Theorem basellem2 27064

Description: Lemma for basel 27072. Show that 𝑃 is a polynomial of degree 𝑀, and compute its coefficient function. (Contributed by Mario Carneiro, 30-Jul-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
basel.n	⊢ 𝑁 = ((2 · 𝑀) + 1)
basel.p	⊢ 𝑃 = (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))) · (𝑡↑𝑗)))

Assertion

Ref	Expression
basellem2	⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑃 ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (deg‘𝑃) = 𝑀 ∧ (coeff‘𝑃) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))))

Distinct variable groups:   𝑡,𝑗,𝑛,𝑀   𝑗,𝑁,𝑛,𝑡   𝑃,𝑛

Allowed substitution hints:   𝑃(𝑡,𝑗)

Proof of Theorem basellem2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		basel.p	. . 3 ⊢ 𝑃 = (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))) · (𝑡↑𝑗)))
2		ssidd 3938	. . . 4 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → ℂ ⊆ ℂ)
3		nnnn0 12436	. . . 4 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℕ0)
4		elfznn0 13566	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 ∈ (0...𝑀) → 𝑗 ∈ ℕ0)
5		oveq2 7365	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (2 · 𝑛) = (2 · 𝑗))
6	5	oveq2d 7373	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (𝑁C(2 · 𝑛)) = (𝑁C(2 · 𝑗)))
7		oveq2 7365	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (𝑀 − 𝑛) = (𝑀 − 𝑗))
8	7	oveq2d 7373	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → (-1↑(𝑀 − 𝑛)) = (-1↑(𝑀 − 𝑗)))
9	6, 8	oveq12d 7375	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑗 → ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))) = ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))))
10		eqid 2739	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛)))) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))
11		ovex 7390	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))) ∈ V
12	9, 10, 11	fvmpt 6936	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 ∈ ℕ0 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) = ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))))
13	4, 12	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 ∈ (0...𝑀) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) = ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))))
14	13	adantl 482	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) = ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))))
15		basel.n	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑁 = ((2 · 𝑀) + 1)
16		2nn 12246	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 2 ∈ ℕ
17		nnmulcl 12190	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (2 · 𝑀) ∈ ℕ)
18	16, 17	mpan 696	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ∈ ℕ)
19	18	peano2nnd 12183	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → ((2 · 𝑀) + 1) ∈ ℕ)
20	15, 19	eqeltrid 2843	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ)
21	20	nnnn0d 12490	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
22		2z 12551	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 2 ∈ ℤ
23		nn0z 12540	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → 𝑛 ∈ ℤ)
24		zmulcl 12568	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (2 · 𝑛) ∈ ℤ)
25	22, 23, 24	sylancr 593	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → (2 · 𝑛) ∈ ℤ)
26		bccl 14276	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ (2 · 𝑛) ∈ ℤ) → (𝑁C(2 · 𝑛)) ∈ ℕ0)
27	21, 25, 26	syl2an 602	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑁C(2 · 𝑛)) ∈ ℕ0)
28	27	nn0cnd 12492	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑁C(2 · 𝑛)) ∈ ℂ)
29		neg1cn 12136	. . . . . . . . 9 ⊢ -1 ∈ ℂ
30		neg1ne0 12138	. . . . . . . . 9 ⊢ -1 ≠ 0
31		nnz 12537	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℤ)
32		zsubcl 12561	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝑀 − 𝑛) ∈ ℤ)
33	31, 23, 32	syl2an 602	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑀 − 𝑛) ∈ ℤ)
34		expclz 14038	. . . . . . . . 9 ⊢ ((-1 ∈ ℂ ∧ -1 ≠ 0 ∧ (𝑀 − 𝑛) ∈ ℤ) → (-1↑(𝑀 − 𝑛)) ∈ ℂ)
35	29, 30, 33, 34	mp3an12i 1473	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (-1↑(𝑀 − 𝑛)) ∈ ℂ)
36	28, 35	mulcld 11157	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))) ∈ ℂ)
37	36	fmpttd 7057	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛)))):ℕ0⟶ℂ)
38		ffvelcdm 7023	. . . . . 6 ⊢ (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛)))):ℕ0⟶ℂ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) ∈ ℂ)
39	37, 4, 38	syl2an 602	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) ∈ ℂ)
40	14, 39	eqeltrrd 2840	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))) ∈ ℂ)
41	2, 3, 40	elplyd 26186	. . 3 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))) · (𝑡↑𝑗))) ∈ (Poly‘ℂ))
42	1, 41	eqeltrid 2843	. 2 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ (Poly‘ℂ))
43		nnre 12173	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ)
44		nn0re 12438	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ ℕ0 → 𝑗 ∈ ℝ)
45		ltnle 11217	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (𝑀 < 𝑗 ↔ ¬ 𝑗 ≤ 𝑀))
46	43, 44, 45	syl2an 602	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝑀 < 𝑗 ↔ ¬ 𝑗 ≤ 𝑀))
47	12	ad2antlr 733	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) = ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))))
48	21	ad2antrr 732	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑁 ∈ ℕ0)
49		nn0z 12540	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 ∈ ℕ0 → 𝑗 ∈ ℤ)
