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Theorem basellem2 24725
Description: Lemma for basel 24733. Show that 𝑃 is a polynomial of degree 𝑀, and compute its coefficient function. (Contributed by Mario Carneiro, 30-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
basel.n 𝑁 = ((2 · 𝑀) + 1)
basel.p 𝑃 = (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))) · (𝑡𝑗)))
Assertion
Ref Expression
basellem2 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑃 ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (deg‘𝑃) = 𝑀 ∧ (coeff‘𝑃) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))))
Distinct variable groups:   𝑡,𝑗,𝑛,𝑀   𝑗,𝑁,𝑛,𝑡   𝑃,𝑛
Allowed substitution hints:   𝑃(𝑡,𝑗)

Proof of Theorem basellem2
StepHypRef Expression
1 basel.p . . 3 𝑃 = (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))) · (𝑡𝑗)))
2 ssid 3608 . . . . 5 ℂ ⊆ ℂ
32a1i 11 . . . 4 (𝑀 ∈ ℕ → ℂ ⊆ ℂ)
4 nnnn0 11251 . . . 4 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℕ0)
5 elfznn0 12382 . . . . . . 7 (𝑗 ∈ (0...𝑀) → 𝑗 ∈ ℕ0)
6 oveq2 6618 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑗 → (2 · 𝑛) = (2 · 𝑗))
76oveq2d 6626 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑗 → (𝑁C(2 · 𝑛)) = (𝑁C(2 · 𝑗)))
8 oveq2 6618 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑗 → (𝑀𝑛) = (𝑀𝑗))
98oveq2d 6626 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑗 → (-1↑(𝑀𝑛)) = (-1↑(𝑀𝑗)))
107, 9oveq12d 6628 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑗 → ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))) = ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))))
11 eqid 2621 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛)))) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))
12 ovex 6638 . . . . . . . 8 ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))) ∈ V
1310, 11, 12fvmpt 6244 . . . . . . 7 (𝑗 ∈ ℕ0 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) = ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))))
145, 13syl 17 . . . . . 6 (𝑗 ∈ (0...𝑀) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) = ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))))
1514adantl 482 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) = ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))))
16 basel.n . . . . . . . . . . . 12 𝑁 = ((2 · 𝑀) + 1)
17 2nn 11137 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℕ
18 nnmulcl 10995 . . . . . . . . . . . . . 14 ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (2 · 𝑀) ∈ ℕ)
1917, 18mpan 705 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ∈ ℕ)
2019peano2nnd 10989 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 ∈ ℕ → ((2 · 𝑀) + 1) ∈ ℕ)
2116, 20syl5eqel 2702 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ)
2221nnnn0d 11303 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
23 2z 11361 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℤ
24 nn0z 11352 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℤ)
25 zmulcl 11378 . . . . . . . . . . 11 ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (2 · 𝑛) ∈ ℤ)
2623, 24, 25sylancr 694 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ0 → (2 · 𝑛) ∈ ℤ)
27 bccl 13057 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ (2 · 𝑛) ∈ ℤ) → (𝑁C(2 · 𝑛)) ∈ ℕ0)
2822, 26, 27syl2an 494 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑁C(2 · 𝑛)) ∈ ℕ0)
2928nn0cnd 11305 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑁C(2 · 𝑛)) ∈ ℂ)
30 nnz 11351 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℤ)
31 zsubcl 11371 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝑀𝑛) ∈ ℤ)
3230, 24, 31syl2an 494 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑀𝑛) ∈ ℤ)
33 neg1cn 11076 . . . . . . . . . 10 -1 ∈ ℂ
34 neg1ne0 11078 . . . . . . . . . 10 -1 ≠ 0
35 expclz 12833 . . . . . . . . . 10 ((-1 ∈ ℂ ∧ -1 ≠ 0 ∧ (𝑀𝑛) ∈ ℤ) → (-1↑(𝑀𝑛)) ∈ ℂ)
3633, 34, 35mp3an12 1411 . . . . . . . . 9 ((𝑀𝑛) ∈ ℤ → (-1↑(𝑀𝑛)) ∈ ℂ)
3732, 36syl 17 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (-1↑(𝑀𝑛)) ∈ ℂ)
3829, 37mulcld 10012 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))) ∈ ℂ)
3938, 11fmptd 6346 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛)))):ℕ0⟶ℂ)
40 ffvelrn 6318 . . . . . 6 (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛)))):ℕ0⟶ℂ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) ∈ ℂ)
4139, 5, 40syl2an 494 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) ∈ ℂ)
