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Theorem wallispi2lem2

Description: Two expressions are proven to be equal, and this is used to complete the proof of the second version of Wallis' formula for π . (Contributed by Glauco Siliprandi, 30-Jun-2017)

Ref Expression
Assertion wallispi2lem2 ⊢ N ∈ ℕ → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ N = 2 4 ⋅ N ⁢ N ! 4 2 ⋅ N ! 2

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fveq2 ⊢ x = 1 → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ x = seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ 1
2 oveq2 ⊢ x = 1 → 4 ⁢ x = 4 ⋅ 1
3 2 oveq2d ⊢ x = 1 → 2 4 ⁢ x = 2 4 ⋅ 1
4 fveq2 ⊢ x = 1 → x ! = 1 !
5 4 oveq1d ⊢ x = 1 → x ! 4 = 1 ! 4
6 3 5 oveq12d ⊢ x = 1 → 2 4 ⁢ x ⁢ x ! 4 = 2 4 ⋅ 1 ⁢ 1 ! 4
7 oveq2 ⊢ x = 1 → 2 ⁢ x = 2 ⋅ 1
8 7 fveq2d ⊢ x = 1 → 2 ⁢ x ! = 2 ⋅ 1 !
9 8 oveq1d ⊢ x = 1 → 2 ⁢ x ! 2 = 2 ⋅ 1 ! 2
10 6 9 oveq12d ⊢ x = 1 → 2 4 ⁢ x ⁢ x ! 4 2 ⁢ x ! 2 = 2 4 ⋅ 1 ⁢ 1 ! 4 2 ⋅ 1 ! 2
11 1 10 eqeq12d ⊢ x = 1 → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ x = 2 4 ⁢ x ⁢ x ! 4 2 ⁢ x ! 2 ↔ seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ 1 = 2 4 ⋅ 1 ⁢ 1 ! 4 2 ⋅ 1 ! 2
12 fveq2 ⊢ x = y → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ x = seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y
13 oveq2 ⊢ x = y → 4 ⁢ x = 4 ⁢ y
14 13 oveq2d ⊢ x = y → 2 4 ⁢ x = 2 4 ⁢ y
15 fveq2 ⊢ x = y → x ! = y !
16 15 oveq1d ⊢ x = y → x ! 4 = y ! 4
17 14 16 oveq12d ⊢ x = y → 2 4 ⁢ x ⁢ x ! 4 = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4
18 oveq2 ⊢ x = y → 2 ⁢ x = 2 ⁢ y
19 18 fveq2d ⊢ x = y → 2 ⁢ x ! = 2 ⁢ y !
20 19 oveq1d ⊢ x = y → 2 ⁢ x ! 2 = 2 ⁢ y ! 2
21 17 20 oveq12d ⊢ x = y → 2 4 ⁢ x ⁢ x ! 4 2 ⁢ x ! 2 = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2
22 12 21 eqeq12d ⊢ x = y → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ x = 2 4 ⁢ x ⁢ x ! 4 2 ⁢ x ! 2 ↔ seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2
23 fveq2 ⊢ x = y + 1 → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ x = seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1
24 oveq2 ⊢ x = y + 1 → 4 ⁢ x = 4 ⁢ y + 1
25 24 oveq2d ⊢ x = y + 1 → 2 4 ⁢ x = 2 4 ⁢ y + 1
26 fveq2 ⊢ x = y + 1 → x ! = y + 1 !
27 26 oveq1d ⊢ x = y + 1 → x ! 4 = y + 1 ! 4
28 25 27 oveq12d ⊢ x = y + 1 → 2 4 ⁢ x ⁢ x ! 4 = 2 4 ⁢ y + 1 ⁢ y + 1 ! 4
29 oveq2 ⊢ x = y + 1 → 2 ⁢ x = 2 ⁢ y + 1
30 29 fveq2d ⊢ x = y + 1 → 2 ⁢ x ! = 2 ⁢ y + 1 !