50	49	ad2antlr 733	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑗 ∈ ℤ)
51		zmulcl 12568	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (2 · 𝑗) ∈ ℤ)
52	22, 50, 51	sylancr 593	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 · 𝑗) ∈ ℤ)
53		ax-1cn 11088	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 1 ∈ ℂ
54	53	2timesi 12306	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (2 · 1) = (1 + 1)
55	54	oveq2i 7368	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((2 · 𝑀) + (2 · 1)) = ((2 · 𝑀) + (1 + 1))
56		2cnd 12251	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 2 ∈ ℂ)
57		nncn 12174	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℂ)
58	57	ad2antrr 732	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑀 ∈ ℂ)
59	53	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 1 ∈ ℂ)
60	56, 58, 59	adddid 11161	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 · (𝑀 + 1)) = ((2 · 𝑀) + (2 · 1)))
61	15	oveq1i 7367	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑁 + 1) = (((2 · 𝑀) + 1) + 1)
62	18	ad2antrr 732	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 · 𝑀) ∈ ℕ)
63	62	nncnd 12182	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 · 𝑀) ∈ ℂ)
64	63, 59, 59	addassd 11159	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (((2 · 𝑀) + 1) + 1) = ((2 · 𝑀) + (1 + 1)))
65	61, 64	eqtrid 2786	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (𝑁 + 1) = ((2 · 𝑀) + (1 + 1)))
66	55, 60, 65	3eqtr4a 2800	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 · (𝑀 + 1)) = (𝑁 + 1))
67		zltp1le 12569	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (𝑀 < 𝑗 ↔ (𝑀 + 1) ≤ 𝑗))
68	31, 49, 67	syl2an 602	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝑀 < 𝑗 ↔ (𝑀 + 1) ≤ 𝑗))
69	68	biimpa 477	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (𝑀 + 1) ≤ 𝑗)
70	43	ad2antrr 732	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑀 ∈ ℝ)
71		peano2re 11311	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑀 ∈ ℝ → (𝑀 + 1) ∈ ℝ)
72	70, 71	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (𝑀 + 1) ∈ ℝ)
73	44	ad2antlr 733	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑗 ∈ ℝ)
74		2re 12247	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ 2 ∈ ℝ
75		2pos 12276	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ 0 < 2
76	74, 75	pm3.2i 471	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)
77	76	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2))
78		lemul2 12000	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑀 + 1) ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)) → ((𝑀 + 1) ≤ 𝑗 ↔ (2 · (𝑀 + 1)) ≤ (2 · 𝑗)))
79	72, 73, 77, 78	syl3anc 1379	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → ((𝑀 + 1) ≤ 𝑗 ↔ (2 · (𝑀 + 1)) ≤ (2 · 𝑗)))
80	69, 79	mpbid 233	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (2 · (𝑀 + 1)) ≤ (2 · 𝑗))
81	66, 80	eqbrtrrd 5097	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (𝑁 + 1) ≤ (2 · 𝑗))
82	20	nnzd 12542	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
83	82	ad2antrr 732	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑁 ∈ ℤ)
84		zltp1le 12569	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (2 · 𝑗) ∈ ℤ) → (𝑁 < (2 · 𝑗) ↔ (𝑁 + 1) ≤ (2 · 𝑗)))
85	83, 52, 84	syl2anc 590	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (𝑁 < (2 · 𝑗) ↔ (𝑁 + 1) ≤ (2 · 𝑗)))
86	81, 85	mpbird 258	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → 𝑁 < (2 · 𝑗))
87	86	olcd 880	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → ((2 · 𝑗) < 0 ∨ 𝑁 < (2 · 𝑗)))
88		bcval4 14261	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ (2 · 𝑗) ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑗) < 0 ∨ 𝑁 < (2 · 𝑗))) → (𝑁C(2 · 𝑗)) = 0)
89	48, 52, 87, 88	syl3anc 1379	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (𝑁C(2 · 𝑗)) = 0)
90	89	oveq1d 7372	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → ((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))) = (0 · (-1↑(𝑀 − 𝑗))))
91		zsubcl 12561	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (𝑀 − 𝑗) ∈ ℤ)
92	31, 49, 91	syl2an 602	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝑀 − 𝑗) ∈ ℤ)
93		expclz 14038	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((-1 ∈ ℂ ∧ -1 ≠ 0 ∧ (𝑀 − 𝑗) ∈ ℤ) → (-1↑(𝑀 − 𝑗)) ∈ ℂ)
94	29, 30, 92, 93	mp3an12i 1473	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (-1↑(𝑀 − 𝑗)) ∈ ℂ)
95	94	adantr 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (-1↑(𝑀 − 𝑗)) ∈ ℂ)
96	95	mul02d 11336	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → (0 · (-1↑(𝑀 − 𝑗))) = 0)
97	47, 90, 96	3eqtrd 2778	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) ∧ 𝑀 < 𝑗) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) = 0)
98	97	ex 413	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (𝑀 < 𝑗 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) = 0))
99	46, 98	sylbird 261	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (¬ 𝑗 ≤ 𝑀 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) = 0))
100	99	necon1ad 2951	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) ≠ 0 → 𝑗 ≤ 𝑀))
101	100	ralrimiva 3131	. . . 4 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → ∀𝑗 ∈ ℕ0 (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) ≠ 0 → 𝑗 ≤ 𝑀))
102		plyco0 26176	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛)))):ℕ0⟶ℂ) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛)))) “ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) = {0} ↔ ∀𝑗 ∈ ℕ0 (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) ≠ 0 → 𝑗 ≤ 𝑀)))
