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Theorem bcval5 13309
Description: Write out the top and bottom parts of the binomial coefficient (𝑁C𝐾) = (𝑁 · (𝑁 − 1) · ... · ((𝑁𝐾) + 1)) / 𝐾! explicitly. In this form, it is valid even for 𝑁 < 𝐾, although it is no longer valid for nonpositive 𝐾. (Contributed by Mario Carneiro, 22-May-2014.)
Assertion
Ref Expression
bcval5 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) → (𝑁C𝐾) = ((seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁) / (!‘𝐾)))

Proof of Theorem bcval5
Dummy variables 𝑥 𝑘 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 bcval2 13296 . . . 4 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁C𝐾) = ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))))
21adantl 473 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁C𝐾) = ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))))
3 mulcl 10273 . . . . . . . . 9 ((𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (𝑘 · 𝑥) ∈ ℂ)
43adantl 473 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) ∧ (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ)) → (𝑘 · 𝑥) ∈ ℂ)
5 mulass 10277 . . . . . . . . 9 ((𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → ((𝑘 · 𝑥) · 𝑦) = (𝑘 · (𝑥 · 𝑦)))
65adantl 473 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) ∧ (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ)) → ((𝑘 · 𝑥) · 𝑦) = (𝑘 · (𝑥 · 𝑦)))
7 simplr 785 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝐾 ∈ ℕ)
8 elfzuz3 12546 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝑁 ∈ (ℤ𝐾))
98adantl 473 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ (ℤ𝐾))
10 eluznn 11959 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐾 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ𝐾)) → 𝑁 ∈ ℕ)
117, 9, 10syl2anc 579 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ)
1211adantrr 708 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → 𝑁 ∈ ℕ)
13 simplr 785 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → 𝐾 ∈ ℕ)
14 nnre 11282 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ)
15 nnrp 12041 . . . . . . . . . . . 12 (𝐾 ∈ ℕ → 𝐾 ∈ ℝ+)
16 ltsubrp 12064 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐾 ∈ ℝ+) → (𝑁𝐾) < 𝑁)
1714, 15, 16syl2an 589 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → (𝑁𝐾) < 𝑁)
1812, 13, 17syl2anc 579 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → (𝑁𝐾) < 𝑁)
1912nnzd 11728 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → 𝑁 ∈ ℤ)
20 nnz 11646 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐾 ∈ ℕ → 𝐾 ∈ ℤ)
2120ad2antlr 718 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → 𝐾 ∈ ℤ)
2219, 21zsubcld 11734 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → (𝑁𝐾) ∈ ℤ)
23 zltp1le 11674 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁𝐾) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑁𝐾) < 𝑁 ↔ ((𝑁𝐾) + 1) ≤ 𝑁))
2422, 19, 23syl2anc 579 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → ((𝑁𝐾) < 𝑁 ↔ ((𝑁𝐾) + 1) ≤ 𝑁))
2518, 24mpbid 223 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → ((𝑁𝐾) + 1) ≤ 𝑁)
2622peano2zd 11732 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → ((𝑁𝐾) + 1) ∈ ℤ)
27 eluz 11900 . . . . . . . . . 10 ((((𝑁𝐾) + 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑁 ∈ (ℤ‘((𝑁𝐾) + 1)) ↔ ((𝑁𝐾) + 1) ≤ 𝑁))
2826, 19, 27syl2anc 579 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → (𝑁 ∈ (ℤ‘((𝑁𝐾) + 1)) ↔ ((𝑁𝐾) + 1) ≤ 𝑁))
2925, 28mpbird 248 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → 𝑁 ∈ (ℤ‘((𝑁𝐾) + 1)))
30 simprr 789 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → (𝑁𝐾) ∈ ℕ)
31 nnuz 11923 . . . . . . . . 9 ℕ = (ℤ‘1)
3230, 31syl6eleq 2854 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → (𝑁𝐾) ∈ (ℤ‘1))
33 fvi 6444 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → ( I ‘𝑘) = 𝑘)
34 elfzelz 12549 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 ∈ ℤ)
3534zcnd 11730 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 ∈ ℂ)
3633, 35eqeltrd 2844 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (1...𝑁) → ( I ‘𝑘) ∈ ℂ)
3736adantl 473 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ( I ‘𝑘) ∈ ℂ)