31 30 oveq1d ⊢ x = y + 1 → 2 ⁢ x ! 2 = 2 ⁢ y + 1 ! 2
32 28 31 oveq12d ⊢ x = y + 1 → 2 4 ⁢ x ⁢ x ! 4 2 ⁢ x ! 2 = 2 4 ⁢ y + 1 ⁢ y + 1 ! 4 2 ⁢ y + 1 ! 2
33 23 32 eqeq12d ⊢ x = y + 1 → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ x = 2 4 ⁢ x ⁢ x ! 4 2 ⁢ x ! 2 ↔ seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1 = 2 4 ⁢ y + 1 ⁢ y + 1 ! 4 2 ⁢ y + 1 ! 2
34 fveq2 ⊢ x = N → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ x = seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ N
35 oveq2 ⊢ x = N → 4 ⁢ x = 4 ⋅ N
36 35 oveq2d ⊢ x = N → 2 4 ⁢ x = 2 4 ⋅ N
37 fveq2 ⊢ x = N → x ! = N !
38 37 oveq1d ⊢ x = N → x ! 4 = N ! 4
39 36 38 oveq12d ⊢ x = N → 2 4 ⁢ x ⁢ x ! 4 = 2 4 ⋅ N ⁢ N ! 4
40 oveq2 ⊢ x = N → 2 ⁢ x = 2 ⋅ N
41 40 fveq2d ⊢ x = N → 2 ⁢ x ! = 2 ⋅ N !
42 41 oveq1d ⊢ x = N → 2 ⁢ x ! 2 = 2 ⋅ N ! 2
43 39 42 oveq12d ⊢ x = N → 2 4 ⁢ x ⁢ x ! 4 2 ⁢ x ! 2 = 2 4 ⋅ N ⁢ N ! 4 2 ⋅ N ! 2
44 34 43 eqeq12d ⊢ x = N → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ x = 2 4 ⁢ x ⁢ x ! 4 2 ⁢ x ! 2 ↔ seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ N = 2 4 ⋅ N ⁢ N ! 4 2 ⋅ N ! 2
45 1z ⊢ 1 ∈ ℤ
46 seq1 ⊢ 1 ∈ ℤ → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ 1 = k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ 1
47 45 46 ax-mp ⊢ seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ 1 = k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ 1
48 1nn ⊢ 1 ∈ ℕ
49 oveq2 ⊢ k = 1 → 2 ⁢ k = 2 ⋅ 1
50 49 oveq1d ⊢ k = 1 → 2 ⁢ k 4 = 2 ⋅ 1 4
51 49 oveq1d ⊢ k = 1 → 2 ⁢ k − 1 = 2 ⋅ 1 − 1
52 49 51 oveq12d ⊢ k = 1 → 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 = 2 ⋅ 1 ⁢ 2 ⋅ 1 − 1
53 52 oveq1d ⊢ k = 1 → 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 = 2 ⋅ 1 ⁢ 2 ⋅ 1 − 1 2
54 50 53 oveq12d ⊢ k = 1 → 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 = 2 ⋅ 1 4 2 ⋅ 1 ⁢ 2 ⋅ 1 − 1 2
55 eqid ⊢ k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 = k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2
56 ovex ⊢ 2 ⋅ 1 4 2 ⋅ 1 ⁢ 2 ⋅ 1 − 1 2 ∈ V
57 54 55 56 fvmpt ⊢ 1 ∈ ℕ → k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ 1 = 2 ⋅ 1 4 2 ⋅ 1 ⁢ 2 ⋅ 1 − 1 2
58 48 57 ax-mp ⊢ k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ 1 = 2 ⋅ 1 4 2 ⋅ 1 ⁢ 2 ⋅ 1 − 1 2
59 2t1e2 ⊢ 2 ⋅ 1 = 2
60 59 oveq1i ⊢ 2 ⋅ 1 4 = 2 4
61 2exp4 ⊢ 2 4 = 16
62 1nn0 ⊢ 1 ∈ ℕ 0
63 6nn0 ⊢ 6 ∈ ℕ 0
64 0nn0 ⊢ 0 ∈ ℕ 0
65 1t1e1 ⊢ 1 ⋅ 1 = 1
66 65 oveq1i ⊢ 1 ⋅ 1 + 0 = 1 + 0
67 1p0e1 ⊢ 1 + 0 = 1
68 66 67 eqtri ⊢ 1 ⋅ 1 + 0 = 1
69 6cn ⊢ 6 ∈ ℂ
70 69 mulridi ⊢ 6 ⋅ 1 = 6
71 63 dec0h ⊢ 6 = 06
72 70 71 eqtri ⊢ 6 ⋅ 1 = 06
73 62 62 63 61 63 64 68 72 decmul1c ⊢ 2 4 ⋅ 1 = 16
74 61 73 eqtr4i ⊢ 2 4 = 2 4 ⋅ 1
75 2nn0 ⊢ 2 ∈ ℕ 0
76 2t2e4 ⊢ 2 ⋅ 2 = 4
77 sq1 ⊢ 1 2 = 1
78 62 75 76 77 65 numexp2x ⊢ 1 4 = 1
79 78 eqcomi ⊢ 1 = 1 4
80 79 oveq2i ⊢ 2 4 ⋅ 1 = 2 4 ⁢ 1 4
81 4cn ⊢ 4 ∈ ℂ
82 81 mulridi ⊢ 4 ⋅ 1 = 4
83 82 eqcomi ⊢ 4 = 4 ⋅ 1
84 83 oveq2i ⊢ 2 4 = 2 4 ⋅ 1
85 fac1 ⊢ 1 ! = 1
86 85 eqcomi ⊢ 1 = 1 !