103	3, 37, 102	syl2anc 590	. . . 4 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛)))) “ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) = {0} ↔ ∀𝑗 ∈ ℕ0 (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) ≠ 0 → 𝑗 ≤ 𝑀)))
104	101, 103	mpbird 258	. . 3 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛)))) “ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) = {0})
105	13	oveq1d 7372	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 ∈ (0...𝑀) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) · (𝑡↑𝑗)) = (((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))) · (𝑡↑𝑗)))
106	105	sumeq2i 15652	. . . . . 6 ⊢ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) · (𝑡↑𝑗)) = Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))) · (𝑡↑𝑗))
107	106	mpteq2i 5169	. . . . 5 ⊢ (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) · (𝑡↑𝑗))) = (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑁C(2 · 𝑗)) · (-1↑(𝑀 − 𝑗))) · (𝑡↑𝑗)))
108	1, 107	eqtr4i 2765	. . . 4 ⊢ 𝑃 = (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) · (𝑡↑𝑗)))
109	108	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → 𝑃 = (𝑡 ∈ ℂ ↦ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑗) · (𝑡↑𝑗))))
110		oveq2 7365	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑀 → (2 · 𝑛) = (2 · 𝑀))
111	110	oveq2d 7373	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑀 → (𝑁C(2 · 𝑛)) = (𝑁C(2 · 𝑀)))
112		oveq2 7365	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑀 → (𝑀 − 𝑛) = (𝑀 − 𝑀))
113	112	oveq2d 7373	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑀 → (-1↑(𝑀 − 𝑛)) = (-1↑(𝑀 − 𝑀)))
114	111, 113	oveq12d 7375	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑀 → ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))) = ((𝑁C(2 · 𝑀)) · (-1↑(𝑀 − 𝑀))))
115		ovex 7390	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁C(2 · 𝑀)) · (-1↑(𝑀 − 𝑀))) ∈ V
116	114, 10, 115	fvmpt 6936	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ0 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑀) = ((𝑁C(2 · 𝑀)) · (-1↑(𝑀 − 𝑀))))
117	3, 116	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑀) = ((𝑁C(2 · 𝑀)) · (-1↑(𝑀 − 𝑀))))
118	57	subidd 11485	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀 − 𝑀) = 0)
119	118	oveq2d 7373	. . . . . . 7 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (-1↑(𝑀 − 𝑀)) = (-1↑0))
120		exp0 14019	. . . . . . . 8 ⊢ (-1 ∈ ℂ → (-1↑0) = 1)
121	29, 120	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ (-1↑0) = 1
122	119, 121	eqtrdi 2790	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (-1↑(𝑀 − 𝑀)) = 1)
123	122	oveq2d 7373	. . . . 5 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑁C(2 · 𝑀)) · (-1↑(𝑀 − 𝑀))) = ((𝑁C(2 · 𝑀)) · 1))
124	18	nnred 12181	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ∈ ℝ)
125	124	lep1d 12079	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ≤ ((2 · 𝑀) + 1))
126	125, 15	breqtrrdi 5115	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ≤ 𝑁)
127	18	nnnn0d 12490	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ∈ ℕ0)
128		nn0uz 12818	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
129	127, 128	eleqtrdi 2849	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ∈ (ℤ≥‘0))
130		elfz5 13462	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((2 · 𝑀) ∈ (ℤ≥‘0) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑀) ∈ (0...𝑁) ↔ (2 · 𝑀) ≤ 𝑁))
131	129, 82, 130	syl2anc 590	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → ((2 · 𝑀) ∈ (0...𝑁) ↔ (2 · 𝑀) ≤ 𝑁))
132	126, 131	mpbird 258	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (2 · 𝑀) ∈ (0...𝑁))
133		bccl2 14277	. . . . . . . 8 ⊢ ((2 · 𝑀) ∈ (0...𝑁) → (𝑁C(2 · 𝑀)) ∈ ℕ)
134	132, 133	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑁C(2 · 𝑀)) ∈ ℕ)
135	134	nncnd 12182	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑁C(2 · 𝑀)) ∈ ℂ)
136	135	mulridd 11154	. . . . 5 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑁C(2 · 𝑀)) · 1) = (𝑁C(2 · 𝑀)))
137	117, 123, 136	3eqtrd 2778	. . . 4 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑀) = (𝑁C(2 · 𝑀)))
138	134	nnne0d 12219	. . . 4 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑁C(2 · 𝑀)) ≠ 0)
139	137, 138	eqnetrd 3001	. . 3 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))‘𝑀) ≠ 0)
140	42, 3, 37, 104, 109, 139	dgreq 26228	. 2 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (deg‘𝑃) = 𝑀)
141	42, 3, 37, 104, 109	coeeq 26211	. 2 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (coeff‘𝑃) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛)))))
142	42, 140, 141	3jca 1134	1 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → (𝑃 ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (deg‘𝑃) = 𝑀 ∧ (coeff‘𝑃) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑁C(2 · 𝑛)) · (-1↑(𝑀 − 𝑛))))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 207   ∧ wa 396   ∨ wo 853   ∧ w3a 1092   = wceq 1547   ∈ wcel 2119   ≠ wne 2934  ∀wral 3053  {csn 4556   class class class wbr 5073   ↦ cmpt 5154   “ cima 5622  ⟶wf 6482  ‘cfv 6486  (class class class)co 7357  ℂcc 11028  ℝcr 11029  0cc0 11030  1c1 11031   + caddc 11033   · cmul 11035   < clt 11171   ≤ cle 11172   − cmin 11369  -cneg 11370  ℕcn 12166  2c2 12228  ℕ₀cn0 12429  ℤcz 12516  ℤ_≥cuz 12780  ...cfz 13453  ↑cexp 14015  Ccbc 14256  Σcsu 15640  Polycply 26168  coeffccoe 26170  degcdgr 26171

