Step |
Hyp |
Ref |
Expression |
1 |
|
srgbinom.s |
|- S = ( Base ` R ) |
2 |
|
srgbinom.m |
|- .X. = ( .r ` R ) |
3 |
|
srgbinom.t |
|- .x. = ( .g ` R ) |
4 |
|
srgbinom.a |
|- .+ = ( +g ` R ) |
5 |
|
srgbinom.g |
|- G = ( mulGrp ` R ) |
6 |
|
srgbinom.e |
|- .^ = ( .g ` G ) |
7 |
|
srgbinomlem.r |
|- ( ph -> R e. SRing ) |
8 |
|
srgbinomlem.a |
|- ( ph -> A e. S ) |
9 |
|
srgbinomlem.b |
|- ( ph -> B e. S ) |
10 |
|
srgbinomlem.c |
|- ( ph -> ( A .X. B ) = ( B .X. A ) ) |
11 |
|
srgbinomlem.n |
|- ( ph -> N e. NN0 ) |
12 |
|
srgbinomlem.i |
|- ( ps -> ( N .^ ( A .+ B ) ) = ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) ) |
13 |
12
|
adantl |
|- ( ( ph /\ ps ) -> ( N .^ ( A .+ B ) ) = ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) ) |
14 |
13
|
oveq1d |
|- ( ( ph /\ ps ) -> ( ( N .^ ( A .+ B ) ) .X. A ) = ( ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) .X. A ) ) |
15 |
|
srgcmn |
|- ( R e. SRing -> R e. CMnd ) |
16 |
7 15
|
syl |
|- ( ph -> R e. CMnd ) |
17 |
|
simpl |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) ) -> ph ) |
18 |
|
elfzelz |
|- ( k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) -> k e. ZZ ) |
19 |
|
bccl |
|- ( ( N e. NN0 /\ k e. ZZ ) -> ( N _C k ) e. NN0 ) |
20 |
11 18 19
|
syl2an |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) ) -> ( N _C k ) e. NN0 ) |
21 |
|
fznn0sub |
|- ( k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) -> ( ( N + 1 ) - k ) e. NN0 ) |
22 |
21
|
adantl |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) ) -> ( ( N + 1 ) - k ) e. NN0 ) |
23 |
|
elfznn0 |
|- ( k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) -> k e. NN0 ) |
24 |
23
|
adantl |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) ) -> k e. NN0 ) |
25 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
|
srgbinomlem2 |
|- ( ( ph /\ ( ( N _C k ) e. NN0 /\ ( ( N + 1 ) - k ) e. NN0 /\ k e. NN0 ) ) -> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) e. S ) |
26 |
17 20 22 24 25
|
syl13anc |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) ) -> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) e. S ) |
27 |
1 4 16 11 26
|
gsummptfzsplit |
|- ( ph -> ( R gsum ( k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) = ( ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) .+ ( R gsum ( k e. { ( N + 1 ) } |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) ) ) |
28 |
|
srgmnd |
|- ( R e. SRing -> R e. Mnd ) |
29 |
7 28
|
syl |
|- ( ph -> R e. Mnd ) |
30 |
|
ovexd |
|- ( ph -> ( N + 1 ) e. _V ) |
31 |
|
id |
|- ( ph -> ph ) |
32 |
11
|
nn0zd |
|- ( ph -> N e. ZZ ) |
33 |
32
|
peano2zd |
|- ( ph -> ( N + 1 ) e. ZZ ) |
34 |
|
bccl |
|- ( ( N e. NN0 /\ ( N + 1 ) e. ZZ ) -> ( N _C ( N + 1 ) ) e. NN0 ) |
35 |
11 33 34
|
syl2anc |
|- ( ph -> ( N _C ( N + 1 ) ) e. NN0 ) |
36 |
11
|
nn0cnd |
|- ( ph -> N e. CC ) |
37 |
|
peano2cn |
|- ( N e. CC -> ( N + 1 ) e. CC ) |
38 |
36 37
|
syl |
|- ( ph -> ( N + 1 ) e. CC ) |
39 |
38
|
subidd |
|- ( ph -> ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) = 0 ) |
40 |
|
0nn0 |
|- 0 e. NN0 |
41 |
39 40
|
eqeltrdi |
|- ( ph -> ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) e. NN0 ) |
42 |
|
peano2nn0 |
|- ( N e. NN0 -> ( N + 1 ) e. NN0 ) |
43 |
11 42
|
syl |
|- ( ph -> ( N + 1 ) e. NN0 ) |
44 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
|
srgbinomlem2 |
|- ( ( ph /\ ( ( N _C ( N + 1 ) ) e. NN0 /\ ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) e. NN0 /\ ( N + 1 ) e. NN0 ) ) -> ( ( N _C ( N + 1 ) ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) ) e. S ) |
45 |
31 35 41 43 44
|
syl13anc |
|- ( ph -> ( ( N _C ( N + 1 ) ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) ) e. S ) |
46 |
|
oveq2 |
|- ( k = ( N + 1 ) -> ( N _C k ) = ( N _C ( N + 1 ) ) ) |
47 |
|
oveq2 |
|- ( k = ( N + 1 ) -> ( ( N + 1 ) - k ) = ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) ) |
48 |
47
|
oveq1d |
|- ( k = ( N + 1 ) -> ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) = ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) ) |