4215, 41eqeltrrd 2699 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))) ∈ ℂ)
433, 4, 42elplyd 23879 . . 3 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))) · (𝑡𝑗))) ∈ (Poly‘ℂ))
441, 43syl5eqel 2702 . 2 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ (Poly‘ℂ))
45 nnre 10979 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ)
46 nn0re 11253 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ ℕ0𝑗 ∈ ℝ)
47 ltnle 10069 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (𝑀 < 𝑗 ↔ ¬ 𝑗𝑀))
4845, 46, 47syl2an 494 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝑀 < 𝑗 ↔ ¬ 𝑗𝑀))
4913ad2antlr 762 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) = ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))))
5022ad2antrr 761 . . . . . . . . . . 11 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑁 ∈ ℕ0)
51 nn0z 11352 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ ℕ0𝑗 ∈ ℤ)
5251ad2antlr 762 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑗 ∈ ℤ)
53 zmulcl 11378 . . . . . . . . . . . 12 ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (2 · 𝑗) ∈ ℤ)
5423, 52, 53sylancr 694 . . . . . . . . . . 11 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 · 𝑗) ∈ ℤ)
55 ax-1cn 9946 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1 ∈ ℂ
56552timesi 11099 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (2 · 1) = (1 + 1)
5756oveq2i 6621 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((2 · 𝑀) + (2 · 1)) = ((2 · 𝑀) + (1 + 1))
58 2cnd 11045 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 2 ∈ ℂ)
59 nncn 10980 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℂ)
6059ad2antrr 761 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑀 ∈ ℂ)
6155a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 1 ∈ ℂ)
6258, 60, 61adddid 10016 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 · (𝑀 + 1)) = ((2 · 𝑀) + (2 · 1)))
6316oveq1i 6620 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑁 + 1) = (((2 · 𝑀) + 1) + 1)
6419ad2antrr 761 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 · 𝑀) ∈ ℕ)
6564nncnd 10988 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 · 𝑀) ∈ ℂ)
6665, 61, 61addassd 10014 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (((2 · 𝑀) + 1) + 1) = ((2 · 𝑀) + (1 + 1)))
6763, 66syl5eq 2667 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (𝑁 + 1) = ((2 · 𝑀) + (1 + 1)))
6857, 62, 673eqtr4a 2681 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 · (𝑀 + 1)) = (𝑁 + 1))
69 zltp1le 11379 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (𝑀 < 𝑗 ↔ (𝑀 + 1) ≤ 𝑗))
7030, 51, 69syl2an 494 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝑀 < 𝑗 ↔ (𝑀 + 1) ≤ 𝑗))
7170biimpa 501 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (𝑀 + 1) ≤ 𝑗)
7245ad2antrr 761 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑀 ∈ ℝ)
73 peano2re 10161 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑀 ∈ ℝ → (𝑀 + 1) ∈ ℝ)
7472, 73syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (𝑀 + 1) ∈ ℝ)
7546ad2antlr 762 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑗 ∈ ℝ)
76 2re 11042 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 ∈ ℝ
77 2pos 11064 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 0 < 2
7876, 77pm3.2i 471 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)
7978a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2))
80 lemul2 10828 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 + 1) ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)) → ((𝑀 + 1) ≤ 𝑗 ↔ (2 · (𝑀 + 1)) ≤ (2 · 𝑗)))
8174, 75, 79, 80syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → ((𝑀 + 1) ≤ 𝑗 ↔ (2 · (𝑀 + 1)) ≤ (2 · 𝑗)))
8271, 81mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 · (𝑀 + 1)) ≤ (2 · 𝑗))
8368, 82eqbrtrrd 4642 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (𝑁 + 1) ≤ (2 · 𝑗))
8421nnzd 11433 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
8584ad2antrr 761 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑁 ∈ ℤ)
86 zltp1le 11379 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (2 · 𝑗) ∈ ℤ) → (𝑁 < (2 · 𝑗) ↔ (𝑁 + 1) ≤ (2 · 𝑗)))
8785, 54, 86syl2anc 692 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (𝑁 < (2 · 𝑗) ↔ (𝑁 + 1) ≤ (2 · 𝑗)))
8883, 87mpbird 247 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑁 < (2 · 𝑗))
8988olcd 408 . . . . . . . . . . 11 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → ((2 · 𝑗) < 0 ∨ 𝑁 < (2 · 𝑗)))