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2711  ax-rep 5200  ax-sep 5219  ax-nul 5229  ax-pow 5295  ax-pr 5363  ax-un 7679  ax-inf2 9554  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107  ax-pre-sup 11108

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2718  df-cleq 2731  df-clel 2814  df-nfc 2888  df-ne 2935  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3064  df-rmo 3344  df-reu 3345  df-rab 3392  df-v 3433  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3903  df-nul 4263  df-if 4456  df-pw 4532  df-sn 4557  df-pr 4559  df-op 4563  df-uni 4840  df-int 4879  df-iun 4924  df-br 5074  df-opab 5136  df-mpt 5155  df-tr 5181  df-id 5514  df-eprel 5519  df-po 5527  df-so 5528  df-fr 5572  df-se 5573  df-we 5574  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-pred 6253  df-ord 6314  df-on 6315  df-lim 6316  df-suc 6317  df-iota 6442  df-fun 6488  df-fn 6489  df-f 6490  df-f1 6491  df-fo 6492  df-f1o 6493  df-fv 6494  df-isom 6495  df-riota 7314  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-of 7621  df-om 7808  df-1st 7932  df-2nd 7933  df-frecs 8222  df-wrecs 8253  df-recs 8302  df-rdg 8340  df-1o 8396  df-er 8634  df-map 8766  df-pm 8767  df-en 8885  df-dom 8886  df-sdom 8887  df-fin 8888  df-sup 9346  df-inf 9347  df-oi 9416  df-card 9855  df-pnf 11173  df-mnf 11174  df-xr 11175  df-ltxr 11176  df-le 11177  df-sub 11371  df-neg 11372  df-div 11800  df-nn 12167  df-2 12236  df-3 12237  df-n0 12430  df-z 12517  df-uz 12781  df-rp 12935  df-fz 13454  df-fzo 13601  df-fl 13743  df-seq 13956  df-exp 14016  df-fac 14228  df-bc 14257  df-hash 14285  df-cj 15053  df-re 15054  df-im 15055  df-sqrt 15189  df-abs 15190  df-clim 15442  df-rlim 15443  df-sum 15641  df-0p 25656  df-ply 26172  df-coe 26174  df-dgr 26175

This theorem is referenced by:  basellem4  27066  basellem5  27067