87 86 oveq1i ⊢ 1 4 = 1 ! 4
88 84 87 oveq12i ⊢ 2 4 ⁢ 1 4 = 2 4 ⋅ 1 ⁢ 1 ! 4
89 74 80 88 3eqtri ⊢ 2 4 = 2 4 ⋅ 1 ⁢ 1 ! 4
90 60 89 eqtri ⊢ 2 ⋅ 1 4 = 2 4 ⋅ 1 ⁢ 1 ! 4
91 59 oveq1i ⊢ 2 ⋅ 1 − 1 = 2 − 1
92 2m1e1 ⊢ 2 − 1 = 1
93 91 92 eqtri ⊢ 2 ⋅ 1 − 1 = 1
94 93 oveq2i ⊢ 2 ⋅ 1 ⁢ 2 ⋅ 1 − 1 = 2 ⋅ 1 ⋅ 1
95 59 oveq1i ⊢ 2 ⋅ 1 ⋅ 1 = 2 ⋅ 1
96 95 59 eqtri ⊢ 2 ⋅ 1 ⋅ 1 = 2
97 59 fveq2i ⊢ 2 ⋅ 1 ! = 2 !
98 fac2 ⊢ 2 ! = 2
99 97 98 eqtri ⊢ 2 ⋅ 1 ! = 2
100 99 eqcomi ⊢ 2 = 2 ⋅ 1 !
101 94 96 100 3eqtri ⊢ 2 ⋅ 1 ⁢ 2 ⋅ 1 − 1 = 2 ⋅ 1 !
102 101 oveq1i ⊢ 2 ⋅ 1 ⁢ 2 ⋅ 1 − 1 2 = 2 ⋅ 1 ! 2
103 90 102 oveq12i ⊢ 2 ⋅ 1 4 2 ⋅ 1 ⁢ 2 ⋅ 1 − 1 2 = 2 4 ⋅ 1 ⁢ 1 ! 4 2 ⋅ 1 ! 2
104 47 58 103 3eqtri ⊢ seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ 1 = 2 4 ⋅ 1 ⁢ 1 ! 4 2 ⋅ 1 ! 2
105 elnnuz ⊢ y ∈ ℕ ↔ y ∈ ℤ ≥ 1
106 105 birani ⊢ y ∈ ℕ ∧ seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 → y ∈ ℤ ≥ 1
107 seqp1 ⊢ y ∈ ℤ ≥ 1 → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1 = seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y ⁢ k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1
108 106 107 syl ⊢ y ∈ ℕ ∧ seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1 = seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y ⁢ k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1
109 simpr ⊢ y ∈ ℕ ∧ seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2
110 109 oveq1d ⊢ y ∈ ℕ ∧ seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y ⁢ k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1 = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 ⁢ k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1
111 eqidd ⊢ y ∈ ℕ → k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 = k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2
112 oveq2 ⊢ k = y + 1 → 2 ⁢ k = 2 ⁢ y + 1
113 112 oveq1d ⊢ k = y + 1 → 2 ⁢ k 4 = 2 ⁢ y + 1 4
114 112 oveq1d ⊢ k = y + 1 → 2 ⁢ k − 1 = 2 ⁢ y + 1 − 1
115 112 114 oveq12d ⊢ k = y + 1 → 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 = 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1
116 115 oveq1d ⊢ k = y + 1 → 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 = 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2
117 113 116 oveq12d ⊢ k = y + 1 → 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 = 2 ⁢ y + 1 4 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2
118 117 adantl ⊢ y ∈ ℕ ∧ k = y + 1 → 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 = 2 ⁢ y + 1 4 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2
119 peano2nn ⊢ y ∈ ℕ → y + 1 ∈ ℕ
120 2cnd ⊢ y ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ
121 nncn ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℂ
122 1cnd ⊢ y ∈ ℕ → 1 ∈ ℂ
123 121 122 addcld ⊢ y ∈ ℕ → y + 1 ∈ ℂ
124 120 123 mulcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ∈ ℂ
125 4nn0 ⊢ 4 ∈ ℕ 0
126 125 a1i ⊢ y ∈ ℕ → 4 ∈ ℕ 0
127 124 126 expcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 4 ∈ ℂ
128 124 122 subcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 − 1 ∈ ℂ
129 124 128 mulcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 ∈ ℂ
130 129 sqcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2 ∈ ℂ
131 2pos ⊢ 0 < 2
132 131 a1i ⊢ y ∈ ℕ → 0 < 2
133 132 gt0ne0d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ≠ 0
134 119 nnne0d ⊢ y ∈ ℕ → y + 1 ≠ 0
135 120 123 133 134 mulne0d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ≠ 0
136 1red ⊢ y ∈ ℕ → 1 ∈ ℝ
137 2re ⊢ 2 ∈ ℝ
138 137 a1i ⊢ y ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ
