Theorem sqoddm1div8 10597

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 5843	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1) → (𝑀↑2) = (((2 · 𝑁) + 1)↑2))
2		2z 9210	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ ℤ
3	2	a1i 9	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 2 ∈ ℤ)
4		id 19	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℤ)
5	3, 4	zmulcld 9310	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (2 · 𝑁) ∈ ℤ)
6	5	zcnd 9305	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
7		binom21 10556	. . . . . . 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 2219	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (𝑀↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
10	9	oveq1d 5851	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → ((𝑀↑2) − 1) = (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) − 1))
11		2cnd 8921	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 2 ∈ ℂ)
12		zcn 9187	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℂ)
13	11, 12	sqmuld 10589	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((2 · 𝑁)↑2) = ((2↑2) · (𝑁↑2)))
14		sq2 10540	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (2↑2) = 4
15	14	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (2↑2) = 4)
16	15	oveq1d 5851	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((2↑2) · (𝑁↑2)) = (4 · (𝑁↑2)))
17	13, 16	eqtrd 2197	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((2 · 𝑁)↑2) = (4 · (𝑁↑2)))
18		mulass 7875	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → ((2 · 2) · 𝑁) = (2 · (2 · 𝑁)))
19	18	eqcomd 2170	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → (2 · (2 · 𝑁)) = ((2 · 2) · 𝑁))
20	11, 11, 12, 19	syl3anc 1227	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (2 · (2 · 𝑁)) = ((2 · 2) · 𝑁))
21		2t2e4 9002	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (2 · 2) = 4
22	21	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (2 · 2) = 4)
23	22	oveq1d 5851	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((2 · 2) · 𝑁) = (4 · 𝑁))
24	20, 23	eqtrd 2197	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (2 · (2 · 𝑁)) = (4 · 𝑁))
25	17, 24	oveq12d 5854	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
26	25	oveq1d 5851	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) = (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) + 1))
27	26	oveq1d 5851	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) − 1) = ((((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) + 1) − 1))
28		4z 9212	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 4 ∈ ℤ
29	28	a1i 9	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 4 ∈ ℤ)
30		zsqcl 10515	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁↑2) ∈ ℤ)
31	29, 30	zmulcld 9310	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (4 · (𝑁↑2)) ∈ ℤ)
32	31	zcnd 9305	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (4 · (𝑁↑2)) ∈ ℂ)
33	29, 4	zmulcld 9310	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (4 · 𝑁) ∈ ℤ)
34	33	zcnd 9305	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (4 · 𝑁) ∈ ℂ)
35	32, 34	addcld 7909	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) ∈ ℂ)
36		pncan1 8266	. . . . . . 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 2197	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
39	38	adantr 274	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
40	10, 39	eqtrd 2197	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → ((𝑀↑2) − 1) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
41	40	oveq1d 5851	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((𝑀↑2) − 1) / 8) = (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) / 8))
42		4cn 8926	. . . . . . 7 ⊢ 4 ∈ ℂ
43	42	a1i 9	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 4 ∈ ℂ)
44	30	zcnd 9305	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁↑2) ∈ ℂ)
45	43, 44, 12	adddid 7914	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
46	45	eqcomd 2170	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) = (4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)))
47	46	oveq1d 5851	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) / 8) = ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8))
48	47	adantr 274	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)) / 8) = ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8))
49		4t2e8 9006	. . . . . . 7 ⊢ (4 · 2) = 8
50	49	a1i 9	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (4 · 2) = 8)
51	50	eqcomd 2170	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 8 = (4 · 2))
52	51	oveq2d 5852	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8) = ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / (4 · 2)))
53	30, 4	zaddcld 9308	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁↑2) + 𝑁) ∈ ℤ)
54	53	zcnd 9305	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁↑2) + 𝑁) ∈ ℂ)
55		2ap0 8941	. . . . . 6 ⊢ 2 # 0
56	55	a1i 9	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 2 # 0)
57		4ap0 8947	. . . . . 6 ⊢ 4 # 0
58	57	a1i 9	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 4 # 0)
59	54, 11, 43, 56, 58	divcanap5d 8704	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / (4 · 2)) = (((𝑁↑2) + 𝑁) / 2))
60	12	sqvald 10574	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁↑2) = (𝑁 · 𝑁))
61	60	oveq1d 5851	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁↑2) + 𝑁) = ((𝑁 · 𝑁) + 𝑁))
62	12	mulid1d 7907	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 · 1) = 𝑁)
63	62	eqcomd 2170	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 = (𝑁 · 1))
64	63	oveq2d 5852	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁 · 𝑁) + 𝑁) = ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)))
65		1cnd 7906	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 1 ∈ ℂ)
66		adddi 7876	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝑁 · (𝑁 + 1)) = ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)))
67	66	eqcomd 2170	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)) = (𝑁 · (𝑁 + 1)))
68	12, 12, 65, 67	syl3anc 1227	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)) = (𝑁 · (𝑁 + 1)))
69	61, 64, 68	3eqtrd 2201	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝑁↑2) + 𝑁) = (𝑁 · (𝑁 + 1)))
70	69	oveq1d 5851	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (((𝑁↑2) + 𝑁) / 2) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))
71	52, 59, 70	3eqtrd 2201	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))
72	71	adantr 274	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → ((4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) / 8) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))
73	41, 48, 72	3eqtrd 2201	1 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 = ((2 · 𝑁) + 1)) → (((𝑀↑2) − 1) / 8) = ((𝑁 · (𝑁 + 1)) / 2))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ∧ w3a 967   = wceq 1342   ∈ wcel 2135   class class class wbr 3976  (class class class)co 5836  ℂcc 7742  0cc0 7744  1c1 7745   + caddc 7747   · cmul 7749   − cmin 8060   # cap 8470   / cdiv 8559  2c2 8899  4c4 8901  8c8 8905  ℤcz 9182  ↑cexp 10444

