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Theorem binomlem

Description: Lemma for binom (binomial theorem). Inductive step. (Contributed by NM, 6-Dec-2005) (Revised by Mario Carneiro, 24-Apr-2014)

Ref Expression
Hypotheses binomlem.1 ⊢ φ → A ∈ ℂ
binomlem.2 ⊢ φ → B ∈ ℂ
binomlem.3 ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
binomlem.4 ⊢ ψ → A + B N = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k
Assertion binomlem ⊢ φ ∧ ψ → A + B N + 1 = ∑ k = 0 N + 1 ( N + 1 k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 binomlem.1 ⊢ φ → A ∈ ℂ
2 binomlem.2 ⊢ φ → B ∈ ℂ
3 binomlem.3 ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
4 binomlem.4 ⊢ ψ → A + B N = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k
5 4 adantl ⊢ φ ∧ ψ → A + B N = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k
6 5 oveq1d ⊢ φ ∧ ψ → A + B N ⁢ A = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ A
7 fzfid ⊢ φ → 0 … N ∈ Fin
8 fzelp1 ⊢ k ∈ 0 … N → k ∈ 0 … N + 1
9 elfzelz ⊢ k ∈ 0 … N + 1 → k ∈ ℤ
10 bccl ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ k ∈ ℤ → ( N k) ∈ ℕ 0
11 3 9 10 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) ∈ ℕ 0
12 11 nn0cnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) ∈ ℂ
13 8 12 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → ( N k) ∈ ℂ
14 fznn0sub ⊢ k ∈ 0 … N → N − k ∈ ℕ 0
15 expcl ⊢ A ∈ ℂ ∧ N − k ∈ ℕ 0 → A N − k ∈ ℂ
16 1 14 15 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → A N − k ∈ ℂ
17 elfznn0 ⊢ k ∈ 0 … N + 1 → k ∈ ℕ 0
18 expcl ⊢ B ∈ ℂ ∧ k ∈ ℕ 0 → B k ∈ ℂ
19 2 17 18 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → B k ∈ ℂ
20 8 19 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → B k ∈ ℂ
21 16 20 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → A N − k ⁢ B k ∈ ℂ
22 13 21 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ∈ ℂ
23 7 1 22 fsummulc1 ⊢ φ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ A = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ A
24 1 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → A ∈ ℂ
25 13 21 24 mulassd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ A = ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ A
26 3 nn0cnd ⊢ φ → N ∈ ℂ
27 26 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → N ∈ ℂ
28 1cnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → 1 ∈ ℂ
29 elfzelz ⊢ k ∈ 0 … N → k ∈ ℤ
30 29 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → k ∈ ℤ
31 30 zcnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → k ∈ ℂ
32 27 28 31 addsubd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → N + 1 - k = N - k + 1
33 32 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → A N + 1 - k = A N - k + 1
34 expp1 ⊢ A ∈ ℂ ∧ N − k ∈ ℕ 0 → A N - k + 1 = A N − k ⁢ A
35 1 14 34 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → A N - k + 1 = A N − k ⁢ A
36 33 35 eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → A N + 1 - k = A N − k ⁢ A
37 36 oveq1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → A N + 1 - k ⁢ B k = A N − k ⁢ A ⁢ B k
38 16 24 20 mul32d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → A N − k ⁢ A ⁢ B k = A N − k ⁢ B k ⁢ A
39 37 38 eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → A N + 1 - k ⁢ B k = A N − k ⁢ B k ⁢ A
40 39 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ A
41 25 40 eqtr4d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ A = ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
42 41 sumeq2dv ⊢ φ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ A = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
43 fzssp1 ⊢ 0 … N ⊆ 0 … N + 1
44 43 a1i ⊢ φ → 0 … N ⊆ 0 … N + 1
45 fznn0sub ⊢ k ∈ 0 … N + 1 → N + 1 - k ∈ ℕ 0
46 expcl ⊢ A ∈ ℂ ∧ N + 1 - k ∈ ℕ 0 → A N + 1 - k ∈ ℂ
47 1 45 46 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → A N + 1 - k ∈ ℂ
48 47 19 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → A N + 1 - k ⁢ B k ∈ ℂ
49 12 48 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k ∈ ℂ