139 nnre ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℝ
140 139 136 readdcld ⊢ y ∈ ℕ → y + 1 ∈ ℝ
141 1lt2 ⊢ 1 < 2
142 141 a1i ⊢ y ∈ ℕ → 1 < 2
143 nnrp ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℝ +
144 136 143 ltaddrp2d ⊢ y ∈ ℕ → 1 < y + 1
145 138 140 142 144 mulgt1d ⊢ y ∈ ℕ → 1 < 2 ⁢ y + 1
146 136 145 gtned ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ≠ 1
147 124 122 146 subne0d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 − 1 ≠ 0
148 124 128 135 147 mulne0d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 ≠ 0
149 2z ⊢ 2 ∈ ℤ
150 149 a1i ⊢ y ∈ ℕ → 2 ∈ ℤ
151 129 148 150 expne0d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2 ≠ 0
152 127 130 151 divcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 4 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2 ∈ ℂ
153 111 118 119 152 fvmptd ⊢ y ∈ ℕ → k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1 = 2 ⁢ y + 1 4 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2
154 153 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 ⁢ k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1 = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 ⁢ 2 ⁢ y + 1 4 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2
155 nnnn0 ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℕ 0
156 126 155 nn0mulcld ⊢ y ∈ ℕ → 4 ⁢ y ∈ ℕ 0
157 120 156 expcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ∈ ℂ
158 faccl ⊢ y ∈ ℕ 0 → y ! ∈ ℕ
159 nncn ⊢ y ! ∈ ℕ → y ! ∈ ℂ
160 155 158 159 3syl ⊢ y ∈ ℕ → y ! ∈ ℂ
161 160 126 expcld ⊢ y ∈ ℕ → y ! 4 ∈ ℂ
162 157 161 mulcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 ∈ ℂ
163 75 a1i ⊢ y ∈ ℕ → 2 ∈ ℕ 0
164 163 155 nn0mulcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ∈ ℕ 0
165 faccl ⊢ 2 ⁢ y ∈ ℕ 0 → 2 ⁢ y ! ∈ ℕ
166 nncn ⊢ 2 ⁢ y ! ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! ∈ ℂ
167 164 165 166 3syl ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! ∈ ℂ
168 167 sqcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! 2 ∈ ℂ
169 164 165 syl ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! ∈ ℕ
170 169 nnne0d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! ≠ 0
171 167 170 150 expne0d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! 2 ≠ 0
172 162 168 127 130 171 151 divmuldivd ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 ⁢ 2 ⁢ y + 1 4 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2 = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 ⁢ 2 ⁢ y + 1 4 2 ⁢ y ! 2 ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2
173 120 123 126 mulexpd ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 4 = 2 4 ⁢ y + 1 4
174 173 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 ⁢ 2 ⁢ y + 1 4 = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 ⁢ 2 4 ⁢ y + 1 4
175 120 126 expcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ∈ ℂ
176 123 126 expcld ⊢ y ∈ ℕ → y + 1 4 ∈ ℂ
177 157 161 175 176 mul4d ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 ⁢ 2 4 ⁢ y + 1 4 = 2 4 ⁢ y ⁢ 2 4 ⁢ y ! 4 ⁢ y + 1 4
178 160 123 126 mulexpd ⊢ y ∈ ℕ → y ! ⁢ y + 1 4 = y ! 4 ⁢ y + 1 4
179 178 eqcomd ⊢ y ∈ ℕ → y ! 4 ⁢ y + 1 4 = y ! ⁢ y + 1 4
180 179 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ 2 4 ⁢ y ! 4 ⁢ y + 1 4 = 2 4 ⁢ y ⁢ 2 4 ⁢ y ! ⁢ y + 1 4
181 174 177 180 3eqtrd ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 ⁢ 2 ⁢ y + 1 4 = 2 4 ⁢ y ⁢ 2 4 ⁢ y ! ⁢ y + 1 4
182 120 121 mulcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ∈ ℂ
183 182 122 addcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ∈ ℂ