90 bcval4 13042 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ (2 · 𝑗) ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑗) < 0 ∨ 𝑁 < (2 · 𝑗))) → (𝑁C(2 · 𝑗)) = 0)
9150, 54, 89, 90syl3anc 1323 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (𝑁C(2 · 𝑗)) = 0)
9291oveq1d 6625 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))) = (0 · (-1↑(𝑀𝑗))))
93 zsubcl 11371 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (𝑀𝑗) ∈ ℤ)
9430, 51, 93syl2an 494 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝑀𝑗) ∈ ℤ)
95 expclz 12833 . . . . . . . . . . . . 13 ((-1 ∈ ℂ ∧ -1 ≠ 0 ∧ (𝑀𝑗) ∈ ℤ) → (-1↑(𝑀𝑗)) ∈ ℂ)
9633, 34, 95mp3an12 1411 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀𝑗) ∈ ℤ → (-1↑(𝑀𝑗)) ∈ ℂ)
9794, 96syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (-1↑(𝑀𝑗)) ∈ ℂ)
9897adantr 481 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (-1↑(𝑀𝑗)) ∈ ℂ)
9998mul02d 10186 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (0 · (-1↑(𝑀𝑗))) = 0)
10049, 92, 993eqtrd 2659 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) = 0)
101100ex 450 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝑀 < 𝑗 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) = 0))
10248, 101sylbird 250 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (¬ 𝑗𝑀 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) = 0))
103102necon1ad 2807 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) ≠ 0 → 𝑗𝑀))
104103ralrimiva 2961 . . . 4 (𝑀 ∈ ℕ → ∀𝑗 ∈ ℕ0 (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) ≠ 0 → 𝑗𝑀))
105 plyco0 23869 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛)))):ℕ0⟶ℂ) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛)))) “ (ℤ‘(𝑀 + 1))) = {0} ↔ ∀𝑗 ∈ ℕ0 (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) ≠ 0 → 𝑗𝑀)))
1064, 39, 105syl2anc 692 . . . 4 (𝑀 ∈ ℕ → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛)))) “ (ℤ‘(𝑀 + 1))) = {0} ↔ ∀𝑗 ∈ ℕ0 (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) ≠ 0 → 𝑗𝑀)))
107104, 106mpbird 247 . . 3 (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛)))) “ (ℤ‘(𝑀 + 1))) = {0})
10814oveq1d 6625 . . . . . . 7 (𝑗 ∈ (0...𝑀) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) · (𝑡𝑗)) = (((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))) · (𝑡𝑗)))
109108sumeq2i 14371 . . . . . 6 Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) · (𝑡𝑗)) = Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))) · (𝑡𝑗))
110109mpteq2i 4706 . . . . 5 (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) · (𝑡𝑗))) = (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀𝑗))) · (𝑡𝑗)))
1111, 110eqtr4i 2646 . . . 4 𝑃 = (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) · (𝑡𝑗)))
112111a1i 11 . . 3 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑃 = (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑗) · (𝑡𝑗))))
113 oveq2 6618 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑀 → (2 · 𝑛) = (2 · 𝑀))
114113oveq2d 6626 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑀 → (𝑁C(2 · 𝑛)) = (𝑁C(2 · 𝑀)))
115 oveq2 6618 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑀 → (𝑀𝑛) = (𝑀𝑀))
116115oveq2d 6626 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑀 → (-1↑(𝑀𝑛)) = (-1↑(𝑀𝑀)))
117114, 116oveq12d 6628 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑀 → ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))) = ((𝑁C(2 · 𝑀)) · (-1↑(𝑀𝑀))))
118 ovex 6638 . . . . . . 7 ((𝑁C(2 · 𝑀)) · (-1↑(𝑀𝑀))) ∈ V
119117, 11, 118fvmpt 6244 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℕ0 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑀) = ((𝑁C(2 · 𝑀)) · (-1↑(𝑀𝑀))))
1204, 119syl 17 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑀) = ((𝑁C(2 · 𝑀)) · (-1↑(𝑀𝑀))))
12159subidd 10332 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀𝑀) = 0)
122121oveq2d 6626 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℕ → (-1↑(𝑀𝑀)) = (-1↑0))
123 exp0 12812 . . . . . . . 8 (-1 ∈ ℂ → (-1↑0) = 1)
12433, 123ax-mp 5 . . . . . . 7 (-1↑0) = 1
125122, 124syl6eq 2671 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℕ → (-1↑(𝑀𝑀)) = 1)
126125oveq2d 6626 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑁C(2 · 𝑀)) · (-1↑(𝑀𝑀))) = ((𝑁C(2 · 𝑀)) · 1))
12719nnred 10987 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ∈ ℝ)
128127lep1d 10907 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ≤ ((2 · 𝑀) + 1))