50 8 49 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k ∈ ℂ
51 3 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 … N → N ∈ ℕ 0
52 eldifi ⊢ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 … N → k ∈ 0 … N + 1
53 52 9 syl ⊢ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 … N → k ∈ ℤ
54 53 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 … N → k ∈ ℤ
55 eldifn ⊢ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 … N → ¬ k ∈ 0 … N
56 55 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 … N → ¬ k ∈ 0 … N
57 bcval3 ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ k ∈ ℤ ∧ ¬ k ∈ 0 … N → ( N k) = 0
58 51 54 56 57 syl3anc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 … N → ( N k) = 0
59 58 oveq1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 … N → ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = 0 ⋅ A N + 1 - k ⁢ B k
60 48 mul02d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → 0 ⋅ A N + 1 - k ⁢ B k = 0
61 52 60 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 … N → 0 ⋅ A N + 1 - k ⁢ B k = 0
62 59 61 eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 … N → ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = 0
63 fzssuz ⊢ 0 … N + 1 ⊆ ℤ ≥ 0
64 63 a1i ⊢ φ → 0 … N + 1 ⊆ ℤ ≥ 0
65 44 50 62 64 sumss ⊢ φ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
66 23 42 65 3eqtrd ⊢ φ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ A = ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
67 66 adantr ⊢ φ ∧ ψ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ A = ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
68 6 67 eqtrd ⊢ φ ∧ ψ → A + B N ⁢ A = ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
69 4 oveq1d ⊢ ψ → A + B N ⁢ B = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ B
70 7 2 22 fsummulc1 ⊢ φ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ B = ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ B
71 1zzd ⊢ φ → 1 ∈ ℤ
72 0z ⊢ 0 ∈ ℤ
73 72 a1i ⊢ φ → 0 ∈ ℤ
74 3 nn0zd ⊢ φ → N ∈ ℤ
75 2 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → B ∈ ℂ
76 22 75 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N → ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ B ∈ ℂ
77 oveq2 ⊢ k = j − 1 → ( N k) = ( N j − 1 )
78 oveq2 ⊢ k = j − 1 → N − k = N − j − 1
79 78 oveq2d ⊢ k = j − 1 → A N − k = A N − j − 1
80 oveq2 ⊢ k = j − 1 → B k = B j − 1
81 79 80 oveq12d ⊢ k = j − 1 → A N − k ⁢ B k = A N − j − 1 ⁢ B j − 1
82 77 81 oveq12d ⊢ k = j − 1 → ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k = ( N j − 1 ) ⁢ A N − j − 1 ⁢ B j − 1
83 82 oveq1d ⊢ k = j − 1 → ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ B = ( N j − 1 ) ⁢ A N − j − 1 ⁢ B j − 1 ⁢ B
84 71 73 74 76 83 fsumshft ⊢ φ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ B = ∑ j = 0 + 1 N + 1 ( N j − 1 ) ⁢ A N − j − 1 ⁢ B j − 1 ⁢ B
85 oveq1 ⊢ j = k → j − 1 = k − 1
86 85 oveq2d ⊢ j = k → ( N j − 1 ) = ( N k − 1 )
87 85 oveq2d ⊢ j = k → N − j − 1 = N − k − 1
88 87 oveq2d ⊢ j = k → A N − j − 1 = A N − k − 1
89 85 oveq2d ⊢ j = k → B j − 1 = B k − 1
90 88 89 oveq12d ⊢ j = k → A N − j − 1 ⁢ B j − 1 = A N − k − 1 ⁢ B k − 1
91 86 90 oveq12d ⊢ j = k → ( N j − 1 ) ⁢ A N − j − 1 ⁢ B j − 1 = ( N k − 1 ) ⁢ A N − k − 1 ⁢ B k − 1
92 91 oveq1d ⊢ j = k → ( N j − 1 ) ⁢ A N − j − 1 ⁢ B j − 1 ⁢ B = ( N k − 1 ) ⁢ A N − k − 1 ⁢ B k − 1 ⁢ B
93 92 cbvsumv ⊢ ∑ j = 0 + 1 N + 1 ( N j − 1 ) ⁢ A N − j − 1 ⁢ B j − 1 ⁢ B = ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N − k − 1 ⁢ B k − 1 ⁢ B
94 84 93 eqtrdi ⊢ φ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ B = ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N − k − 1 ⁢ B k − 1 ⁢ B
95 26 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → N ∈ ℂ
96 elfzelz ⊢ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ ℤ
97 96 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ ℤ
98 97 zcnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ ℂ
99 1cnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → 1 ∈ ℂ
100 95 98 99 subsub3d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → N − k − 1 = N + 1 - k
101 100 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → A N − k − 1 = A N + 1 - k
102 101 oveq1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → A N − k − 1 ⁢ B k − 1 = A N + 1 - k ⁢ B k − 1
103 102 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ A N − k − 1 ⁢ B k − 1 = ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k − 1
104 103 oveq1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ A N − k − 1 ⁢ B k − 1 ⁢ B = ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k − 1 ⁢ B
105 fzp1ss ⊢ 0 ∈ ℤ → 0 + 1 … N + 1 ⊆ 0 … N + 1
106 72 105 ax-mp ⊢ 0 + 1 … N + 1 ⊆ 0 … N + 1
107 106 sseli ⊢ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ 0 … N + 1
108 9 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → k ∈ ℤ
109 peano2zm ⊢ k ∈ ℤ → k − 1 ∈ ℤ
110 108 109 syl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → k − 1 ∈ ℤ
111 bccl ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ k − 1 ∈ ℤ → ( N k − 1 ) ∈ ℕ 0
112 3 110 111 syl2an2r ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k − 1 ) ∈ ℕ 0
113 112 nn0cnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k − 1 ) ∈ ℂ
114 107 113 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) ∈ ℂ
115 107 47 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → A N + 1 - k ∈ ℂ
116 2 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → B ∈ ℂ
117 elfznn ⊢ k ∈ 1 … N + 1 → k ∈ ℕ
118 0p1e1 ⊢ 0 + 1 = 1
119 118 oveq1i ⊢ 0 + 1 … N + 1 = 1 … N + 1
120 117 119 eleq2s ⊢ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ ℕ
121 120 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ ℕ
122 nnm1nn0 ⊢ k ∈ ℕ → k − 1 ∈ ℕ 0
123 121 122 syl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → k − 1 ∈ ℕ 0
124 116 123 expcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → B k − 1 ∈ ℂ
125 115 124 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → A N + 1 - k ⁢ B k − 1 ∈ ℂ
126 114 125 116 mulassd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k − 1 ⁢ B = ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k − 1 ⁢ B
127 115 124 116 mulassd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → A N + 1 - k ⁢ B k − 1 ⁢ B = A N + 1 - k ⁢ B k − 1 ⁢ B
128 expm1t ⊢ B ∈ ℂ ∧ k ∈ ℕ → B k = B k − 1 ⁢ B
129 2 120 128 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → B k = B k − 1 ⁢ B
130 129 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → A N + 1 - k ⁢ B k = A N + 1 - k ⁢ B k − 1 ⁢ B
131 127 130 eqtr4d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → A N + 1 - k ⁢ B k − 1 ⁢ B = A N + 1 - k ⁢ B k
132 131 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k − 1 ⁢ B = ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
133 104 126 132 3eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ A N − k − 1 ⁢ B k − 1 ⁢ B = ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
134 133 sumeq2dv ⊢ φ → ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N − k − 1 ⁢ B k − 1 ⁢ B = ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
135 106 a1i ⊢ φ → 0 + 1 … N + 1 ⊆ 0 … N + 1
136 113 48 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k ∈ ℂ
137 107 136 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 + 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k ∈ ℂ
138 3 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → N ∈ ℕ 0
139 eldifi ⊢ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ 0 … N + 1
140 139 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ 0 … N + 1
141 140 9 syl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ ℤ
142 141 109 syl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → k − 1 ∈ ℤ
143 eldifn ⊢ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → ¬ k ∈ 0 + 1 … N + 1
144 143 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → ¬ k ∈ 0 + 1 … N + 1
145 72 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → 0 ∈ ℤ
146 138 nn0zd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → N ∈ ℤ
147 1zzd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → 1 ∈ ℤ