49 |
|
oveq1 |
|- ( k = ( N + 1 ) -> ( k .^ B ) = ( ( N + 1 ) .^ B ) ) |
50 |
48 49
|
oveq12d |
|- ( k = ( N + 1 ) -> ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) = ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) ) |
51 |
46 50
|
oveq12d |
|- ( k = ( N + 1 ) -> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) = ( ( N _C ( N + 1 ) ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) ) ) |
52 |
1 51
|
gsumsn |
|- ( ( R e. Mnd /\ ( N + 1 ) e. _V /\ ( ( N _C ( N + 1 ) ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) ) e. S ) -> ( R gsum ( k e. { ( N + 1 ) } |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) = ( ( N _C ( N + 1 ) ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) ) ) |
53 |
29 30 45 52
|
syl3anc |
|- ( ph -> ( R gsum ( k e. { ( N + 1 ) } |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) = ( ( N _C ( N + 1 ) ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) ) ) |
54 |
11
|
nn0red |
|- ( ph -> N e. RR ) |
55 |
54
|
ltp1d |
|- ( ph -> N < ( N + 1 ) ) |
56 |
55
|
olcd |
|- ( ph -> ( ( N + 1 ) < 0 \/ N < ( N + 1 ) ) ) |
57 |
|
bcval4 |
|- ( ( N e. NN0 /\ ( N + 1 ) e. ZZ /\ ( ( N + 1 ) < 0 \/ N < ( N + 1 ) ) ) -> ( N _C ( N + 1 ) ) = 0 ) |
58 |
11 33 56 57
|
syl3anc |
|- ( ph -> ( N _C ( N + 1 ) ) = 0 ) |
59 |
58
|
oveq1d |
|- ( ph -> ( ( N _C ( N + 1 ) ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) ) = ( 0 .x. ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) ) ) |
60 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
|
srgbinomlem1 |
|- ( ( ph /\ ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) e. NN0 /\ ( N + 1 ) e. NN0 ) ) -> ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) e. S ) |
61 |
31 41 43 60
|
syl12anc |
|- ( ph -> ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) e. S ) |
62 |
|
eqid |
|- ( 0g ` R ) = ( 0g ` R ) |
63 |
1 62 3
|
mulg0 |
|- ( ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) e. S -> ( 0 .x. ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) ) = ( 0g ` R ) ) |
64 |
61 63
|
syl |
|- ( ph -> ( 0 .x. ( ( ( ( N + 1 ) - ( N + 1 ) ) .^ A ) .X. ( ( N + 1 ) .^ B ) ) ) = ( 0g ` R ) ) |
65 |
53 59 64
|
3eqtrd |
|- ( ph -> ( R gsum ( k e. { ( N + 1 ) } |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) = ( 0g ` R ) ) |
66 |
65
|
oveq2d |
|- ( ph -> ( ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) .+ ( R gsum ( k e. { ( N + 1 ) } |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) ) = ( ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) .+ ( 0g ` R ) ) ) |
67 |
|
fzfid |
|- ( ph -> ( 0 ... N ) e. Fin ) |
68 |
|
simpl |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ph ) |
69 |
|
bccl2 |
|- ( k e. ( 0 ... N ) -> ( N _C k ) e. NN ) |
70 |
69
|
nnnn0d |
|- ( k e. ( 0 ... N ) -> ( N _C k ) e. NN0 ) |
71 |
70
|
adantl |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( N _C k ) e. NN0 ) |
72 |
|
fzelp1 |
|- ( k e. ( 0 ... N ) -> k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) ) |
73 |
72 22
|
sylan2 |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( ( N + 1 ) - k ) e. NN0 ) |
74 |
|
elfznn0 |
|- ( k e. ( 0 ... N ) -> k e. NN0 ) |
75 |
74
|
adantl |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> k e. NN0 ) |
76 |
68 71 73 75 25
|
syl13anc |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) e. S ) |
77 |
76
|
ralrimiva |
|- ( ph -> A. k e. ( 0 ... N ) ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) e. S ) |
78 |
1 16 67 77
|
gsummptcl |
|- ( ph -> ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) e. S ) |
79 |
1 4 62
|
mndrid |
|- ( ( R e. Mnd /\ ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) e. S ) -> ( ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) .+ ( 0g ` R ) ) = ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) ) |
80 |
29 78 79
|
syl2anc |
|- ( ph -> ( ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) .+ ( 0g ` R ) ) = ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) ) |
