Theorem sqoddm1div8 11112

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		oveq1 6085	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1) → (𝑀↑2) = (((2 · 𝑁) + 1)↑2))
2		2z 9654	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ ℤ
3	2	a1i 9	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 2 ∈ ℤ)
4		id 19	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℤ)
5	3, 4	zmulcld 9756	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (2 · 𝑁) ∈ ℤ)
6	5	zcnd 9751	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
7		binom21 11070	. . . . . . 7 ⊢ ((2 · 𝑁) ∈ ℂ → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
8	6, 7	syl 14	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
9	1, 8	sylan9eqr 2293	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (𝑀↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
10	9	oveq1d 6093	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → ((𝑀↑2) − 1) = (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) − 1))
11		2cnd 9359	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 2 ∈ ℂ)
12		zcn 9631	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℂ)
13	11, 12	sqmuld 11104	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((2 · 𝑁)↑2) = ((2↑2) · (𝑁↑2)))
14		sq2 11053	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (2↑2) = 4
15	14	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (2↑2) = 4)
16	15	oveq1d 6093	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((2↑2) · (𝑁↑2)) = (4 · (𝑁↑2)))
17	13, 16	eqtrd 2271	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((2 · 𝑁)↑2) = (4 · (𝑁↑2)))
18		mulass 8303	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → ((2 · 2) · 𝑁) = (2 · (2 · 𝑁)))
19	18	eqcomd 2244	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → (2 · (2 · 𝑁)) = ((2 · 2) · 𝑁))
20	11, 11, 12, 19	syl3anc 1278	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (2 · (2 · 𝑁)) = ((2 · 2) · 𝑁))
21		2t2e4 9441	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (2 · 2) = 4
22	21	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (2 · 2) = 4)
23	22	oveq1d 6093	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((2 · 2) · 𝑁) = (4 · 𝑁))
24	20, 23	eqtrd 2271	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (2 · (2 · 𝑁)) = (4 · 𝑁))
25	17, 24	oveq12d 6096	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
26	25	oveq1d 6093	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) = (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) + 1))
27	26	oveq1d 6093	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) − 1) = ((((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) + 1) − 1))
28		4z 9656	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 4 ∈ ℤ
29	28	a1i 9	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 4 ∈ ℤ)
30		zsqcl 11028	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁↑2) ∈ ℤ)
31	29, 30	zmulcld 9756	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (4 · (𝑁↑2)) ∈ ℤ)
32	31	zcnd 9751	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (4 · (𝑁↑2)) ∈ ℂ)
33	29, 4	zmulcld 9756	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (4 · 𝑁) ∈ ℤ)
34	33	zcnd 9751	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (4 · 𝑁) ∈ ℂ)
35	32, 34	addcld 8338	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) ∈ ℂ)
36		pncan1 8697	. . . . . . 7 ⊢ (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) ∈ ℂ → ((((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) + 1) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
37	35, 36	syl 14	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) + 1) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
38	27, 37	eqtrd 2271	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
39	38	adantr 276	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
40	10, 39	eqtrd 2271	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → ((𝑀↑2) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
41	40	oveq1d 6093	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((𝑀↑2) − 1) / 8) = (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) / 8))
42		4cn 9364	. . . . . . 7 ⊢ 4 ∈ ℂ
43	42	a1i 9	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 4 ∈ ℂ)
44	30	zcnd 9751	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁↑2) ∈ ℂ)
45	43, 44, 12	adddid 8343	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
46	45	eqcomd 2244	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) = (4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)))
47	46	oveq1d 6093	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) / 8) = ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8))
48	47	adantr 276	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) / 8) = ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8))
49		4t2e8 9445	. . . . . . 7 ⊢ (4 · 2) = 8
50	49	a1i 9	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (4 · 2) = 8)
51	50	eqcomd 2244	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 8 = (4 · 2))
52	51	oveq2d 6094	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8) = ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / (4 · 2)))
53	30, 4	zaddcld 9754	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁↑2) + 𝑁) ∈ ℤ)
54	53	zcnd 9751	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁↑2) + 𝑁) ∈ ℂ)
55		2ap0 9379	. . . . . 6 ⊢ 2 # 0
56	55	a1i 9	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 2 # 0)
57		4ap0 9385	. . . . . 6 ⊢ 4 # 0
58	57	a1i 9	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 4 # 0)
59	54, 11, 43, 56, 58	divcanap5d 9140	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / (4 · 2)) = (((𝑁↑2) + 𝑁) / 2))
60	12	sqvald 11089	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁↑2) = (𝑁 · 𝑁))
61	60	oveq1d 6093	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁↑2) + 𝑁) = ((𝑁 · 𝑁) + 𝑁))
62	12	mulridd 8336	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 · 1) = 𝑁)
63	62	eqcomd 2244	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 = (𝑁 · 1))
64	63	oveq2d 6094	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁 · 𝑁) + 𝑁) = ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)))
65		1cnd 8335	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 1 ∈ ℂ)
66		adddi 8304	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝑁 · (𝑁 + 1)) = ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)))
67	66	eqcomd 2244	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)) = (𝑁 · (𝑁 + 1)))
68	12, 12, 65, 67	syl3anc 1278	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)) = (𝑁 · (𝑁 + 1)))
69	61, 64, 68	3eqtrd 2275	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁↑2) + 𝑁) = (𝑁 · (𝑁 + 1)))
70	69	oveq1d 6093	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (((𝑁↑2) + 𝑁) / 2) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))
71	52, 59, 70	3eqtrd 2275	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))
72	71	adantr 276	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))
73	41, 48, 72	3eqtrd 2275	1 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((𝑀↑2) − 1) / 8) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ∧ w3a 1009   = wceq 1402   ∈ wcel 2209   class class class wbr 4128  (class class class)co 6078  ℂcc 8170  0cc0 8172  1c1 8173   + caddc 8175   · cmul 8177   − cmin 8490   # cap 8902   / cdiv 8995  2c2 9337  4c4 9339  8c8 9343  ℤcz 9626  ↑cexp 10956

