Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  bcval GIF version

Theorem bcval 9617
 Description: Value of the binomial coefficient, 𝑁 choose 𝐾. Definition of binomial coefficient in [Gleason] p. 295. As suggested by Gleason, we define it to be 0 when 0 ≤ 𝐾 ≤ 𝑁 does not hold. See bcval2 9618 for the value in the standard domain. (Contributed by NM, 10-Jul-2005.) (Revised by Mario Carneiro, 7-Nov-2013.)
Assertion
Ref Expression
bcval ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) → (𝑁C𝐾) = if(𝐾 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))), 0))

Proof of Theorem bcval
Dummy variables 𝑘 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 iftrue 3364 . . . . 5 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → if(𝐾 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))), 0) = ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))))
21adantl 266 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → if(𝐾 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))), 0) = ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))))
3 simpll 489 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ0)
43faccld 9604 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) ∈ ℕ)
54nnzd 8418 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) ∈ ℤ)
6 fznn0sub 9022 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁𝐾) ∈ ℕ0)
76adantl 266 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁𝐾) ∈ ℕ0)
87faccld 9604 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(𝑁𝐾)) ∈ ℕ)
9 elfznn0 9077 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝐾 ∈ ℕ0)
109adantl 266 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝐾 ∈ ℕ0)
1110faccld 9604 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝐾) ∈ ℕ)
128, 11nnmulcld 8038 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾)) ∈ ℕ)
13 znq 8656 . . . . 5 (((!‘𝑁) ∈ ℤ ∧ ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾)) ∈ ℕ) → ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))) ∈ ℚ)
145, 12, 13syl2anc 397 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))) ∈ ℚ)
152, 14eqeltrd 2130 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → if(𝐾 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))), 0) ∈ ℚ)
16 iffalse 3367 . . . . 5 𝐾 ∈ (0...𝑁) → if(𝐾 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))), 0) = 0)
17 0z 8313 . . . . . 6 0 ∈ ℤ
18 zq 8658 . . . . . 6 (0 ∈ ℤ → 0 ∈ ℚ)
1917, 18ax-mp 7 . . . . 5 0 ∈ ℚ
2016, 19syl6eqel 2144 . . . 4 𝐾 ∈ (0...𝑁) → if(𝐾 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))), 0) ∈ ℚ)
2120adantl 266 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → if(𝐾 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))), 0) ∈ ℚ)
22 simpr 107 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) → 𝐾 ∈ ℤ)
23 0zd 8314 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) → 0 ∈ ℤ)
24 simpl 106 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℕ0)
2524nn0zd 8417 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℤ)
26 fzdcel 9006 . . . . 5 ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → DECID 𝐾 ∈ (0...𝑁))
2722, 23, 25, 26syl3anc 1146 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) → DECID 𝐾 ∈ (0...𝑁))
28 exmiddc 755 . . . 4 (DECID 𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∨ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)))
2927, 28syl 14 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) → (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∨ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)))
3015, 21, 29mpjaodan 722 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) → if(𝐾 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))), 0) ∈ ℚ)
31 oveq2 5548 . . . . 5 (𝑛 = 𝑁 → (0...𝑛) = (0...𝑁))
3231eleq2d 2123 . . . 4 (𝑛 = 𝑁 → (𝑘 ∈ (0...𝑛) ↔ 𝑘 ∈ (0...𝑁)))
33 fveq2 5206 . . . . 5 (𝑛 = 𝑁 → (!‘𝑛) = (!‘𝑁))
34 oveq1 5547 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑁 → (𝑛𝑘) = (𝑁𝑘))
3534fveq2d 5210 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑁 → (!‘(𝑛𝑘)) = (!‘(𝑁𝑘)))
3635oveq1d 5555 . . . . 5 (𝑛 = 𝑁 → ((!‘(𝑛𝑘)) · (!‘𝑘)) = ((!‘(𝑁𝑘)) · (!‘𝑘)))
3733, 36oveq12d 5558 . . . 4 (𝑛 = 𝑁 → ((!‘𝑛) / ((!‘(𝑛𝑘)) · (!‘𝑘))) = ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝑘)) · (!‘𝑘))))
3832, 37ifbieq1d 3378 . . 3 (𝑛 = 𝑁 → if(𝑘 ∈ (0...𝑛), ((!‘𝑛) / ((!‘(𝑛𝑘)) · (!‘𝑘))), 0) = if(𝑘 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝑘)) · (!‘𝑘))), 0))
