Theorem 1sgm2ppw 27584

Description: The sum of the divisors of 2↑(𝑁 − 1). (Contributed by Mario Carneiro, 17-May-2016.)

Assertion

Ref	Expression
1sgm2ppw	⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 σ (2↑(𝑁 − 1))) = ((2↑𝑁) − 1))

Proof of Theorem 1sgm2ppw

Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ax-1cn 11297	. . 3 ⊢ 1 ∈ ℂ
2		2prm 16911	. . 3 ⊢ 2 ∈ ℙ
3		nnm1nn0 12687	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) ∈ ℕ0)
4		sgmppw 27581	. . 3 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℙ ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ0) → (1 σ (2↑(𝑁 − 1))) = Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((2↑𝑐1)↑𝑘))
5	1, 2, 3, 4	mp3an12i 1495	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 σ (2↑(𝑁 − 1))) = Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((2↑𝑐1)↑𝑘))
6		2cn 12458	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℂ
7		cxp1 27056	. . . . . 6 ⊢ (2 ∈ ℂ → (2↑𝑐1) = 2)
8	6, 7	mp1i 14	. . . . 5 ⊢ (𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1)) → (2↑𝑐1) = 2)
9	8	oveq1d 7466	. . . 4 ⊢ (𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1)) → ((2↑𝑐1)↑𝑘) = (2↑𝑘))
10	9	sumeq2i 15909	. . 3 ⊢ Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((2↑𝑐1)↑𝑘) = Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(2↑𝑘)
11	6	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
12		1ne2 12593	. . . . . 6 ⊢ 1 ≠ 2
13	12	necomi 3013	. . . . 5 ⊢ 2 ≠ 1
14	13	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ≠ 1)
15		nnnn0 12653	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
16	11, 14, 15	geoser 16080	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(2↑𝑘) = ((1 − (2↑𝑁)) / (1 − 2)))
17	10, 16	eqtrid 2810	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((2↑𝑐1)↑𝑘) = ((1 − (2↑𝑁)) / (1 − 2)))
18		2nn 12456	. . . . . . 7 ⊢ 2 ∈ ℕ
19		nnexpcl 14257	. . . . . . 7 ⊢ ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (2↑𝑁) ∈ ℕ)
20	18, 15, 19	sylancr 599	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2↑𝑁) ∈ ℕ)
21	20	nncnd 12391	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2↑𝑁) ∈ ℂ)
22		subcl 11595	. . . . 5 ⊢ (((2↑𝑁) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((2↑𝑁) − 1) ∈ ℂ)
23	21, 1, 22	sylancl 598	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2↑𝑁) − 1) ∈ ℂ)
24	1	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈ ℂ)
25		ax-1ne0 11308	. . . . 5 ⊢ 1 ≠ 0
26	25	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ≠ 0)
27	23, 24, 26	div2negd 12148	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ( -((2↑𝑁) − 1) / -1) = (((2↑𝑁) − 1) / 1))
28		negsubdi2 11656	. . . . 5 ⊢ (((2↑𝑁) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → -((2↑𝑁) − 1) = (1 − (2↑𝑁)))
29	21, 1, 28	sylancl 598	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → -((2↑𝑁) − 1) = (1 − (2↑𝑁)))
30		df-neg 11583	. . . . . 6 ⊢ -1 = (0 − 1)
31		0cn 11337	. . . . . . 7 ⊢ 0 ∈ ℂ
32		pnpcan 11636	. . . . . . 7 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ 0 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((1 + 0) − (1 + 1)) = (0 − 1))
33	1, 31, 1, 32	mp3an 1491	. . . . . 6 ⊢ ((1 + 0) − (1 + 1)) = (0 − 1)
34		1p0e1 12505	. . . . . . 7 ⊢ (1 + 0) = 1
35		1p1e2 12506	. . . . . . 7 ⊢ (1 + 1) = 2
36	34, 35	oveq12i 7463	. . . . . 6 ⊢ ((1 + 0) − (1 + 1)) = (1 − 2)
37	30, 33, 36	3eqtr2i 2792	. . . . 5 ⊢ -1 = (1 − 2)
38	37	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → -1 = (1 − 2))
39	29, 38	oveq12d 7469	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ( -((2↑𝑁) − 1) / -1) = ((1 − (2↑𝑁)) / (1 − 2)))
40	23	div1d 12125	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((2↑𝑁) − 1) / 1) = ((2↑𝑁) − 1))
41	27, 39, 40	3eqtr3d 2806	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 − (2↑𝑁)) / (1 − 2)) = ((2↑𝑁) − 1))
42	5, 17, 41	3eqtrd 2802	1 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 σ (2↑(𝑁 − 1))) = ((2↑𝑁) − 1))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  (class class class)co 7451  ℂcc 11237  0cc0 11239  1c1 11240   + caddc 11242   − cmin 11580   -cneg 11581   / cdiv 12013  ℕcn 12375  2c2 12437  ℕ₀cn0 12646  ...cfz 13679  ↑cexp 14244  Σcsu 15897  ℙcprime 16890  ↑_𝑐ccxp 26940   σ csgm 27480