184 124 183 mulcomd ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 = 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1
185 184 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 = 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1
186 120 121 122 adddid ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 = 2 ⁢ y + 2 ⋅ 1
187 186 oveq1d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 − 1 = 2 ⁢ y + 2 ⋅ 1 - 1
188 59 120 eqeltrid ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⋅ 1 ∈ ℂ
189 182 188 122 addsubassd ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 2 ⋅ 1 - 1 = 2 ⁢ y + 2 ⋅ 1 - 1
190 59 a1i ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⋅ 1 = 2
191 190 oveq1d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⋅ 1 − 1 = 2 − 1
192 191 92 eqtrdi ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⋅ 1 − 1 = 1
193 192 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 2 ⋅ 1 - 1 = 2 ⁢ y + 1
194 187 189 193 3eqtrd ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 − 1 = 2 ⁢ y + 1
195 194 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 = 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1
196 195 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 = 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1
197 167 183 124 mulassd ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 = 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1
198 185 196 197 3eqtr4d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 = 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1
199 198 oveq1d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2 = 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 2
200 167 129 163 mulexpd ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2 = 2 ⁢ y ! 2 ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2
201 df-2 ⊢ 2 = 1 + 1
202 201 a1i ⊢ y ∈ ℕ → 2 = 1 + 1
203 202 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 2 = 2 ⁢ y + 1 + 1
204 182 122 122 addassd ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 + 1 = 2 ⁢ y + 1 + 1
205 203 204 eqtr4d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 2 = 2 ⁢ y + 1 + 1
206 205 fveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 2 ! = 2 ⁢ y + 1 + 1 !
207 62 a1i ⊢ y ∈ ℕ → 1 ∈ ℕ 0
208 164 207 nn0addcld ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ∈ ℕ 0
209 facp1 ⊢ 2 ⁢ y + 1 ∈ ℕ 0 → 2 ⁢ y + 1 + 1 ! = 2 ⁢ y + 1 ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 + 1
210 208 209 syl ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 + 1 ! = 2 ⁢ y + 1 ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 + 1
211 facp1 ⊢ 2 ⁢ y ∈ ℕ 0 → 2 ⁢ y + 1 ! = 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1
212 164 211 syl ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ! = 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1
213 202 eqcomd ⊢ y ∈ ℕ → 1 + 1 = 2
214 213 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 + 1 = 2 ⁢ y + 2
215 213 201 59 3eqtr4g ⊢ y ∈ ℕ → 2 = 2 ⋅ 1
216 215 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 2 = 2 ⁢ y + 2 ⋅ 1
217 216 186 eqtr4d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 2 = 2 ⁢ y + 1
218 204 214 217 3eqtrd ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 + 1 = 2 ⁢ y + 1
219 212 218 oveq12d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 1 ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 + 1 = 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1
220 206 210 219 3eqtrrd ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 = 2 ⁢ y + 2 !