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 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4244  ax-sep 4247  ax-nul 4257  ax-pow 4309  ax-pr 4344  ax-un 4576  ax-setind 4682  ax-iinf 4733  ax-cnex 8263  ax-resscn 8264  ax-1cn 8265  ax-1re 8266  ax-icn 8267  ax-addcl 8268  ax-addrcl 8269  ax-mulcl 8270  ax-mulrcl 8271  ax-addcom 8272  ax-mulcom 8273  ax-addass 8274  ax-mulass 8275  ax-distr 8276  ax-i2m1 8277  ax-0lt1 8278  ax-1rid 8279  ax-0id 8280  ax-rnegex 8281  ax-precex 8282  ax-cnre 8283  ax-pre-ltirr 8284  ax-pre-ltwlin 8285  ax-pre-lttrn 8286  ax-pre-apti 8287  ax-pre-ltadd 8288  ax-pre-mulgt0 8289  ax-pre-mulext 8290

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3714  df-pr 3715  df-op 3717  df-uni 3934  df-int 3969  df-iun 4012  df-br 4129  df-opab 4191  df-mpt 4192  df-tr 4228  df-id 4436  df-po 4439  df-iso 4440  df-iord 4509  df-on 4511  df-ilim 4512  df-suc 4514  df-iom 4736  df-xp 4778  df-rel 4779  df-cnv 4780  df-co 4781  df-dm 4782  df-rn 4783  df-res 4784  df-ima 4785  df-iota 5335  df-fun 5377  df-fn 5378  df-f 5379  df-f1 5380  df-fo 5381  df-f1o 5382  df-fv 5383  df-riota 6031  df-ov 6081  df-oprab 6082  df-mpo 6083  df-1st 6367  df-2nd 6368  df-recs 6569  df-frec 6655  df-pnf 8355  df-mnf 8356  df-xr 8357  df-ltxr 8358  df-le 8359  df-sub 8492  df-neg 8493  df-reap 8896  df-ap 8903  df-div 8996  df-inn 9287  df-2 9345  df-3 9346  df-4 9347  df-5 9348  df-6 9349  df-7 9350  df-8 9351  df-n0 9546  df-z 9627  df-uz 9904  df-seqfrec 10866  df-exp 10957

This theorem is referenced by:  sqoddm1div8z  12634