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-inf2 9679  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316  ax-pre-sup 11317  ax-addf 11318

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-isom 6575  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-of 7725  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-supp 8215  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-2o 8515  df-er 8755  df-map 8887  df-pm 8888  df-ixp 8964  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-fsupp 9392  df-fi 9440  df-sup 9471  df-inf 9472  df-oi 9541  df-card 10057  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-div 12014  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-4 12447  df-5 12448  df-6 12449  df-7 12450  df-8 12451  df-9 12452  df-n0 12647  df-z 12734  df-dec 12855  df-uz 13006  df-q 13116  df-rp 13161  df-xneg 13281  df-xadd 13282  df-xmul 13283  df-ioo 13520  df-ioc 13521  df-ico 13522  df-icc 13523  df-fz 13680  df-fzo 13829  df-fl 13972  df-mod 14050  df-seq 14185  df-exp 14245  df-fac 14459  df-bc 14488  df-hash 14516  df-shft 15263  df-cj 15309  df-re 15310  df-im 15311  df-sqrt 15445  df-abs 15446  df-limsup 15682  df-clim 15699  df-rlim 15700  df-sum 15898  df-ef 16277  df-sin 16279  df-cos 16280  df-pi 16282  df-dvds 16467  df-gcd 16709  df-prm 16891  df-pc 17059  df-struct 17369  df-sets 17386  df-slot 17404  df-ndx 17416  df-base 17432  df-ress 17453  df-plusg 17486  df-mulr 17487  df-starv 17488  df-sca 17489  df-vsca 17490  df-ip 17491  df-tset 17492  df-ple 17493  df-ds 17495  df-unif 17496  df-hom 17497  df-cco 17498  df-euf 17499  df-rest 17643  df-topn 17644  df-0g 17662  df-gsum 17663  df-topgen 17664  df-pt 17665  df-prds 17668  df-xrs 17724  df-qtop 17729  df-imas 17730  df-xps 17732  df-mre 17806  df-mrc 17807  df-acs 17809  df-mgm 18866  df-sgrp 18958  df-mnd 18974  df-submnd 19029  df-mulg 19328  df-cntz 19582  df-cmn 20047  df-psmet 21721  df-xmet 21722  df-met 21723  df-bl 21724  df-mopn 21725  df-fbas 21726  df-fg 21727  df-cnfld 21730  df-top 23267  df-topon 23284  df-topsp 23306  df-bases 23319  df-cld 23392  df-ntr 23393  df-cls 23394  df-nei 23471  df-lp 23509  df-perf 23510  df-cn 23600  df-cnp 23601  df-haus 23688  df-tx 23936  df-hmeo 24129  df-fil 24220  df-fm 24312  df-flim 24313  df-flf 24314  df-xms 24694  df-ms 24695  df-tms 24696  df-cncf 25254  df-limc 26241  df-dv 26242  df-log 26941  df-cxp 26942  df-sgm 27486

This theorem is used by:  perfect1  27612  perfectlem1  27613  perfectlem2  27614  perfectALTVlem1  49092  perfectALTVlem2  49093