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Theorem sqoddm1div8 12968
Description: A squared odd number minus 1 divided by 8 is the odd number multiplied with its successor divided by 2. (Contributed by AV, 19-Jul-2021.)
Assertion
Ref Expression
sqoddm1div8 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((𝑀↑2) − 1) / 8) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))

Proof of Theorem sqoddm1div8
StepHypRef Expression
1 oveq1 6611 . . . . . 6 (𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1) → (𝑀↑2) = (((2 · 𝑁) + 1)↑2))
2 2z 11353 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℤ
32a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℤ → 2 ∈ ℤ)
4 id 22 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℤ)
53, 4zmulcld 11432 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℤ → (2 · 𝑁) ∈ ℤ)
65zcnd 11427 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
7 binom21 12920 . . . . . . 7 ((2 · 𝑁) ∈ ℂ → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
86, 7syl 17 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
91, 8sylan9eqr 2677 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (𝑀↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
109oveq1d 6619 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → ((𝑀↑2) − 1) = (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) − 1))
11 2cnd 11037 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℤ → 2 ∈ ℂ)
12 zcn 11326 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℂ)
1311, 12sqmuld 12960 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → ((2 · 𝑁)↑2) = ((2↑2) · (𝑁↑2)))
14 sq2 12900 . . . . . . . . . . . 12 (2↑2) = 4
1514a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℤ → (2↑2) = 4)
1615oveq1d 6619 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → ((2↑2) · (𝑁↑2)) = (4 · (𝑁↑2)))
1713, 16eqtrd 2655 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℤ → ((2 · 𝑁)↑2) = (4 · (𝑁↑2)))
18 mulass 9968 . . . . . . . . . . . 12 ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → ((2 · 2) · 𝑁) = (2 · (2 · 𝑁)))
1918eqcomd 2627 . . . . . . . . . . 11 ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → (2 · (2 · 𝑁)) = ((2 · 2) · 𝑁))
2011, 11, 12, 19syl3anc 1323 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → (2 · (2 · 𝑁)) = ((2 · 2) · 𝑁))
21 2t2e4 11121 . . . . . . . . . . . 12 (2 · 2) = 4
2221a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℤ → (2 · 2) = 4)
2322oveq1d 6619 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → ((2 · 2) · 𝑁) = (4 · 𝑁))
2420, 23eqtrd 2655 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℤ → (2 · (2 · 𝑁)) = (4 · 𝑁))
2517, 24oveq12d 6622 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℤ → (((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
2625oveq1d 6619 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) = (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) + 1))
2726oveq1d 6619 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) − 1) = ((((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) + 1) − 1))
28 4z 11355 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℤ
2928a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → 4 ∈ ℤ)
30 zsqcl 12874 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁↑2) ∈ ℤ)
3129, 30zmulcld 11432 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℤ → (4 · (𝑁↑2)) ∈ ℤ)
3231zcnd 11427 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℤ → (4 · (𝑁↑2)) ∈ ℂ)
3329, 4zmulcld 11432 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℤ → (4 · 𝑁) ∈ ℤ)
3433zcnd 11427 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℤ → (4 · 𝑁) ∈ ℂ)
3532, 34addcld 10003 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) ∈ ℂ)
36 pncan1 10398 . . . . . . 7 (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) ∈ ℂ → ((((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) + 1) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
3735, 36syl 17 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → ((((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) + 1) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
3827, 37eqtrd 2655 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℤ → (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
3938adantr 481 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
4010, 39eqtrd 2655 . . 3 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → ((𝑀↑2) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
4140oveq1d 6619 . 2 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((𝑀↑2) − 1) / 8) = (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) / 8))
42 4cn 11042 . . . . . . 7 4 ∈ ℂ
4342a1i 11 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → 4 ∈ ℂ)
4430zcnd 11427 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁↑2) ∈ ℂ)
4543, 44, 12adddid 10008 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℤ → (4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
4645eqcomd 2627 . . . 4 (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) = (4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)))
4746oveq1d 6619 . . 3 (𝑁 ∈ ℤ → (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) / 8) = ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8))
4847adantr 481 . 2 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) / 8) = ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8))
49 4t2e8 11125 . . . . . . 7 (4 · 2) = 8
5049a1i 11 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → (4 · 2) = 8)
5150eqcomd 2627 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℤ → 8 = (4 · 2))
5251oveq2d 6620 . . . 4 (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8) = ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / (4 · 2)))
5330, 4zaddcld 11430 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁↑2) + 𝑁) ∈ ℤ)
5453zcnd 11427 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁↑2) + 𝑁) ∈ ℂ)
55 2cnne0 11186 . . . . . 6 (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
5655a1i 11 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℤ → (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0))
57 4ne0 11061 . . . . . . 7 4 ≠ 0
5842, 57pm3.2i 471 . . . . . 6 (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0)
5958a1i 11 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℤ → (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0))
60 divcan5 10671 . . . . 5 ((((𝑁↑2) + 𝑁) ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0)) → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / (4 · 2)) = (((𝑁↑2) + 𝑁) / 2))
6154, 56, 59, 60syl3anc 1323 . . . 4 (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / (4 · 2)) = (((𝑁↑2) + 𝑁) / 2))
6212sqvald 12945 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁↑2) = (𝑁 · 𝑁))
6362oveq1d 6619 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁↑2) + 𝑁) = ((𝑁 · 𝑁) + 𝑁))
6412mulid1d 10001 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 · 1) = 𝑁)
6564eqcomd 2627 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 = (𝑁 · 1))
6665oveq2d 6620 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁 · 𝑁) + 𝑁) = ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)))
67 1cnd 10000 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → 1 ∈ ℂ)
68 adddi 9969 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝑁 · (𝑁 + 1)) = ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)))
6968eqcomd 2627 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)) = (𝑁 · (𝑁 + 1)))
7012, 12, 67, 69syl3anc 1323 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)) = (𝑁 · (𝑁 + 1)))
7163, 66, 703eqtrd 2659 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁↑2) + 𝑁) = (𝑁 · (𝑁 + 1)))
7271oveq1d 6619 . . . 4 (𝑁 ∈ ℤ → (((𝑁↑2) + 𝑁) / 2) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))
7352, 61, 723eqtrd 2659 . . 3 (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))
7473adantr 481 . 2 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))
7541, 48, 743eqtrd 2659 1 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((𝑀↑2) − 1) / 8) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  (class class class)co 6604  cc 9878  0cc0 9880  1c1 9881   + caddc 9883   · cmul 9885  cmin 10210   / cdiv 10628  2c2 11014  4c4 11016  8c8 11020  cz 11321  cexp 12800
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-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-2 11023  df-3 11024  df-4 11025  df-5 11026  df-6 11027  df-7 11028  df-8 11029  df-n0 11237  df-z 11322  df-uz 11632  df-seq 12742  df-exp 12801
This theorem is referenced by:  sqoddm1div8z  15002
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