Metamath Proof Explorer


Theorem etransclem45

Description: K is an integer. (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Apr-2020)

Ref Expression
Hypotheses etransclem45.p ⊢ φ → P ∈ ℕ
etransclem45.m ⊢ φ → M ∈ ℕ 0
etransclem45.f ⊢ F = x ∈ ℝ ⟼ x P − 1 ⁢ ∏ j = 1 M x − j P
etransclem45.a ⊢ φ → A : ℕ 0 ⟶ ℤ
etransclem45.k ⊢ K = ∑ k ∈ 0 … M × 0 … R A ⁡ 1 st ⁡ k ⁢ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 !
Assertion etransclem45 ⊢ φ → K ∈ ℤ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 etransclem45.p ⊢ φ → P ∈ ℕ
2 etransclem45.m ⊢ φ → M ∈ ℕ 0
3 etransclem45.f ⊢ F = x ∈ ℝ ⟼ x P − 1 ⁢ ∏ j = 1 M x − j P
4 etransclem45.a ⊢ φ → A : ℕ 0 ⟶ ℤ
5 etransclem45.k ⊢ K = ∑ k ∈ 0 … M × 0 … R A ⁡ 1 st ⁡ k ⁢ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 !
6 fzfi ⊢ 0 … M ∈ Fin
7 fzfi ⊢ 0 … R ∈ Fin
8 xpfi ⊢ 0 … M ∈ Fin ∧ 0 … R ∈ Fin → 0 … M × 0 … R ∈ Fin
9 6 7 8 mp2an ⊢ 0 … M × 0 … R ∈ Fin
10 9 a1i ⊢ φ → 0 … M × 0 … R ∈ Fin
11 nnm1nn0 ⊢ P ∈ ℕ → P − 1 ∈ ℕ 0
12 1 11 syl ⊢ φ → P − 1 ∈ ℕ 0
13 12 faccld ⊢ φ → P − 1 ! ∈ ℕ
14 13 nncnd ⊢ φ → P − 1 ! ∈ ℂ
15 4 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → A : ℕ 0 ⟶ ℤ
16 xp1st ⊢ k ∈ 0 … M × 0 … R → 1 st ⁡ k ∈ 0 … M
17 elfznn0 ⊢ 1 st ⁡ k ∈ 0 … M → 1 st ⁡ k ∈ ℕ 0
18 16 17 syl ⊢ k ∈ 0 … M × 0 … R → 1 st ⁡ k ∈ ℕ 0
19 18 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → 1 st ⁡ k ∈ ℕ 0
20 15 19 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → A ⁡ 1 st ⁡ k ∈ ℤ
21 20 zcnd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → A ⁡ 1 st ⁡ k ∈ ℂ
22 reelprrecn ⊢ ℝ ∈ ℝ ℂ
23 22 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → ℝ ∈ ℝ ℂ
24 reopn ⊢ ℝ ∈ topGen ⁡ ran ⁡ .
25 tgioo4 ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . = TopOpen ⁡ ℂ fld ↾ 𝑡 ℝ
26 24 25 eleqtri ⊢ ℝ ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld ↾ 𝑡 ℝ
27 26 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → ℝ ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld ↾ 𝑡 ℝ
28 1 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → P ∈ ℕ
29 2 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → M ∈ ℕ 0
30 xp2nd ⊢ k ∈ 0 … M × 0 … R → 2 nd ⁡ k ∈ 0 … R
31 elfznn0 ⊢ 2 nd ⁡ k ∈ 0 … R → 2 nd ⁡ k ∈ ℕ 0
32 30 31 syl ⊢ k ∈ 0 … M × 0 … R → 2 nd ⁡ k ∈ ℕ 0
33 32 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → 2 nd ⁡ k ∈ ℕ 0
34 23 27 28 29 3 33 etransclem33 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k : ℝ ⟶ ℂ
35 19 nn0red ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → 1 st ⁡ k ∈ ℝ
36 34 35 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k ∈ ℂ
37 21 36 mulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → A ⁡ 1 st ⁡ k ⁢ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k ∈ ℂ
38 13 nnne0d ⊢ φ → P − 1 ! ≠ 0
39 10 14 37 38 fsumdivc ⊢ φ → ∑ k ∈ 0 … M × 0 … R A ⁡ 1 st ⁡ k ⁢ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 ! = ∑ k ∈ 0 … M × 0 … R A ⁡ 1 st ⁡ k ⁢ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 !
40 14 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → P − 1 ! ∈ ℂ
41 38 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → P − 1 ! ≠ 0
42 21 36 40 41 divassd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → A ⁡ 1 st ⁡ k ⁢ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 ! = A ⁡ 1 st ⁡ k ⁢ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 !
43 etransclem5 ⊢ k ∈ 0 … M ⟼ y ∈ ℝ ⟼ y − k if k = 0 P − 1 P = j ∈ 0 … M ⟼ x ∈ ℝ ⟼ x − j if j = 0 P − 1 P
44 etransclem11 ⊢ m ∈ ℕ 0 ⟼ d ∈ 0 … m 0 … M | ∑ k = 0 M d ⁡ k = m = n ∈ ℕ 0 ⟼ c ∈ 0 … n 0 … M | ∑ j = 0 M c ⁡ j = n
45 16 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → 1 st ⁡ k ∈ 0 … M
46 23 27 28 29 3 33 43 44 45 35 etransclem37 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → P − 1 ! ∥ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k
47 13 nnzd ⊢ φ → P − 1 ! ∈ ℤ
48 47 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → P − 1 ! ∈ ℤ
49 19 nn0zd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → 1 st ⁡ k ∈ ℤ
50 23 27 28 29 3 33 35 49 etransclem42 ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k ∈ ℤ
51 dvdsval2 ⊢ P − 1 ! ∈ ℤ ∧ P − 1 ! ≠ 0 ∧ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k ∈ ℤ → P − 1 ! ∥ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k ↔ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 ! ∈ ℤ
52 48 41 50 51 syl3anc ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → P − 1 ! ∥ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k ↔ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 ! ∈ ℤ
53 46 52 mpbid ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 ! ∈ ℤ
54 20 53 zmulcld ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → A ⁡ 1 st ⁡ k ⁢ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 ! ∈ ℤ
55 42 54 eqeltrd ⊢ φ ∧ k ∈ 0 … M × 0 … R → A ⁡ 1 st ⁡ k ⁢ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 ! ∈ ℤ
56 10 55 fsumzcl ⊢ φ → ∑ k ∈ 0 … M × 0 … R A ⁡ 1 st ⁡ k ⁢ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 ! ∈ ℤ
57 39 56 eqeltrd ⊢ φ → ∑ k ∈ 0 … M × 0 … R A ⁡ 1 st ⁡ k ⁢ ℝ D n F ⁡ 2 nd ⁡ k ⁡ 1 st ⁡ k P − 1 ! ∈ ℤ
58 5 57 eqeltrid ⊢ φ → K ∈ ℤ