129128, 16syl6breqr 4660 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ≤ 𝑁)
13019nnnn0d 11303 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ∈ ℕ0)
131 nn0uz 11674 . . . . . . . . . . 11 0 = (ℤ‘0)
132130, 131syl6eleq 2708 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ∈ (ℤ‘0))
133 elfz5 12284 . . . . . . . . . 10 (((2 · 𝑀) ∈ (ℤ‘0) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑀) ∈ (0...𝑁) ↔ (2 · 𝑀) ≤ 𝑁))
134132, 84, 133syl2anc 692 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ → ((2 · 𝑀) ∈ (0...𝑁) ↔ (2 · 𝑀) ≤ 𝑁))
135129, 134mpbird 247 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ∈ (0...𝑁))
136 bccl2 13058 . . . . . . . 8 ((2 · 𝑀) ∈ (0...𝑁) → (𝑁C(2 · 𝑀)) ∈ ℕ)
137135, 136syl 17 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑁C(2 · 𝑀)) ∈ ℕ)
138137nncnd 10988 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑁C(2 · 𝑀)) ∈ ℂ)
139138mulid1d 10009 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑁C(2 · 𝑀)) · 1) = (𝑁C(2 · 𝑀)))
140120, 126, 1393eqtrd 2659 . . . 4 (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑀) = (𝑁C(2 · 𝑀)))
141137nnne0d 11017 . . . 4 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑁C(2 · 𝑀)) ≠ 0)
142140, 141eqnetrd 2857 . . 3 (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))‘𝑀) ≠ 0)
14344, 4, 39, 107, 112, 142dgreq 23921 . 2 (𝑀 ∈ ℕ → (deg‘𝑃) = 𝑀)
14444, 4, 39, 107, 112coeeq 23904 . 2 (𝑀 ∈ ℕ → (coeff‘𝑃) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛)))))
14544, 143, 1443jca 1240 1 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑃 ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (deg‘𝑃) = 𝑀 ∧ (coeff‘𝑃) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀𝑛))))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wo 383  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  wral 2907  wss 3559  {csn 4153   class class class wbr 4618  cmpt 4678  cima 5082  wf 5848  cfv 5852  (class class class)co 6610  cc 9886  cr 9887  0cc0 9888  1c1 9889   + caddc 9891   · cmul 9893   < clt 10026  cle 10027  cmin 10218  -cneg 10219  cn 10972  2c2 11022  0cn0 11244  cz 11329  cuz 11639  ...cfz 12276  cexp 12808  Ccbc 13037  Σcsu 14358  Polycply 23861  coeffccoe 23863  degcdgr 23864
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4736  ax-sep 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6909  ax-inf2 8490  ax-cnex 9944  ax-resscn 9945  ax-1cn 9946  ax-icn 9947  ax-addcl 9948  ax-addrcl 9949  ax-mulcl 9950  ax-mulrcl 9951  ax-mulcom 9952  ax-addass 9953  ax-mulass 9954  ax-distr 9955  ax-i2m1 9956  ax-1ne0 9957  ax-1rid 9958  ax-rnegex 9959  ax-rrecex 9960  ax-cnre 9961  ax-pre-lttri 9962  ax-pre-lttrn 9963  ax-pre-ltadd 9964  ax-pre-mulgt0 9965  ax-pre-sup 9966  ax-addf 9967
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-fal 1486  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3191  df-sbc 3422  df-csb 3519  df-dif 3562  df-un 3564  df-in 3566  df-ss 3573  df-pss 3575  df-nul 3897  df-if 4064  df-pw 4137  df-sn 4154  df-pr 4156  df-tp 4158  df-op 4160  df-uni 4408  df-int 4446  df-iun 4492  df-br 4619  df-opab 4679  df-mpt 4680  df-tr 4718  df-eprel 4990  df-id 4994  df-po 5000  df-so 5001  df-fr 5038  df-se 5039  df-we 5040  df-xp 5085  df-rel 5086  df-cnv 5087  df-co 5088  df-dm 5089  df-rn 5090  df-res 5091  df-ima 5092  df-pred 5644  df-ord 5690  df-on 5691  df-lim 5692  df-suc 5693  df-iota 5815  df-fun 5854  df-fn 5855  df-f 5856  df-f1 5857  df-fo 5858  df-f1o 5859  df-fv 5860  df-isom 5861  df-riota 6571  df-ov 6613  df-oprab 6614  df-mpt2 6615  df-of 6857  df-om 7020  df-1st 7120  df-2nd 7121  df-wrecs 7359  df-recs 7420  df-rdg 7458  df-1o 7512  df-oadd 7516  df-er 7694  df-map 7811  df-pm 7812  df-en 7908  df-dom 7909  df-sdom 7910  df-fin 7911  df-sup 8300  df-inf 8301  df-oi 8367  df-card 8717  df-pnf 10028  df-mnf 10029  df-xr 10030  df-ltxr 10031  df-le 10032  df-sub 10220  df-neg 10221  df-div 10637  df-nn 10973  df-2 11031  df-3 11032  df-n0 11245  df-z 11330  df-uz 11640  df-rp 11785  df-fz 12277  df-fzo 12415  df-fl 12541  df-seq 12750  df-exp 12809  df-fac 13009  df-bc 13038  df-hash 13066  df-cj 13781  df-re 13782  df-im 13783  df-sqrt 13917  df-abs 13918  df-clim 14161  df-rlim 14162  df-sum 14359  df-0p 23360  df-ply 23865  df-coe 23867  df-dgr 23868
This theorem is referenced by:  basellem4  24727  basellem5  24728
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