Theorem geoserap 11397

Description: The value of the finite geometric series 1 + 𝐴↑1 + 𝐴↑2 +... + 𝐴↑(𝑁 − 1). This is Metamath 100 proof #66. (Contributed by NM, 12-May-2006.) (Revised by Jim Kingdon, 24-Oct-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
geoser.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
geoser.2	⊢ (𝜑 → 𝐴 # 1)
geoser.3	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)

Assertion

Ref	Expression
geoserap	⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴↑𝑘) = ((1 − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝑁   𝜑,𝑘

Proof of Theorem geoserap

Step	Hyp	Ref	Expression
1		geoser.1	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
2		geoser.2	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 # 1)
3		0nn0 9099	. . . 4 ⊢ 0 ∈ ℕ0
4	3	a1i 9	. . 3 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℕ0)
5		geoser.3	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
6		nn0uz 9467	. . . 4 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
7	5, 6	eleqtrdi 2250	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘0))
8	1, 2, 4, 7	geosergap 11396	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0..^𝑁)(𝐴↑𝑘) = (((𝐴↑0) − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)))
9	5	nn0zd 9278	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
10		fzoval 10040	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (0..^𝑁) = (0...(𝑁 − 1)))
11	9, 10	syl 14	. . 3 ⊢ (𝜑 → (0..^𝑁) = (0...(𝑁 − 1)))
12	11	sumeq1d 11256	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0..^𝑁)(𝐴↑𝑘) = Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴↑𝑘))
13	1	exp0d 10538	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴↑0) = 1)
14	13	oveq1d 5836	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐴↑0) − (𝐴↑𝑁)) = (1 − (𝐴↑𝑁)))
15	14	oveq1d 5836	. 2 ⊢ (𝜑 → (((𝐴↑0) − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)) = ((1 − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)))
16	8, 12, 15	3eqtr3d 2198	1 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴↑𝑘) = ((1 − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)))

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1335   ∈ wcel 2128   class class class wbr 3965  ‘cfv 5169  (class class class)co 5821  ℂcc 7724  0cc0 7726  1c1 7727   − cmin 8040   # cap 8450   / cdiv 8539  ℕ₀cn0 9084  ℤcz 9161  ℤ_≥cuz 9433  ...cfz 9905  ..^cfzo 10034  ↑cexp 10411  Σcsu 11243

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1427  ax-7 1428  ax-gen 1429  ax-ie1 1473  ax-ie2 1474  ax-8 1484  ax-10 1485  ax-11 1486  ax-i12 1487  ax-bndl 1489  ax-4 1490  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-13 2130  ax-14 2131  ax-ext 2139  ax-coll 4079  ax-sep 4082  ax-nul 4090  ax-pow 4135  ax-pr 4169  ax-un 4393  ax-setind 4495  ax-iinf 4546  ax-cnex 7817  ax-resscn 7818  ax-1cn 7819  ax-1re 7820  ax-icn 7821  ax-addcl 7822  ax-addrcl 7823  ax-mulcl 7824  ax-mulrcl 7825  ax-addcom 7826  ax-mulcom 7827  ax-addass 7828  ax-mulass 7829  ax-distr 7830  ax-i2m1 7831  ax-0lt1 7832  ax-1rid 7833  ax-0id 7834  ax-rnegex 7835  ax-precex 7836  ax-cnre 7837  ax-pre-ltirr 7838  ax-pre-ltwlin 7839  ax-pre-lttrn 7840  ax-pre-apti 7841  ax-pre-ltadd 7842  ax-pre-mulgt0 7843  ax-pre-mulext 7844  ax-arch 7845  ax-caucvg 7846

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 821  df-3or 964  df-3an 965  df-tru 1338  df-fal 1341  df-nf 1441  df-sb 1743  df-eu 2009  df-mo 2010  df-clab 2144  df-cleq 2150  df-clel 2153  df-nfc 2288  df-ne 2328  df-nel 2423  df-ral 2440  df-rex 2441  df-reu 2442  df-rmo 2443  df-rab 2444  df-v 2714  df-sbc 2938  df-csb 3032  df-dif 3104  df-un 3106  df-in 3108  df-ss 3115  df-nul 3395  df-if 3506  df-pw 3545  df-sn 3566  df-pr 3567  df-op 3569  df-uni 3773  df-int 3808  df-iun 3851  df-br 3966  df-opab 4026  df-mpt 4027  df-tr 4063  df-id 4253  df-po 4256  df-iso 4257  df-iord 4326  df-on 4328  df-ilim 4329  df-suc 4331  df-iom 4549  df-xp 4591  df-rel 4592  df-cnv 4593  df-co 4594  df-dm 4595  df-rn 4596  df-res 4597  df-ima 4598  df-iota 5134  df-fun 5171  df-fn 5172  df-f 5173  df-f1 5174  df-fo 5175  df-f1o 5176  df-fv 5177  df-isom 5178  df-riota 5777  df-ov 5824  df-oprab 5825  df-mpo 5826  df-1st 6085  df-2nd 6086  df-recs 6249  df-irdg 6314  df-frec 6335  df-1o 6360  df-oadd 6364  df-er 6477  df-en 6683  df-dom 6684  df-fin 6685  df-pnf 7908  df-mnf 7909  df-xr 7910  df-ltxr 7911  df-le 7912  df-sub 8042  df-neg 8043  df-reap 8444  df-ap 8451  df-div 8540  df-inn 8828  df-2 8886  df-3 8887  df-4 8888  df-n0 9085  df-z 9162  df-uz 9434  df-q 9522  df-rp 9554  df-fz 9906  df-fzo 10035  df-seqfrec 10338  df-exp 10412  df-ihash 10643  df-cj 10735  df-re 10736  df-im 10737  df-rsqrt 10891  df-abs 10892  df-clim 11169  df-sumdc 11244

This theorem is referenced by:  pwm1geoserap1  11398  geolim  11401  geolim2  11402  geo2sum  11404  geo2sum2  11405