Theorem bcp1nk 10854

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 e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) _C ( K + 1 ) ) = ( ( N _C K ) x. ( ( N + 1 ) / ( K + 1 ) ) ) )

Proof of Theorem bcp1nk

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elfzel1 10099	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> 0 e. ZZ )
2		elfzel2 10098	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> N e. ZZ )
3		elfzelz 10100	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> K e. ZZ )
4		1zzd 9353	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> 1 e. ZZ )
5		fzaddel 10134	. . . . . 6 |- ( ( ( 0 e. ZZ /\ N e. ZZ ) /\ ( K e. ZZ /\ 1 e. ZZ ) ) -> ( K e. ( 0 ... N ) <-> ( K + 1 ) e. ( ( 0 + 1 ) ... ( N + 1 ) ) ) )
6	1, 2, 3, 4, 5	syl22anc 1250	. . . . 5 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( K e. ( 0 ... N ) <-> ( K + 1 ) e. ( ( 0 + 1 ) ... ( N + 1 ) ) ) )
7	6	ibi 176	. . . 4 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( K + 1 ) e. ( ( 0 + 1 ) ... ( N + 1 ) ) )
8		1e0p1 9498	. . . . 5 |- 1 = ( 0 + 1 )
9	8	oveq1i 5932	. . . 4 |- ( 1 ... ( N + 1 ) ) = ( ( 0 + 1 ) ... ( N + 1 ) )
10	7, 9	eleqtrrdi 2290	. . 3 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( K + 1 ) e. ( 1 ... ( N + 1 ) ) )
11		bcm1k 10852	. . 3 |- ( ( K + 1 ) e. ( 1 ... ( N + 1 ) ) -> ( ( N + 1 ) _C ( K + 1 ) ) = ( ( ( N + 1 ) _C ( ( K + 1 ) - 1 ) ) x. ( ( ( N + 1 ) - ( ( K + 1 ) - 1 ) ) / ( K + 1 ) ) ) )
12	10, 11	syl 14	. 2 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) _C ( K + 1 ) ) = ( ( ( N + 1 ) _C ( ( K + 1 ) - 1 ) ) x. ( ( ( N + 1 ) - ( ( K + 1 ) - 1 ) ) / ( K + 1 ) ) ) )
13	3	zcnd 9449	. . . . . . 7 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> K e. CC )
14		ax-1cn 7972	. . . . . . 7 |- 1 e. CC
15		pncan 8232	. . . . . . 7 |- ( ( K e. CC /\ 1 e. CC ) -> ( ( K + 1 ) - 1 ) = K )
16	13, 14, 15	sylancl 413	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( K + 1 ) - 1 ) = K )
17	16	oveq2d 5938	. . . . 5 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) _C ( ( K + 1 ) - 1 ) ) = ( ( N + 1 ) _C K ) )
18		bcp1n 10853	. . . . 5 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) _C K ) = ( ( N _C K ) x. ( ( N + 1 ) / ( ( N + 1 ) - K ) ) ) )
19	17, 18	eqtrd 2229	. . . 4 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) _C ( ( K + 1 ) - 1 ) ) = ( ( N _C K ) x. ( ( N + 1 ) / ( ( N + 1 ) - K ) ) ) )
20	16	oveq2d 5938	. . . . 5 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) - ( ( K + 1 ) - 1 ) ) = ( ( N + 1 ) - K ) )
21	20	oveq1d 5937	. . . 4 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( ( N + 1 ) - ( ( K + 1 ) - 1 ) ) / ( K + 1 ) ) = ( ( ( N + 1 ) - K ) / ( K + 1 ) ) )
22	19, 21	oveq12d 5940	. . 3 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( ( N + 1 ) _C ( ( K + 1 ) - 1 ) ) x. ( ( ( N + 1 ) - ( ( K + 1 ) - 1 ) ) / ( K + 1 ) ) ) = ( ( ( N _C K ) x. ( ( N + 1 ) / ( ( N + 1 ) - K ) ) ) x. ( ( ( N + 1 ) - K ) / ( K + 1 ) ) ) )
23		bcrpcl 10845	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( N _C K ) e. RR+ )
24	23	rpcnd 9773	. . . . 5 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( N _C K ) e. CC )
25	2	peano2zd 9451	. . . . . . . 8 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( N + 1 ) e. ZZ )
26	25	zred 9448	. . . . . . 7 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( N + 1 ) e. RR )
27	3	zred 9448	. . . . . . . . 9 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> K e. RR )
28	2	zred 9448	. . . . . . . . 9 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> N e. RR )
29		elfzle2 10103	. . . . . . . . 9 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> K <_ N )
30	28	ltp1d 8957	. . . . . . . . 9 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> N < ( N + 1 ) )
31	27, 28, 26, 29, 30	lelttrd 8151	. . . . . . . 8 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> K < ( N + 1 ) )
32		znnsub 9377	. . . . . . . . 9 |- ( ( K e. ZZ /\ ( N + 1 ) e. ZZ ) -> ( K < ( N + 1 ) <-> ( ( N + 1 ) - K ) e. NN ) )
33	3, 25, 32	syl2anc 411	. . . . . . . 8 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( K < ( N + 1 ) <-> ( ( N + 1 ) - K ) e. NN ) )
34	31, 33	mpbid 147	. . . . . . 7 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) - K ) e. NN )
35	26, 34	nndivred 9040	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) / ( ( N + 1 ) - K ) ) e. RR )
36	35	recnd 8055	. . . . 5 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) / ( ( N + 1 ) - K ) ) e. CC )
37	34	nnred 9003	. . . . . . 7 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) - K ) e. RR )
38		elfznn0 10189	. . . . . . . 8 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> K e. NN0 )
39		nn0p1nn 9288	. . . . . . . 8 |- ( K e. NN0 -> ( K + 1 ) e. NN )
40	38, 39	syl 14	. . . . . . 7 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( K + 1 ) e. NN )
41	37, 40	nndivred 9040	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( ( N + 1 ) - K ) / ( K + 1 ) ) e. RR )
42	41	recnd 8055	. . . . 5 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( ( N + 1 ) - K ) / ( K + 1 ) ) e. CC )
43	24, 36, 42	mulassd 8050	. . . 4 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( ( N _C K ) x. ( ( N + 1 ) / ( ( N + 1 ) - K ) ) ) x. ( ( ( N + 1 ) - K ) / ( K + 1 ) ) ) = ( ( N _C K ) x. ( ( ( N + 1 ) / ( ( N + 1 ) - K ) ) x. ( ( ( N + 1 ) - K ) / ( K + 1 ) ) ) ) )
44	25	zcnd 9449	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( N + 1 ) e. CC )
45	34	nncnd 9004	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) - K ) e. CC )
46	40	nncnd 9004	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( K + 1 ) e. CC )
47	34	nnap0d 9036	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) - K ) # 0 )
48	40	nnap0d 9036	. . . . . 6 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( K + 1 ) # 0 )
49	44, 45, 46, 47, 48	dmdcanap2d 8848	. . . . 5 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( ( N + 1 ) / ( ( N + 1 ) - K ) ) x. ( ( ( N + 1 ) - K ) / ( K + 1 ) ) ) = ( ( N + 1 ) / ( K + 1 ) ) )
50	49	oveq2d 5938	. . . 4 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N _C K ) x. ( ( ( N + 1 ) / ( ( N + 1 ) - K ) ) x. ( ( ( N + 1 ) - K ) / ( K + 1 ) ) ) ) = ( ( N _C K ) x. ( ( N + 1 ) / ( K + 1 ) ) ) )
51	43, 50	eqtrd 2229	. . 3 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( ( N _C K ) x. ( ( N + 1 ) / ( ( N + 1 ) - K ) ) ) x. ( ( ( N + 1 ) - K ) / ( K + 1 ) ) ) = ( ( N _C K ) x. ( ( N + 1 ) / ( K + 1 ) ) ) )
52	22, 51	eqtrd 2229	. 2 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( ( N + 1 ) _C ( ( K + 1 ) - 1 ) ) x. ( ( ( N + 1 ) - ( ( K + 1 ) - 1 ) ) / ( K + 1 ) ) ) = ( ( N _C K ) x. ( ( N + 1 ) / ( K + 1 ) ) ) )
53	12, 52	eqtrd 2229	1 |- ( K e. ( 0 ... N ) -> ( ( N + 1 ) _C ( K + 1 ) ) = ( ( N _C K ) x. ( ( N + 1 ) / ( K + 1 ) ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 105   = wceq 1364   e. wcel 2167   class class class wbr 4033  (class class class)co 5922   CCcc 7877   0cc0 7879   1c1 7880   + caddc 7882   x. cmul 7884   < clt 8061   - cmin 8197   / cdiv 8699   NNcn 8990   NN0cn0 9249   ZZcz 9326   ...cfz 10083   _C cbc 10839