384, 6, 29, 32, 37seqsplit 13041 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → (seq1( · , I )‘𝑁) = ((seq1( · , I )‘(𝑁𝐾)) · (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁)))
39 facnn 13266 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (!‘𝑁) = (seq1( · , I )‘𝑁))
4012, 39syl 17 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → (!‘𝑁) = (seq1( · , I )‘𝑁))
41 facnn 13266 . . . . . . . . 9 ((𝑁𝐾) ∈ ℕ → (!‘(𝑁𝐾)) = (seq1( · , I )‘(𝑁𝐾)))
4230, 41syl 17 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → (!‘(𝑁𝐾)) = (seq1( · , I )‘(𝑁𝐾)))
4342oveq1d 6857 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → ((!‘(𝑁𝐾)) · (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁)) = ((seq1( · , I )‘(𝑁𝐾)) · (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁)))
4438, 40, 433eqtr4d 2809 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ (𝐾 ∈ (0...𝑁) ∧ (𝑁𝐾) ∈ ℕ)) → (!‘𝑁) = ((!‘(𝑁𝐾)) · (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁)))
4544expr 448 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁𝐾) ∈ ℕ → (!‘𝑁) = ((!‘(𝑁𝐾)) · (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁))))
46 simpll 783 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ0)
47 faccl 13274 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ0 → (!‘𝑁) ∈ ℕ)
48 nncn 11283 . . . . . . . . 9 ((!‘𝑁) ∈ ℕ → (!‘𝑁) ∈ ℂ)
4946, 47, 483syl 18 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) ∈ ℂ)
5049mulid2d 10312 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (1 · (!‘𝑁)) = (!‘𝑁))
5111, 39syl 17 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) = (seq1( · , I )‘𝑁))
5251oveq2d 6858 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (1 · (!‘𝑁)) = (1 · (seq1( · , I )‘𝑁)))
5350, 52eqtr3d 2801 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) = (1 · (seq1( · , I )‘𝑁)))
54 fveq2 6375 . . . . . . . . 9 ((𝑁𝐾) = 0 → (!‘(𝑁𝐾)) = (!‘0))
55 fac0 13267 . . . . . . . . 9 (!‘0) = 1
5654, 55syl6eq 2815 . . . . . . . 8 ((𝑁𝐾) = 0 → (!‘(𝑁𝐾)) = 1)
57 oveq1 6849 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁𝐾) = 0 → ((𝑁𝐾) + 1) = (0 + 1))
58 0p1e1 11401 . . . . . . . . . . 11 (0 + 1) = 1
5957, 58syl6eq 2815 . . . . . . . . . 10 ((𝑁𝐾) = 0 → ((𝑁𝐾) + 1) = 1)
6059seqeq1d 13014 . . . . . . . . 9 ((𝑁𝐾) = 0 → seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I ) = seq1( · , I ))
6160fveq1d 6377 . . . . . . . 8 ((𝑁𝐾) = 0 → (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁) = (seq1( · , I )‘𝑁))
6256, 61oveq12d 6860 . . . . . . 7 ((𝑁𝐾) = 0 → ((!‘(𝑁𝐾)) · (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁)) = (1 · (seq1( · , I )‘𝑁)))
6362eqeq2d 2775 . . . . . 6 ((𝑁𝐾) = 0 → ((!‘𝑁) = ((!‘(𝑁𝐾)) · (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁)) ↔ (!‘𝑁) = (1 · (seq1( · , I )‘𝑁))))
6453, 63syl5ibrcom 238 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁𝐾) = 0 → (!‘𝑁) = ((!‘(𝑁𝐾)) · (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁))))
65 fznn0sub 12580 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁𝐾) ∈ ℕ0)
6665adantl 473 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁𝐾) ∈ ℕ0)
67 elnn0 11540 . . . . . 6 ((𝑁𝐾) ∈ ℕ0 ↔ ((𝑁𝐾) ∈ ℕ ∨ (𝑁𝐾) = 0))
6866, 67sylib 209 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁𝐾) ∈ ℕ ∨ (𝑁𝐾) = 0))
6945, 64, 68mpjaod 886 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) = ((!‘(𝑁𝐾)) · (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁)))
7069oveq1d 6857 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))) = (((!‘(𝑁𝐾)) · (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁)) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))))
71 eqid 2765 . . . . . 6 (ℤ‘((𝑁𝐾) + 1)) = (ℤ‘((𝑁𝐾) + 1))
72 nn0z 11647 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℤ)
73 zsubcl 11666 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝑁𝐾) ∈ ℤ)
7472, 20, 73syl2an 589 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) → (𝑁𝐾) ∈ ℤ)
7574peano2zd 11732 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) → ((𝑁𝐾) + 1) ∈ ℤ)
7675adantr 472 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁𝐾) + 1) ∈ ℤ)
77 fvi 6444 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ (ℤ‘((𝑁𝐾) + 1)) → ( I ‘𝑘) = 𝑘)
78 eluzelcn 11898 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ (ℤ‘((𝑁𝐾) + 1)) → 𝑘 ∈ ℂ)
7977, 78eqeltrd 2844 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (ℤ‘((𝑁𝐾) + 1)) → ( I ‘𝑘) ∈ ℂ)
8079adantl 473 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ‘((𝑁𝐾) + 1))) → ( I ‘𝑘) ∈ ℂ)
813adantl 473 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ)) → (𝑘 · 𝑥) ∈ ℂ)
8271, 76, 80, 81seqf 13029 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I ):(ℤ‘((𝑁𝐾) + 1))⟶ℂ)
8311, 7, 17syl2anc 579 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁𝐾) < 𝑁)
8474adantr 472 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁𝐾) ∈ ℤ)
8511nnzd 11728 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
8684, 85, 23syl2anc 579 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁𝐾) < 𝑁 ↔ ((𝑁𝐾) + 1) ≤ 𝑁))
8783, 86mpbid 223 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁𝐾) + 1) ≤ 𝑁)
8876, 85, 27syl2anc 579 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 ∈ (ℤ‘((𝑁𝐾) + 1)) ↔ ((𝑁𝐾) + 1) ≤ 𝑁))
8987, 88mpbird 248 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ (ℤ‘((𝑁𝐾) + 1)))
9082, 89ffvelrnd 6550 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁) ∈ ℂ)
91 elfznn0 12640 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝐾 ∈ ℕ0)
9291adantl 473 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝐾 ∈ ℕ0)
93 faccl 13274 . . . . . 6 (𝐾 ∈ ℕ0 → (!‘𝐾) ∈ ℕ)
9492, 93syl 17 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝐾) ∈ ℕ)
9594nncnd 11292 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝐾) ∈ ℂ)
96 faccl 13274 . . . . . 6 ((𝑁𝐾) ∈ ℕ0 → (!‘(𝑁𝐾)) ∈ ℕ)
9766, 96syl 17 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(𝑁𝐾)) ∈ ℕ)
9897nncnd 11292 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(𝑁𝐾)) ∈ ℂ)
9994nnne0d 11322 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝐾) ≠ 0)
10097nnne0d 11322 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(𝑁𝐾)) ≠ 0)
10190, 95, 98, 99, 100divcan5d 11081 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (((!‘(𝑁𝐾)) · (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁)) / ((!‘(𝑁𝐾)) · (!‘𝐾))) = ((seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁) / (!‘𝐾)))
1022, 70, 1013eqtrd 2803 . 2 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁C𝐾) = ((seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁) / (!‘𝐾)))
103 nnnn0 11546 . . . . 5 (𝐾 ∈ ℕ → 𝐾 ∈ ℕ0)
104103ad2antlr 718 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝐾 ∈ ℕ0)
105 nncn 11283 . . . . 5 ((!‘𝐾) ∈ ℕ → (!‘𝐾) ∈ ℂ)
106 nnne0 11310 . . . . 5 ((!‘𝐾) ∈ ℕ → (!‘𝐾) ≠ 0)
107105, 106div0d 11054 . . . 4 ((!‘𝐾) ∈ ℕ → (0 / (!‘𝐾)) = 0)
108104, 93, 1073syl 18 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (0 / (!‘𝐾)) = 0)
1093adantl 473 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ)) → (𝑘 · 𝑥) ∈ ℂ)
110 fvi 6444 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (((𝑁𝐾) + 1)...𝑁) → ( I ‘𝑘) = 𝑘)
111 elfzelz 12549 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ (((𝑁𝐾) + 1)...𝑁) → 𝑘 ∈ ℤ)
112111zcnd 11730 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (((𝑁𝐾) + 1)...𝑁) → 𝑘 ∈ ℂ)
113110, 112eqeltrd 2844 . . . . . 6 (𝑘 ∈ (((𝑁𝐾) + 1)...𝑁) → ( I ‘𝑘) ∈ ℂ)
114113adantl 473 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (((𝑁𝐾) + 1)...𝑁)) → ( I ‘𝑘) ∈ ℂ)
115 mul02 10468 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℂ → (0 · 𝑘) = 0)
116115adantl 473 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ ℂ) → (0 · 𝑘) = 0)
117 mul01 10469 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℂ → (𝑘 · 0) = 0)
118117adantl 473 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ ℂ) → (𝑘 · 0) = 0)
119 simpr 477 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁))
120 nn0uz 11922 . . . . . . . . . . . 12 0 = (ℤ‘0)
121104, 120syl6eleq 2854 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝐾 ∈ (ℤ‘0))
12272ad2antrr 717 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
123 elfz5 12541 . . . . . . . . . . 11 ((𝐾 ∈ (ℤ‘0) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐾 ∈ (0...𝑁) ↔ 𝐾𝑁))
124121, 122, 123syl2anc 579 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝐾 ∈ (0...𝑁) ↔ 𝐾𝑁))
125 nn0re 11548 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℝ)
126125ad2antrr 717 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℝ)
127 nnre 11282 . . . . . . . . . . . 12 (𝐾 ∈ ℕ → 𝐾 ∈ ℝ)
128127ad2antlr 718 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝐾 ∈ ℝ)
129126, 128subge0d 10871 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (0 ≤ (𝑁𝐾) ↔ 𝐾𝑁))
130124, 129bitr4d 273 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝐾 ∈ (0...𝑁) ↔ 0 ≤ (𝑁𝐾)))
131119, 130mtbid 315 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ¬ 0 ≤ (𝑁𝐾))
13274adantr 472 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁𝐾) ∈ ℤ)
133132zred 11729 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁𝐾) ∈ ℝ)
134 0re 10295 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℝ
135 ltnle 10371 . . . . . . . . 9 (((𝑁𝐾) ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → ((𝑁𝐾) < 0 ↔ ¬ 0 ≤ (𝑁𝐾)))
136133, 134, 135sylancl 580 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁𝐾) < 0 ↔ ¬ 0 ≤ (𝑁𝐾)))
137131, 136mpbird 248 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁𝐾) < 0)
138 0z 11635 . . . . . . . 8 0 ∈ ℤ
139 zltp1le 11674 . . . . . . . 8 (((𝑁𝐾) ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ) → ((𝑁𝐾) < 0 ↔ ((𝑁𝐾) + 1) ≤ 0))
140132, 138, 139sylancl 580 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁𝐾) < 0 ↔ ((𝑁𝐾) + 1) ≤ 0))
141137, 140mpbid 223 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁𝐾) + 1) ≤ 0)
142 nn0ge0 11565 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ0 → 0 ≤ 𝑁)
143142ad2antrr 717 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 0 ≤ 𝑁)
144 0zd 11636 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 0 ∈ ℤ)
14575adantr 472 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁𝐾) + 1) ∈ ℤ)
146 elfz 12539 . . . . . . 7 ((0 ∈ ℤ ∧ ((𝑁𝐾) + 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (0 ∈ (((𝑁𝐾) + 1)...𝑁) ↔ (((𝑁𝐾) + 1) ≤ 0 ∧ 0 ≤ 𝑁)))
147144, 145, 122, 146syl3anc 1490 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (0 ∈ (((𝑁𝐾) + 1)...𝑁) ↔ (((𝑁𝐾) + 1) ≤ 0 ∧ 0 ≤ 𝑁)))
148141, 143, 147mpbir2and 704 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 0 ∈ (((𝑁𝐾) + 1)...𝑁))
149 simpll 783 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ0)
150 0cn 10285 . . . . . 6 0 ∈ ℂ
151 fvi 6444 . . . . . 6 (0 ∈ ℂ → ( I ‘0) = 0)
152150, 151mp1i 13 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ( I ‘0) = 0)
153109, 114, 116, 118, 148, 149, 152seqz 13056 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁) = 0)
154153oveq1d 6857 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁) / (!‘𝐾)) = (0 / (!‘𝐾)))
155 bcval3 13297 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℤ ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁C𝐾) = 0)
15620, 155syl3an2 1203 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁C𝐾) = 0)
1571563expa 1147 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁C𝐾) = 0)
158108, 154, 1573eqtr4rd 2810 . 2 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁C𝐾) = ((seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁) / (!‘𝐾)))
159102, 158pm2.61dan 847 1 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ) → (𝑁C𝐾) = ((seq((𝑁𝐾) + 1)( · , I )‘𝑁) / (!‘𝐾)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 197  wa 384  wo 873  w3a 1107   = wceq 1652  wcel 2155   class class class wbr 4809   I cid 5184  cfv 6068  (class class class)co 6842  cc 10187  cr 10188  0cc0 10189  1c1 10190   + caddc 10192   · cmul 10194   < clt 10328  cle 10329  cmin 10520   / cdiv 10938  cn 11274  0cn0 11538  cz 11624  cuz 11886  +crp 12028  ...cfz 12533  seqcseq 13008  !cfa 13264  Ccbc 13293
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-iun 4678  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-om 7264  df-1st 7366  df-2nd 7367  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-er 7947  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-div 10939  df-nn 11275  df-n0 11539  df-z 11625  df-uz 11887  df-rp 12029  df-fz 12534  df-seq 13009  df-fac 13265  df-bc 13294
This theorem is referenced by:  bcn2  13310
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