seqp1 โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) = ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) + ( ( โ„• ร— { ๐ด } ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) ) )
26 nnuz โŠข โ„• = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
27 25 26 eleq2s โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) = ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) + ( ( โ„• ร— { ๐ด } ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) ) )
28 27 adantl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) = ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) + ( ( โ„• ร— { ๐ด } ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) ) )
29 peano2nn โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘˜ + 1 ) โˆˆ โ„• )
30 fvconst2g โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ( ๐‘˜ + 1 ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โ„• ร— { ๐ด } ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) = ๐ด )
31 29 30 sylan2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โ„• ร— { ๐ด } ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) = ๐ด )
32 31 oveq2d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) + ( ( โ„• ร— { ๐ด } ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) ) = ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) + ๐ด ) )
33 28 32 eqtrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) = ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) + ๐ด ) )
34 nncn โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚ )
35 id โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
36 ax-1cn โŠข 1 โˆˆ โ„‚
37 adddir โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ด โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐‘˜ + 1 ) ยท ๐ด ) = ( ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) + ( 1 ยท ๐ด ) ) )
38 36 37 mp3an2 โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ด โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐‘˜ + 1 ) ยท ๐ด ) = ( ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) + ( 1 ยท ๐ด ) ) )
39 34 35 38 syl2anr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐‘˜ + 1 ) ยท ๐ด ) = ( ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) + ( 1 ยท ๐ด ) ) )
40 21 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( 1 ยท ๐ด ) = ๐ด )
41 40 oveq2d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) + ( 1 ยท ๐ด ) ) = ( ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) + ๐ด ) )
42 39 41 eqtrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐‘˜ + 1 ) ยท ๐ด ) = ( ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) + ๐ด ) )
43 33 42 eqeq12d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) = ( ( ๐‘˜ + 1 ) ยท ๐ด ) โ†” ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) + ๐ด ) = ( ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) + ๐ด ) ) )
44 24 43 imbitrrid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) = ( ( ๐‘˜ + 1 ) ยท ๐ด ) ) )
45 44 expcom โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) = ( ( ๐‘˜ + 1 ) ยท ๐ด ) ) ) )
46 45 a2d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐‘˜ ยท ๐ด ) ) โ†’ ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ + 1 ) ) = ( ( ๐‘˜ + 1 ) ยท ๐ด ) ) ) )
47 4 8 12 16 23 46 nnind โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘ ) = ( ๐‘ ยท ๐ด ) ) )
48 47 impcom โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( seq 1 ( + , ( โ„• ร— { ๐ด } ) ) โ€˜ ๐‘ ) = ( ๐‘ ยท ๐ด ) )