81 |
27 66 80
|
3eqtrd |
|- ( ph -> ( R gsum ( k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) = ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) ) |
82 |
7
|
adantr |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> R e. SRing ) |
83 |
8
|
adantr |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> A e. S ) |
84 |
9
|
adantr |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> B e. S ) |
85 |
10
|
adantr |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( A .X. B ) = ( B .X. A ) ) |
86 |
|
fznn0sub |
|- ( k e. ( 0 ... N ) -> ( N - k ) e. NN0 ) |
87 |
86
|
adantl |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( N - k ) e. NN0 ) |
88 |
1 2 5 6 82 83 84 75 85 87 3 71
|
srgpcomppsc |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) .X. A ) = ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N - k ) + 1 ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) |
89 |
36
|
adantr |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> N e. CC ) |
90 |
|
1cnd |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> 1 e. CC ) |
91 |
|
elfzelz |
|- ( k e. ( 0 ... N ) -> k e. ZZ ) |
92 |
91
|
zcnd |
|- ( k e. ( 0 ... N ) -> k e. CC ) |
93 |
92
|
adantl |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> k e. CC ) |
94 |
89 90 93
|
addsubd |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( ( N + 1 ) - k ) = ( ( N - k ) + 1 ) ) |
95 |
94
|
oveq1d |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) = ( ( ( N - k ) + 1 ) .^ A ) ) |
96 |
95
|
oveq1d |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) = ( ( ( ( N - k ) + 1 ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) |
97 |
96
|
oveq2d |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) = ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N - k ) + 1 ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) |
98 |
88 97
|
eqtr4d |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) .X. A ) = ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) |
99 |
98
|
mpteq2dva |
|- ( ph -> ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) .X. A ) ) = ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) |
100 |
99
|
oveq2d |
|- ( ph -> ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) .X. A ) ) ) = ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) ) |
101 |
|
ovexd |
|- ( ph -> ( 0 ... N ) e. _V ) |
102 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
|
srgbinomlem2 |
|- ( ( ph /\ ( ( N _C k ) e. NN0 /\ ( N - k ) e. NN0 /\ k e. NN0 ) ) -> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) e. S ) |
103 |
68 71 87 75 102
|
syl13anc |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) e. S ) |
104 |
|
eqid |
|- ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) = ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) |
105 |
|
ovexd |
|- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... N ) ) -> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) e. _V ) |
106 |
|
fvexd |
|- ( ph -> ( 0g ` R ) e. _V ) |
107 |
104 67 105 106
|
fsuppmptdm |
|- ( ph -> ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) finSupp ( 0g ` R ) ) |
108 |
1 62 4 2 7 101 8 103 107
|
srgsummulcr |
|- ( ph -> ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) .X. A ) ) ) = ( ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) .X. A ) ) |
109 |
81 100 108
|
3eqtr2rd |
|- ( ph -> ( ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) .X. A ) = ( R gsum ( k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) ) |
110 |
109
|
adantr |
|- ( ( ph /\ ps ) -> ( ( R gsum ( k e. ( 0 ... N ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( N - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) .X. A ) = ( R gsum ( k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) ) |
111 |
14 110
|
eqtrd |
|- ( ( ph /\ ps ) -> ( ( N .^ ( A .+ B ) ) .X. A ) = ( R gsum ( k e. ( 0 ... ( N + 1 ) ) |-> ( ( N _C k ) .x. ( ( ( ( N + 1 ) - k ) .^ A ) .X. ( k .^ B ) ) ) ) ) ) |