148 fzaddel ⊢ 0 ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ k − 1 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ → k − 1 ∈ 0 … N ↔ k - 1 + 1 ∈ 0 + 1 … N + 1
149 145 146 142 147 148 syl22anc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → k − 1 ∈ 0 … N ↔ k - 1 + 1 ∈ 0 + 1 … N + 1
150 141 zcnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → k ∈ ℂ
151 ax-1cn ⊢ 1 ∈ ℂ
152 npcan ⊢ k ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ → k - 1 + 1 = k
153 150 151 152 sylancl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → k - 1 + 1 = k
154 153 eleq1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → k - 1 + 1 ∈ 0 + 1 … N + 1 ↔ k ∈ 0 + 1 … N + 1
155 149 154 bitrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → k − 1 ∈ 0 … N ↔ k ∈ 0 + 1 … N + 1
156 144 155 mtbird ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → ¬ k − 1 ∈ 0 … N
157 bcval3 ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ k − 1 ∈ ℤ ∧ ¬ k − 1 ∈ 0 … N → ( N k − 1 ) = 0
158 138 142 156 157 syl3anc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) = 0
159 158 oveq1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = 0 ⋅ A N + 1 - k ⁢ B k
160 139 60 sylan2 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → 0 ⋅ A N + 1 - k ⁢ B k = 0
161 159 160 eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 ∖ 0 + 1 … N + 1 → ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = 0
162 135 137 161 64 sumss ⊢ φ → ∑ k = 0 + 1 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
163 94 134 162 3eqtrd ⊢ φ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ B = ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
164 70 163 eqtrd ⊢ φ → ∑ k = 0 N ( N k) ⁢ A N − k ⁢ B k ⁢ B = ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
165 69 164 sylan9eqr ⊢ φ ∧ ψ → A + B N ⁢ B = ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
166 68 165 oveq12d ⊢ φ ∧ ψ → A + B N ⁢ A + A + B N ⁢ B = ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k + ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
167 1 2 addcld ⊢ φ → A + B ∈ ℂ
168 167 3 expp1d ⊢ φ → A + B N + 1 = A + B N ⁢ A + B
169 167 3 expcld ⊢ φ → A + B N ∈ ℂ
170 169 1 2 adddid ⊢ φ → A + B N ⁢ A + B = A + B N ⁢ A + A + B N ⁢ B
171 168 170 eqtrd ⊢ φ → A + B N + 1 = A + B N ⁢ A + A + B N ⁢ B
172 171 adantr ⊢ φ ∧ ψ → A + B N + 1 = A + B N ⁢ A + A + B N ⁢ B
173 bcpasc ⊢ N ∈ ℕ 0 ∧ k ∈ ℤ → ( N k) + ( N k − 1 ) = ( N + 1 k)
174 3 9 173 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) + ( N k − 1 ) = ( N + 1 k)
175 174 oveq1d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) + ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = ( N + 1 k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
176 12 113 48 adddird ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N k) + ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k + ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
177 175 176 eqtr3d ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … N + 1 → ( N + 1 k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k + ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
178 177 sumeq2dv ⊢ φ → ∑ k = 0 N + 1 ( N + 1 k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k + ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
179 fzfid ⊢ φ → 0 … N + 1 ∈ Fin
180 179 49 136 fsumadd ⊢ φ → ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k + ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k + ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
181 178 180 eqtrd ⊢ φ → ∑ k = 0 N + 1 ( N + 1 k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k + ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
182 181 adantr ⊢ φ ∧ ψ → ∑ k = 0 N + 1 ( N + 1 k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k = ∑ k = 0 N + 1 ( N k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k + ∑ k = 0 N + 1 ( N k − 1 ) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k
183 166 172 182 3eqtr4d ⊢ φ ∧ ψ → A + B N + 1 = ∑ k = 0 N + 1 ( N + 1 k) ⁢ A N + 1 - k ⁢ B k