Theorem etransclem4 42543

Description: 𝐹 expressed as a finite product. (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Apr-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
etransclem4.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℂ)
etransclem4.p	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ)
etransclem4.M	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ0)
etransclem4.f	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃)))
etransclem4.h	⊢ 𝐻 = (𝑗 ∈ (0...𝑀) ↦ (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
etransclem4.e	⊢ 𝐸 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐻‘𝑗)‘𝑥))

Assertion

Ref	Expression
etransclem4	⊢ (𝜑 → 𝐹 = 𝐸)

Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,𝑥   𝑗,𝑀   𝑃,𝑗   𝜑,𝑗,𝑥

Allowed substitution hints:   𝑃(𝑥)   𝐸(𝑥,𝑗)   𝐹(𝑥,𝑗)   𝐻(𝑥,𝑗)   𝑀(𝑥)

Proof of Theorem etransclem4

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpr 487	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → 𝑗 ∈ (0...𝑀))
2		etransclem4.a	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℂ)
3		cnex 10618	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℂ ∈ V
4	3	ssex 5225	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ⊆ ℂ → 𝐴 ∈ V)
5		mptexg 6984	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ∈ V → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))) ∈ V)
6	2, 4, 5	3syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))) ∈ V)
7	6	adantr 483	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))) ∈ V)
8		etransclem4.h	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐻 = (𝑗 ∈ (0...𝑀) ↦ (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
9	8	fvmpt2 6779	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑗 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))) ∈ V) → (𝐻‘𝑗) = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
10	1, 7, 9	syl2anc 586	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → (𝐻‘𝑗) = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
11		ovexd 7191	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) ∈ V)
12	10, 11	fvmpt2d 6781	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ((𝐻‘𝑗)‘𝑥) = ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)))
13	12	an32s 650	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → ((𝐻‘𝑗)‘𝑥) = ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)))
14	13	prodeq2dv 15277	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐻‘𝑗)‘𝑥) = ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)))
15		etransclem4.M	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ0)
16		nn0uz 12281	. . . . . . 7 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
17	15, 16	eleqtrdi 2923	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘0))
18	17	adantr 483	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘0))
19	2	sselda 3967	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ ℂ)
20	19	adantr 483	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → 𝑥 ∈ ℂ)
21		elfzelz 12909	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ∈ (0...𝑀) → 𝑗 ∈ ℤ)
22	21	zcnd 12089	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ (0...𝑀) → 𝑗 ∈ ℂ)
23	22	adantl 484	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → 𝑗 ∈ ℂ)
24	20, 23	subcld 10997	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → (𝑥 − 𝑗) ∈ ℂ)
25		etransclem4.p	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ)
26		nnm1nn0 11939	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
27	25, 26	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
28	25	nnnn0d 11956	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ0)
29	27, 28	ifcld 4512	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃) ∈ ℕ0)
30	29	ad2antrr 724	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃) ∈ ℕ0)
31	24, 30	expcld 13511	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) ∈ ℂ)
32		oveq2 7164	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = 0 → (𝑥 − 𝑗) = (𝑥 − 0))
33		iftrue 4473	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = 0 → if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃) = (𝑃 − 1))
34	32, 33	oveq12d 7174	. . . . 5 ⊢ (𝑗 = 0 → ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) = ((𝑥 − 0)↑(𝑃 − 1)))
35	18, 31, 34	fprod1p 15322	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) = (((𝑥 − 0)↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ ((0 + 1)...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
36	19	subid1d 10986	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑥 − 0) = 𝑥)
37	36	oveq1d 7171	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ((𝑥 − 0)↑(𝑃 − 1)) = (𝑥↑(𝑃 − 1)))
38		0p1e1 11760	. . . . . . . . 9 ⊢ (0 + 1) = 1
39	38	oveq1i 7166	. . . . . . . 8 ⊢ ((0 + 1)...𝑀) = (1...𝑀)
40	39	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((0 + 1)...𝑀) = (1...𝑀))
41		0red 10644	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 ∈ ℝ)
42		1red 10642	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 1 ∈ ℝ)
43		elfzelz 12909	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℤ)
44	43	zred 12088	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℝ)
45		0lt1 11162	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 0 < 1
46	45	a1i 11	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 < 1)
47		elfzle1 12911	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 1 ≤ 𝑗)
48	41, 42, 44, 46, 47	ltletrd 10800	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 < 𝑗)
49	48	gt0ne0d 11204	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ≠ 0)
50	49	neneqd 3021	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → ¬ 𝑗 = 0)
51	50	iffalsed 4478	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃) = 𝑃)
52	51	oveq2d 7172	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) = ((𝑥 − 𝑗)↑𝑃))
53	52	adantl 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) = ((𝑥 − 𝑗)↑𝑃))
54	40, 53	prodeq12rdv 15281	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∏𝑗 ∈ ((0 + 1)...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃))
55	54	adantr 483	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ∏𝑗 ∈ ((0 + 1)...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃))
56	37, 55	oveq12d 7174	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (((𝑥 − 0)↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ ((0 + 1)...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))) = ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃)))
57	14, 35, 56	3eqtrrd 2861	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃)) = ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐻‘𝑗)‘𝑥))
58	57	mpteq2dva 5161	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃))) = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐻‘𝑗)‘𝑥)))
59		etransclem4.f	. 2 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃)))
60		etransclem4.e	. 2 ⊢ 𝐸 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐻‘𝑗)‘𝑥))
61	58, 59, 60	3eqtr4g 2881	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = 𝐸)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 398   = wceq 1537   ∈ wcel 2114  Vcvv 3494   ⊆ wss 3936  ifcif 4467   class class class wbr 5066   ↦ cmpt 5146  ‘cfv 6355  (class class class)co 7156  ℂcc 10535  0cc0 10537  1c1 10538   + caddc 10540   · cmul 10542   < clt 10675   − cmin 10870  ℕcn 11638  ℕ₀cn0 11898  ℤ_≥cuz 12244  ...cfz 12893  ↑cexp 13430  ∏cprod 15259

