MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  bcp1nk Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem bcp1nk 13044
Description: The proportion of one binomial coefficient to another with 𝑁 and 𝐾 increased by 1. (Contributed by Mario Carneiro, 16-Jan-2015.)
Assertion
Ref Expression
bcp1nk (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1)C(𝐾 + 1)) = ((𝑁C𝐾) · ((𝑁 + 1) / (𝐾 + 1))))

Proof of Theorem bcp1nk
StepHypRef Expression
1 elfzel1 12283 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 0 ∈ ℤ)
2 elfzel2 12282 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝑁 ∈ ℤ)
3 elfzelz 12284 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝐾 ∈ ℤ)
4 1zzd 11352 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 1 ∈ ℤ)
5 fzaddel 12317 . . . . . 6 (((0 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐾 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ)) → (𝐾 ∈ (0...𝑁) ↔ (𝐾 + 1) ∈ ((0 + 1)...(𝑁 + 1))))
61, 2, 3, 4, 5syl22anc 1324 . . . . 5 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝐾 ∈ (0...𝑁) ↔ (𝐾 + 1) ∈ ((0 + 1)...(𝑁 + 1))))
76ibi 256 . . . 4 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝐾 + 1) ∈ ((0 + 1)...(𝑁 + 1)))
8 1e0p1 11496 . . . . 5 1 = (0 + 1)
98oveq1i 6614 . . . 4 (1...(𝑁 + 1)) = ((0 + 1)...(𝑁 + 1))
107, 9syl6eleqr 2709 . . 3 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝐾 + 1) ∈ (1...(𝑁 + 1)))
11 bcm1k 13042 . . 3 ((𝐾 + 1) ∈ (1...(𝑁 + 1)) → ((𝑁 + 1)C(𝐾 + 1)) = (((𝑁 + 1)C((𝐾 + 1) − 1)) · (((𝑁 + 1) − ((𝐾 + 1) − 1)) / (𝐾 + 1))))
1210, 11syl 17 . 2 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1)C(𝐾 + 1)) = (((𝑁 + 1)C((𝐾 + 1) − 1)) · (((𝑁 + 1) − ((𝐾 + 1) − 1)) / (𝐾 + 1))))
133zcnd 11427 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝐾 ∈ ℂ)
14 ax-1cn 9938 . . . . . . 7 1 ∈ ℂ
15 pncan 10231 . . . . . . 7 ((𝐾 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝐾 + 1) − 1) = 𝐾)
1613, 14, 15sylancl 693 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝐾 + 1) − 1) = 𝐾)
1716oveq2d 6620 . . . . 5 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1)C((𝐾 + 1) − 1)) = ((𝑁 + 1)C𝐾))
18 bcp1n 13043 . . . . 5 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1)C𝐾) = ((𝑁C𝐾) · ((𝑁 + 1) / ((𝑁 + 1) − 𝐾))))
1917, 18eqtrd 2655 . . . 4 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1)C((𝐾 + 1) − 1)) = ((𝑁C𝐾) · ((𝑁 + 1) / ((𝑁 + 1) − 𝐾))))
2016oveq2d 6620 . . . . 5 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1) − ((𝐾 + 1) − 1)) = ((𝑁 + 1) − 𝐾))
2120oveq1d 6619 . . . 4 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (((𝑁 + 1) − ((𝐾 + 1) − 1)) / (𝐾 + 1)) = (((𝑁 + 1) − 𝐾) / (𝐾 + 1)))
2219, 21oveq12d 6622 . . 3 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (((𝑁 + 1)C((𝐾 + 1) − 1)) · (((𝑁 + 1) − ((𝐾 + 1) − 1)) / (𝐾 + 1))) = (((𝑁C𝐾) · ((𝑁 + 1) / ((𝑁 + 1) − 𝐾))) · (((𝑁 + 1) − 𝐾) / (𝐾 + 1))))
23 bcrpcl 13035 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁C𝐾) ∈ ℝ+)
2423rpcnd 11818 . . . . 5 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁C𝐾) ∈ ℂ)
252peano2zd 11429 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁 + 1) ∈ ℤ)
2625zred 11426 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁 + 1) ∈ ℝ)
273zred 11426 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝐾 ∈ ℝ)
282zred 11426 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝑁 ∈ ℝ)
29 elfzle2 12287 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝐾𝑁)
3028ltp1d 10898 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝑁 < (𝑁 + 1))
3127, 28, 26, 29, 30lelttrd 10139 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝐾 < (𝑁 + 1))
32 znnsub 11367 . . . . . . . . 9 ((𝐾 ∈ ℤ ∧ (𝑁 + 1) ∈ ℤ) → (𝐾 < (𝑁 + 1) ↔ ((𝑁 + 1) − 𝐾) ∈ ℕ))
333, 25, 32syl2anc 692 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝐾 < (𝑁 + 1) ↔ ((𝑁 + 1) − 𝐾) ∈ ℕ))
3431, 33mpbid 222 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1) − 𝐾) ∈ ℕ)
3526, 34nndivred 11013 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1) / ((𝑁 + 1) − 𝐾)) ∈ ℝ)
3635recnd 10012 . . . . 5 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1) / ((𝑁 + 1) − 𝐾)) ∈ ℂ)
3734nnred 10979 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1) − 𝐾) ∈ ℝ)
38 elfznn0 12374 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝐾 ∈ ℕ0)
39 nn0p1nn 11276 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ ℕ0 → (𝐾 + 1) ∈ ℕ)
4038, 39syl 17 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝐾 + 1) ∈ ℕ)
4137, 40nndivred 11013 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (((𝑁 + 1) − 𝐾) / (𝐾 + 1)) ∈ ℝ)
4241recnd 10012 . . . . 5 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (((𝑁 + 1) − 𝐾) / (𝐾 + 1)) ∈ ℂ)
4324, 36, 42mulassd 10007 . . . 4 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (((𝑁C𝐾) · ((𝑁 + 1) / ((𝑁 + 1) − 𝐾))) · (((𝑁 + 1) − 𝐾) / (𝐾 + 1))) = ((𝑁C𝐾) · (((𝑁 + 1) / ((𝑁 + 1) − 𝐾)) · (((𝑁 + 1) − 𝐾) / (𝐾 + 1)))))
4425zcnd 11427 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁 + 1) ∈ ℂ)
4534nncnd 10980 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1) − 𝐾) ∈ ℂ)
4640nncnd 10980 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝐾 + 1) ∈ ℂ)
4734nnne0d 11009 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1) − 𝐾) ≠ 0)
4840nnne0d 11009 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝐾 + 1) ≠ 0)
4944, 45, 46, 47, 48dmdcan2d 10775 . . . . 5 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (((𝑁 + 1) / ((𝑁 + 1) − 𝐾)) · (((𝑁 + 1) − 𝐾) / (𝐾 + 1))) = ((𝑁 + 1) / (𝐾 + 1)))
5049oveq2d 6620 . . . 4 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁C𝐾) · (((𝑁 + 1) / ((𝑁 + 1) − 𝐾)) · (((𝑁 + 1) − 𝐾) / (𝐾 + 1)))) = ((𝑁C𝐾) · ((𝑁 + 1) / (𝐾 + 1))))
5143, 50eqtrd 2655 . . 3 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (((𝑁C𝐾) · ((𝑁 + 1) / ((𝑁 + 1) − 𝐾))) · (((𝑁 + 1) − 𝐾) / (𝐾 + 1))) = ((𝑁C𝐾) · ((𝑁 + 1) / (𝐾 + 1))))
5222, 51eqtrd 2655 . 2 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (((𝑁 + 1)C((𝐾 + 1) − 1)) · (((𝑁 + 1) − ((𝐾 + 1) − 1)) / (𝐾 + 1))) = ((𝑁C𝐾) · ((𝑁 + 1) / (𝐾 + 1))))
5312, 52eqtrd 2655 1 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → ((𝑁 + 1)C(𝐾 + 1)) = ((𝑁C𝐾) · ((𝑁 + 1) / (𝐾 + 1))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196   = wceq 1480  wcel 1987   class class class wbr 4613  (class class class)co 6604  cc 9878  0cc0 9880  1c1 9881   + caddc 9883   · cmul 9885   < clt 10018  cmin 10210   / cdiv 10628  cn 10964  0cn0 11236  cz 11321  ...cfz 12268  Ccbc 13029
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-sep 4741  ax-nul 4749  ax-pow 4803  ax-pr 4867  ax-un 6902  ax-cnex 9936  ax-resscn 9937  ax-1cn 9938  ax-icn 9939  ax-addcl 9940  ax-addrcl 9941  ax-mulcl 9942  ax-mulrcl 9943  ax-mulcom 9944  ax-addass 9945  ax-mulass 9946  ax-distr 9947  ax-i2m1 9948  ax-1ne0 9949  ax-1rid 9950  ax-rnegex 9951  ax-rrecex 9952  ax-cnre 9953  ax-pre-lttri 9954  ax-pre-lttrn 9955  ax-pre-ltadd 9956  ax-pre-mulgt0 9957
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  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 3188  df-sbc 3418  df-csb 3515  df-dif 3558  df-un 3560  df-in 3562  df-ss 3569  df-pss 3571  df-nul 3892  df-if 4059  df-pw 4132  df-sn 4149  df-pr 4151  df-tp 4153  df-op 4155  df-uni 4403  df-iun 4487  df-br 4614  df-opab 4674  df-mpt 4675  df-tr 4713  df-eprel 4985  df-id 4989  df-po 4995  df-so 4996  df-fr 5033  df-we 5035  df-xp 5080  df-rel 5081  df-cnv 5082  df-co 5083  df-dm 5084  df-rn 5085  df-res 5086  df-ima 5087  df-pred 5639  df-ord 5685  df-on 5686  df-lim 5687  df-suc 5688  df-iota 5810  df-fun 5849  df-fn 5850  df-f 5851  df-f1 5852  df-fo 5853  df-f1o 5854  df-fv 5855  df-riota 6565  df-ov 6607  df-oprab 6608  df-mpt2 6609  df-om 7013  df-1st 7113  df-2nd 7114  df-wrecs 7352  df-recs 7413  df-rdg 7451  df-er 7687  df-en 7900  df-dom 7901  df-sdom 7902  df-pnf 10020  df-mnf 10021  df-xr 10022  df-ltxr 10023  df-le 10024  df-sub 10212  df-neg 10213  df-div 10629  df-nn 10965  df-n0 11237  df-z 11322  df-uz 11632  df-rp 11777  df-fz 12269  df-seq 12742  df-fac 13001  df-bc 13030
This theorem is referenced by:  sylow1lem1  17934
  Copyright terms: Public domain W3C validator