221 220 oveq1d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 2 = 2 ⁢ y + 2 ! 2
222 199 200 221 3eqtr3d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y ! 2 ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2 = 2 ⁢ y + 2 ! 2
223 181 222 oveq12d ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 ⁢ 2 ⁢ y + 1 4 2 ⁢ y ! 2 ⁢ 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2 = 2 4 ⁢ y ⁢ 2 4 ⁢ y ! ⁢ y + 1 4 2 ⁢ y + 2 ! 2
224 172 223 eqtrd ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 ⁢ 2 ⁢ y + 1 4 2 ⁢ y + 1 ⁢ 2 ⁢ y + 1 − 1 2 = 2 4 ⁢ y ⁢ 2 4 ⁢ y ! ⁢ y + 1 4 2 ⁢ y + 2 ! 2
225 83 a1i ⊢ y ∈ ℕ → 4 = 4 ⋅ 1
226 225 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 4 ⁢ y + 4 = 4 ⁢ y + 4 ⋅ 1
227 226 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y + 4 = 2 4 ⁢ y + 4 ⋅ 1
228 120 126 156 expaddd ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y + 4 = 2 4 ⁢ y ⁢ 2 4
229 81 a1i ⊢ y ∈ ℕ → 4 ∈ ℂ
230 229 121 122 adddid ⊢ y ∈ ℕ → 4 ⁢ y + 1 = 4 ⁢ y + 4 ⋅ 1
231 230 eqcomd ⊢ y ∈ ℕ → 4 ⁢ y + 4 ⋅ 1 = 4 ⁢ y + 1
232 231 oveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y + 4 ⋅ 1 = 2 4 ⁢ y + 1
233 227 228 232 3eqtr3d ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ 2 4 = 2 4 ⁢ y + 1
234 facp1 ⊢ y ∈ ℕ 0 → y + 1 ! = y ! ⁢ y + 1
235 155 234 syl ⊢ y ∈ ℕ → y + 1 ! = y ! ⁢ y + 1
236 235 eqcomd ⊢ y ∈ ℕ → y ! ⁢ y + 1 = y + 1 !
237 236 oveq1d ⊢ y ∈ ℕ → y ! ⁢ y + 1 4 = y + 1 ! 4
238 233 237 oveq12d ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ 2 4 ⁢ y ! ⁢ y + 1 4 = 2 4 ⁢ y + 1 ⁢ y + 1 ! 4
239 217 fveq2d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 2 ! = 2 ⁢ y + 1 !
240 239 oveq1d ⊢ y ∈ ℕ → 2 ⁢ y + 2 ! 2 = 2 ⁢ y + 1 ! 2
241 238 240 oveq12d ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ 2 4 ⁢ y ! ⁢ y + 1 4 2 ⁢ y + 2 ! 2 = 2 4 ⁢ y + 1 ⁢ y + 1 ! 4 2 ⁢ y + 1 ! 2
242 154 224 241 3eqtrd ⊢ y ∈ ℕ → 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 ⁢ k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1 = 2 4 ⁢ y + 1 ⁢ y + 1 ! 4 2 ⁢ y + 1 ! 2
243 242 adantr ⊢ y ∈ ℕ ∧ seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 → 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 ⁢ k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1 = 2 4 ⁢ y + 1 ⁢ y + 1 ! 4 2 ⁢ y + 1 ! 2
244 108 110 243 3eqtrd ⊢ y ∈ ℕ ∧ seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1 = 2 4 ⁢ y + 1 ⁢ y + 1 ! 4 2 ⁢ y + 1 ! 2
245 244 ex ⊢ y ∈ ℕ → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y = 2 4 ⁢ y ⁢ y ! 4 2 ⁢ y ! 2 → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ y + 1 = 2 4 ⁢ y + 1 ⁢ y + 1 ! 4 2 ⁢ y + 1 ! 2
246 11 22 33 44 104 245 nnind ⊢ N ∈ ℕ → seq 1 × k ∈ ℕ ⟼ 2 ⁢ k 4 2 ⁢ k ⁢ 2 ⁢ k − 1 2 ⁡ N = 2 4 ⋅ N ⁢ N ! 4 2 ⋅ N ! 2