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4148  ax-sep 4151  ax-nul 4159  ax-pow 4207  ax-pr 4242  ax-un 4468  ax-setind 4573  ax-iinf 4624  ax-cnex 7970  ax-resscn 7971  ax-1cn 7972  ax-1re 7973  ax-icn 7974  ax-addcl 7975  ax-addrcl 7976  ax-mulcl 7977  ax-mulrcl 7978  ax-addcom 7979  ax-mulcom 7980  ax-addass 7981  ax-mulass 7982  ax-distr 7983  ax-i2m1 7984  ax-0lt1 7985  ax-1rid 7986  ax-0id 7987  ax-rnegex 7988  ax-precex 7989  ax-cnre 7990  ax-pre-ltirr 7991  ax-pre-ltwlin 7992  ax-pre-lttrn 7993  ax-pre-apti 7994  ax-pre-ltadd 7995  ax-pre-mulgt0 7996  ax-pre-mulext 7997

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-nel 2463  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3451  df-if 3562  df-pw 3607  df-sn 3628  df-pr 3629  df-op 3631  df-uni 3840  df-int 3875  df-iun 3918  df-br 4034  df-opab 4095  df-mpt 4096  df-tr 4132  df-id 4328  df-po 4331  df-iso 4332  df-iord 4401  df-on 4403  df-ilim 4404  df-suc 4406  df-iom 4627  df-xp 4669  df-rel 4670  df-cnv 4671  df-co 4672  df-dm 4673  df-rn 4674  df-res 4675  df-ima 4676  df-iota 5219  df-fun 5260  df-fn 5261  df-f 5262  df-f1 5263  df-fo 5264  df-f1o 5265  df-fv 5266  df-riota 5877  df-ov 5925  df-oprab 5926  df-mpo 5927  df-1st 6198  df-2nd 6199  df-recs 6363  df-frec 6449  df-pnf 8063  df-mnf 8064  df-xr 8065  df-ltxr 8066  df-le 8067  df-sub 8199  df-neg 8200  df-reap 8602  df-ap 8609  df-div 8700  df-inn 8991  df-n0 9250  df-z 9327  df-uz 9602  df-q 9694  df-rp 9729  df-fz 10084  df-seqfrec 10540  df-fac 10818  df-bc 10840

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