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2793  ax-rep 5190  ax-sep 5203  ax-nul 5210  ax-pow 5266  ax-pr 5330  ax-un 7461  ax-inf2 9104  ax-cnex 10593  ax-resscn 10594  ax-1cn 10595  ax-icn 10596  ax-addcl 10597  ax-addrcl 10598  ax-mulcl 10599  ax-mulrcl 10600  ax-mulcom 10601  ax-addass 10602  ax-mulass 10603  ax-distr 10604  ax-i2m1 10605  ax-1ne0 10606  ax-1rid 10607  ax-rnegex 10608  ax-rrecex 10609  ax-cnre 10610  ax-pre-lttri 10611  ax-pre-lttrn 10612  ax-pre-ltadd 10613  ax-pre-mulgt0 10614  ax-pre-sup 10615

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2654  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3773  df-csb 3884  df-dif 3939  df-un 3941  df-in 3943  df-ss 3952  df-pss 3954  df-nul 4292  df-if 4468  df-pw 4541  df-sn 4568  df-pr 4570  df-tp 4572  df-op 4574  df-uni 4839  df-int 4877  df-iun 4921  df-br 5067  df-opab 5129  df-mpt 5147  df-tr 5173  df-id 5460  df-eprel 5465  df-po 5474  df-so 5475  df-fr 5514  df-se 5515  df-we 5516  df-xp 5561  df-rel 5562  df-cnv 5563  df-co 5564  df-dm 5565  df-rn 5566  df-res 5567  df-ima 5568  df-pred 6148  df-ord 6194  df-on 6195  df-lim 6196  df-suc 6197  df-iota 6314  df-fun 6357  df-fn 6358  df-f 6359  df-f1 6360  df-fo 6361  df-f1o 6362  df-fv 6363  df-isom 6364  df-riota 7114  df-ov 7159  df-oprab 7160  df-mpo 7161  df-om 7581  df-1st 7689  df-2nd 7690  df-wrecs 7947  df-recs 8008  df-rdg 8046  df-1o 8102  df-oadd 8106  df-er 8289  df-en 8510  df-dom 8511  df-sdom 8512  df-fin 8513  df-sup 8906  df-oi 8974  df-card 9368  df-pnf 10677  df-mnf 10678  df-xr 10679  df-ltxr 10680  df-le 10681  df-sub 10872  df-neg 10873  df-div 11298  df-nn 11639  df-2 11701  df-3 11702  df-n0 11899  df-z 11983  df-uz 12245  df-rp 12391  df-fz 12894  df-fzo 13035  df-seq 13371  df-exp 13431  df-hash 13692  df-cj 14458  df-re 14459  df-im 14460  df-sqrt 14594  df-abs 14595  df-clim 14845  df-prod 15260

This theorem is referenced by:  etransclem13  42552  etransclem29  42568