39 eleq1 2116 . . . 4 (𝑘 = 𝐾 → (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↔ 𝐾 ∈ (0...𝑁)))
40 oveq2 5548 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝐾 → (𝑁𝑘) = (𝑁𝐾))
4140fveq2d 5210 . . . . . 6 (𝑘 = 𝐾 → (!‘(𝑁𝑘)) = (!‘(𝑁𝐾)))
42 fveq2 5206 . . . . . 6 (𝑘 = 𝐾 → (!‘𝑘) = (!‘𝐾))
4341, 42oveq12d 5558 . . . . 5 (𝑘 = 𝐾 → ((!‘(𝑁𝑘)) · (!‘𝑘)) = ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾)))
4443oveq2d 5556 . . . 4 (𝑘 = 𝐾 → ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝑘)) · (!‘𝑘))) = ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))))
4539, 44ifbieq1d 3378 . . 3 (𝑘 = 𝐾 → if(𝑘 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝑘)) · (!‘𝑘))), 0) = if(𝐾 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))), 0))
46 df-bc 9616 . . 3 C = (𝑛 ∈ ℕ0, 𝑘 ∈ ℤ ↦ if(𝑘 ∈ (0...𝑛), ((!‘𝑛) / ((!‘(𝑛𝑘)) · (!‘𝑘))), 0))
4738, 45, 46ovmpt2g 5663 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ ∧ if(𝐾 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))), 0) ∈ ℚ) → (𝑁C𝐾) = if(𝐾 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))), 0))
4830, 47mpd3an3 1244 1 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ) → (𝑁C𝐾) = if(𝐾 ∈ (0...𝑁), ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))), 0))
 Colors of variables: wff set class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 101   ∨ wo 639  DECID wdc 753   = wceq 1259   ∈ wcel 1409  ifcif 3359  ‘cfv 4930  (class class class)co 5540  0cc0 6947   · cmul 6952   − cmin 7245   / cdiv 7725  ℕcn 7990  ℕ0cn0 8239  ℤcz 8302  ℚcq 8651  ...cfz 8976  !cfa 9593  Ccbc 9615 This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 103  ax-ia2 104  ax-ia3 105  ax-in1 554  ax-in2 555  ax-io 640  ax-5 1352  ax-7 1353  ax-gen 1354  ax-ie1 1398  ax-ie2 1399  ax-8 1411  ax-10 1412  ax-11 1413  ax-i12 1414  ax-bndl 1415  ax-4 1416  ax-13 1420  ax-14 1421  ax-17 1435  ax-i9 1439  ax-ial 1443  ax-i5r 1444  ax-ext 2038  ax-coll 3900  ax-sep 3903  ax-nul 3911  ax-pow 3955  ax-pr 3972  ax-un 4198  ax-setind 4290  ax-iinf 4339  ax-cnex 7033  ax-resscn 7034  ax-1cn 7035  ax-1re 7036  ax-icn 7037  ax-addcl 7038  ax-addrcl 7039  ax-mulcl 7040  ax-mulrcl 7041  ax-addcom 7042  ax-mulcom 7043  ax-addass 7044  ax-mulass 7045  ax-distr 7046  ax-i2m1 7047  ax-1rid 7049  ax-0id 7050  ax-rnegex 7051  ax-precex 7052  ax-cnre 7053  ax-pre-ltirr 7054  ax-pre-ltwlin 7055  ax-pre-lttrn 7056  ax-pre-apti 7057  ax-pre-ltadd 7058  ax-pre-mulgt0 7059  ax-pre-mulext 7060 This theorem depends on definitions:  df-bi 114  df-dc 754  df-3or 897  df-3an 898  df-tru 1262  df-fal 1265  df-nf 1366  df-sb 1662  df-eu 1919  df-mo 1920  df-clab 2043  df-cleq 2049  df-clel 2052  df-nfc 2183  df-ne 2221  df-nel 2315  df-ral 2328  df-rex 2329  df-reu 2330  df-rmo 2331  df-rab 2332  df-v 2576  df-sbc 2788  df-csb 2881  df-dif 2948  df-un 2950  df-in 2952  df-ss 2959  df-nul 3253  df-if 3360  df-pw 3389  df-sn 3409  df-pr 3410  df-op 3412  df-uni 3609  df-int 3644  df-iun 3687  df-br 3793  df-opab 3847  df-mpt 3848  df-tr 3883  df-eprel 4054  df-id 4058  df-po 4061  df-iso 4062  df-iord 4131  df-on 4133  df-suc 4136  df-iom 4342  df-xp 4379  df-rel 4380  df-cnv 4381  df-co 4382  df-dm 4383  df-rn 4384  df-res 4385  df-ima 4386  df-iota 4895  df-fun 4932  df-fn 4933  df-f 4934  df-f1 4935  df-fo 4936  df-f1o 4937  df-fv 4938  df-riota 5496  df-ov 5543  df-oprab 5544  df-mpt2 5545  df-1st 5795  df-2nd 5796  df-recs 5951  df-irdg 5988  df-frec 6009  df-1o 6032  df-2o 6033  df-oadd 6036  df-omul 6037  df-er 6137  df-ec 6139  df-qs 6143  df-ni 6460  df-pli 6461  df-mi 6462  df-lti 6463  df-plpq 6500  df-mpq 6501  df-enq 6503  df-nqqs 6504  df-plqqs 6505  df-mqqs 6506  df-1nqqs 6507  df-rq 6508  df-ltnqqs 6509  df-enq0 6580  df-nq0 6581  df-0nq0 6582  df-plq0 6583  df-mq0 6584  df-inp 6622  df-i1p 6623  df-iplp 6624  df-iltp 6626  df-enr 6869  df-nr 6870  df-ltr 6873  df-0r 6874  df-1r 6875  df-0 6954  df-1 6955  df-r 6957  df-lt 6960  df-pnf 7121  df-mnf 7122  df-xr 7123  df-ltxr 7124  df-le 7125  df-sub 7247  df-neg 7248  df-reap 7640  df-ap 7647  df-div 7726  df-inn 7991  df-n0 8240  df-z 8303  df-uz 8570  df-q 8652  df-fz 8977  df-iseq 9376  df-fac 9594  df-bc 9616 This theorem is referenced by:  bcval2  9618  bcval3  9619
 Copyright terms: Public domain W3C validator