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 1434  ax-7 1435  ax-gen 1436  ax-ie1 1480  ax-ie2 1481  ax-8 1491  ax-10 1492  ax-11 1493  ax-i12 1494  ax-bndl 1496  ax-4 1497  ax-17 1513  ax-i9 1517  ax-ial 1521  ax-i5r 1522  ax-13 2137  ax-14 2138  ax-ext 2146  ax-coll 4091  ax-sep 4094  ax-nul 4102  ax-pow 4147  ax-pr 4181  ax-un 4405  ax-setind 4508  ax-iinf 4559  ax-cnex 7835  ax-resscn 7836  ax-1cn 7837  ax-1re 7838  ax-icn 7839  ax-addcl 7840  ax-addrcl 7841  ax-mulcl 7842  ax-mulrcl 7843  ax-addcom 7844  ax-mulcom 7845  ax-addass 7846  ax-mulass 7847  ax-distr 7848  ax-i2m1 7849  ax-0lt1 7850  ax-1rid 7851  ax-0id 7852  ax-rnegex 7853  ax-precex 7854  ax-cnre 7855  ax-pre-ltirr 7856  ax-pre-ltwlin 7857  ax-pre-lttrn 7858  ax-pre-apti 7859  ax-pre-ltadd 7860  ax-pre-mulgt0 7861  ax-pre-mulext 7862

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 825  df-3or 968  df-3an 969  df-tru 1345  df-fal 1348  df-nf 1448  df-sb 1750  df-eu 2016  df-mo 2017  df-clab 2151  df-cleq 2157  df-clel 2160  df-nfc 2295  df-ne 2335  df-nel 2430  df-ral 2447  df-rex 2448  df-reu 2449  df-rmo 2450  df-rab 2451  df-v 2723  df-sbc 2947  df-csb 3041  df-dif 3113  df-un 3115  df-in 3117  df-ss 3124  df-nul 3405  df-if 3516  df-pw 3555  df-sn 3576  df-pr 3577  df-op 3579  df-uni 3784  df-int 3819  df-iun 3862  df-br 3977  df-opab 4038  df-mpt 4039  df-tr 4075  df-id 4265  df-po 4268  df-iso 4269  df-iord 4338  df-on 4340  df-ilim 4341  df-suc 4343  df-iom 4562  df-xp 4604  df-rel 4605  df-cnv 4606  df-co 4607  df-dm 4608  df-rn 4609  df-res 4610  df-ima 4611  df-iota 5147  df-fun 5184  df-fn 5185  df-f 5186  df-f1 5187  df-fo 5188  df-f1o 5189  df-fv 5190  df-riota 5792  df-ov 5839  df-oprab 5840  df-mpo 5841  df-1st 6100  df-2nd 6101  df-recs 6264  df-frec 6350  df-pnf 7926  df-mnf 7927  df-xr 7928  df-ltxr 7929  df-le 7930  df-sub 8062  df-neg 8063  df-reap 8464  df-ap 8471  df-div 8560  df-inn 8849  df-2 8907  df-3 8908  df-4 8909  df-5 8910  df-6 8911  df-7 8912  df-8 8913  df-n0 9106  df-z 9183  df-uz 9458  df-seqfrec 10371  df-exp 10445

This theorem is referenced by:  sqoddm1div8z  11808