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

Theorem fallfacfwd 14966
Description: The forward difference of a falling factorial. (Contributed by Scott Fenton, 21-Jan-2018.)
Assertion
Ref Expression
fallfacfwd ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) FallFac 𝑁) − (𝐴 FallFac 𝑁)) = (𝑁 · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))

Proof of Theorem fallfacfwd
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 peano2cn 10400 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℂ → (𝐴 + 1) ∈ ℂ)
2 nnnn0 11491 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
3 fallfacval 14939 . . . . 5 (((𝐴 + 1) ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((𝐴 + 1) FallFac 𝑁) = ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((𝐴 + 1) − 𝑘))
41, 2, 3syl2an 495 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 + 1) FallFac 𝑁) = ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((𝐴 + 1) − 𝑘))
5 0p1e1 11324 . . . . . . . . 9 (0 + 1) = 1
65oveq1i 6823 . . . . . . . 8 ((0 + 1)...(𝑁 − 1)) = (1...(𝑁 − 1))
76prodeq1i 14847 . . . . . . 7 𝑘 ∈ ((0 + 1)...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)) = ∏𝑘 ∈ (1...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1))
87oveq2i 6824 . . . . . 6 ((𝐴 − -1) · ∏𝑘 ∈ ((0 + 1)...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1))) = ((𝐴 − -1) · ∏𝑘 ∈ (1...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)))
9 nnm1nn0 11526 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) ∈ ℕ0)
109adantl 473 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 − 1) ∈ ℕ0)
11 nn0uz 11915 . . . . . . . 8 0 = (ℤ‘0)
1210, 11syl6eleq 2849 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 − 1) ∈ (ℤ‘0))
13 simpll 807 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → 𝐴 ∈ ℂ)
14 elfzelz 12535 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1)) → 𝑘 ∈ ℤ)
1514adantl 473 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → 𝑘 ∈ ℤ)
16 peano2zm 11612 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℤ → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
1715, 16syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
1817zcnd 11675 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → (𝑘 − 1) ∈ ℂ)
1913, 18subcld 10584 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → (𝐴 − (𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
20 oveq1 6820 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 0 → (𝑘 − 1) = (0 − 1))
21 df-neg 10461 . . . . . . . . 9 -1 = (0 − 1)
2220, 21syl6eqr 2812 . . . . . . . 8 (𝑘 = 0 → (𝑘 − 1) = -1)
2322oveq2d 6829 . . . . . . 7 (𝑘 = 0 → (𝐴 − (𝑘 − 1)) = (𝐴 − -1))
2412, 19, 23fprod1p 14897 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)) = ((𝐴 − -1) · ∏𝑘 ∈ ((0 + 1)...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1))))
25 fallfacval2 14941 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ0) → (𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) = ∏𝑘 ∈ (1...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)))
269, 25sylan2 492 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) = ∏𝑘 ∈ (1...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)))
2726oveq2d 6829 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 − -1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) = ((𝐴 − -1) · ∏𝑘 ∈ (1...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1))))
288, 24, 273eqtr4a 2820 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)) = ((𝐴 − -1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
29 elfznn0 12626 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
3029adantl 473 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → 𝑘 ∈ ℕ0)
3130nn0cnd 11545 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → 𝑘 ∈ ℂ)
32 1cnd 10248 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → 1 ∈ ℂ)
3313, 31, 32subsub3d 10614 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → (𝐴 − (𝑘 − 1)) = ((𝐴 + 1) − 𝑘))
3433prodeq2dv 14852 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)) = ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((𝐴 + 1) − 𝑘))
35 simpl 474 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℂ)
36 1cnd 10248 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 1 ∈ ℂ)
3735, 36subnegd 10591 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 − -1) = (𝐴 + 1))
3837oveq1d 6828 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 − -1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) = ((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
3928, 34, 383eqtr3d 2802 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((𝐴 + 1) − 𝑘) = ((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
404, 39eqtrd 2794 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 + 1) FallFac 𝑁) = ((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
41 simpr 479 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℕ)
4241nncnd 11228 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℂ)
4342, 36npcand 10588 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑁 − 1) + 1) = 𝑁)
4443oveq2d 6829 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 FallFac ((𝑁 − 1) + 1)) = (𝐴 FallFac 𝑁))
45 fallfacp1 14960 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ0) → (𝐴 FallFac ((𝑁 − 1) + 1)) = ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1))))
469, 45sylan2 492 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 FallFac ((𝑁 − 1) + 1)) = ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1))))
4744, 46eqtr3d 2796 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 FallFac 𝑁) = ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1))))
4840, 47oveq12d 6831 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) FallFac 𝑁) − (𝐴 FallFac 𝑁)) = (((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) − ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1)))))
49 fallfaccl 14946 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ0) → (𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) ∈ ℂ)
509, 49sylan2 492 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) ∈ ℂ)
5110nn0cnd 11545 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 − 1) ∈ ℂ)
5235, 51subcld 10584 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 − (𝑁 − 1)) ∈ ℂ)
5350, 52mulcomd 10253 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1))) = ((𝐴 − (𝑁 − 1)) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
5453oveq2d 6829 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) − ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1)))) = (((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) − ((𝐴 − (𝑁 − 1)) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1)))))
551adantr 472 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 + 1) ∈ ℂ)
5655, 52, 50subdird 10679 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) − (𝐴 − (𝑁 − 1))) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) = (((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) − ((𝐴 − (𝑁 − 1)) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1)))))
5735, 36, 51pnncand 10623 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 + 1) − (𝐴 − (𝑁 − 1))) = (1 + (𝑁 − 1)))
5836, 42pncan3d 10587 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (1 + (𝑁 − 1)) = 𝑁)
5957, 58eqtrd 2794 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 + 1) − (𝐴 − (𝑁 − 1))) = 𝑁)
6059oveq1d 6828 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) − (𝐴 − (𝑁 − 1))) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) = (𝑁 · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
6154, 56, 603eqtr2d 2800 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) − ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1)))) = (𝑁 · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
6248, 61eqtrd 2794 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) FallFac 𝑁) − (𝐴 FallFac 𝑁)) = (𝑁 · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  cfv 6049  (class class class)co 6813  cc 10126  0cc0 10128  1c1 10129   + caddc 10131   · cmul 10133  cmin 10458  -cneg 10459  cn 11212  0cn0 11484  cz 11569  cuz 11879  ...cfz 12519  cprod 14834   FallFac cfallfac 14934
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-inf2 8711  ax-cnex 10184  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205  ax-pre-sup 10206
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-se 5226  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-isom 6058  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-om 7231  df-1st 7333  df-2nd 7334  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-1o 7729  df-oadd 7733  df-er 7911  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-fin 8125  df-sup 8513  df-oi 8580  df-card 8955  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-div 10877  df-nn 11213  df-2 11271  df-3 11272  df-n0 11485  df-z 11570  df-uz 11880  df-rp 12026  df-fz 12520  df-fzo 12660  df-seq 12996  df-exp 13055  df-hash 13312  df-cj 14038  df-re 14039  df-im 14040  df-sqrt 14174  df-abs 14175  df-clim 14418  df-prod 14835  df-fallfac 14937
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator