MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  birthdaylem2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem birthdaylem2 27307
Description: For general 𝑁 and 𝐾, count the fraction of injective functions from 1...𝐾 to 1...𝑁. (Contributed by Mario Carneiro, 7-May-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
birthday.s 𝑆 = {𝑓 ∣ 𝑓:(1...𝐾)⟶(1...𝑁)}
birthday.t 𝑇 = {𝑓 ∣ 𝑓:(1...𝐾)⟶1-1(1...𝑁)}
Assertion
Ref Expression
birthdaylem2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((♯‘𝑇) / (♯‘𝑆)) = (exp‘Σ𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))(log‘(1 − (𝑘 / 𝑁)))))
Distinct variable groups:   𝑓,𝑘,𝐾   𝑓,𝑁,𝑘
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑓, 𝑘)   𝑇(𝑓, 𝑘)

Proof of Theorem birthdaylem2
Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 birthday.t . . . . . . 7 𝑇 = {𝑓 ∣ 𝑓:(1...𝐾)⟶1-1(1...𝑁)}
21fveq2i 6908 . . . . . 6 (♯‘𝑇) = (♯‘{𝑓 ∣ 𝑓:(1...𝐾)⟶1-1(1...𝑁)})
3 fzfi 14139 . . . . . . 7 (1...𝐾) ∈ Fin
4 fzfi 14139 . . . . . . 7 (1...𝑁) ∈ Fin
5 hashf1 14626 . . . . . . 7 (((1...𝐾) ∈ Fin ∧ (1...𝑁) ∈ Fin) → (♯‘{𝑓 ∣ 𝑓:(1...𝐾)⟶1-1(1...𝑁)}) = ((!‘(♯‘(1...𝐾))) · ((♯‘(1...𝑁))C(♯‘(1...𝐾)))))
63, 4, 5mp2an 705 . . . . . 6 (♯‘{𝑓 ∣ 𝑓:(1...𝐾)⟶1-1(1...𝑁)}) = ((!‘(♯‘(1...𝐾))) · ((♯‘(1...𝑁))C(♯‘(1...𝐾))))
72, 6eqtri 2786 . . . . 5 (♯‘𝑇) = ((!‘(♯‘(1...𝐾))) · ((♯‘(1...𝑁))C(♯‘(1...𝐾))))
8 elfznn0 13778 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝐾 ∈ ℕ0)
98adantl 487 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝐾 ∈ ℕ0)
10 hashfz1 14514 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ ℕ0 → (♯‘(1...𝐾)) = 𝐾)
119, 10syl 18 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘(1...𝐾)) = 𝐾)
1211fveq2d 6909 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(♯‘(1...𝐾))) = (!‘𝐾))
13 nnnn0 12637 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
14 hashfz1 14514 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ0 → (♯‘(1...𝑁)) = 𝑁)
1513, 14syl 18 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (♯‘(1...𝑁)) = 𝑁)
1615adantr 486 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘(1...𝑁)) = 𝑁)
1716, 11oveq12d 7458 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((♯‘(1...𝑁))C(♯‘(1...𝐾))) = (𝑁C𝐾))
1812, 17oveq12d 7458 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘(♯‘(1...𝐾))) · ((♯‘(1...𝑁))C(♯‘(1...𝐾)))) = ((!‘𝐾) · (𝑁C𝐾)))
197, 18eqtrid 2810 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘𝑇) = ((!‘𝐾) · (𝑁C𝐾)))
2013adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ0)
2120faccld 14452 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) ∈ ℕ)
2221nncnd 12375 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) ∈ ℂ)
23 fznn0sub 13714 . . . . . . . . . 10 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ0)
2423adantl 487 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ0)
2524faccld 14452 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(𝑁 − 𝐾)) ∈ ℕ)
2625nncnd 12375 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(𝑁 − 𝐾)) ∈ ℂ)
2725nnne0d 12412 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(𝑁 − 𝐾)) ≠ 0)
2822, 26, 27divcld 12117 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))) ∈ ℂ)
299faccld 14452 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝐾) ∈ ℕ)
3029nncnd 12375 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝐾) ∈ ℂ)
3129nnne0d 12412 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝐾) ≠ 0)
3228, 30, 31divcan2d 12119 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘𝐾) · (((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))) / (!‘𝐾))) = ((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))))
33 bcval2 14473 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁C𝐾) = ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁 − 𝐾)) · (!‘𝐾))))
3433adantl 487 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁C𝐾) = ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁 − 𝐾)) · (!‘𝐾))))
3522, 26, 30, 27, 31divdiv1d 12148 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))) / (!‘𝐾)) = ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁 − 𝐾)) · (!‘𝐾))))
3634, 35eqtr4d 2801 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁C𝐾) = (((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))) / (!‘𝐾)))
3736oveq2d 7456 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘𝐾) · (𝑁C𝐾)) = ((!‘𝐾) · (((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))) / (!‘𝐾))))
38 fzfid 14140 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (1...𝑁) ∈ Fin)
39 elfznn 13711 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ (1...𝑁) → 𝑛 ∈ ℕ)
4039adantl 487 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑁)) → 𝑛 ∈ ℕ)
41 nnrp 13156 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ+)
4241relogcld 26978 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ → (log‘𝑛) ∈ ℝ)
4342recnd 11361 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ → (log‘𝑛) ∈ ℂ)
4440, 43syl 18 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑁)) → (log‘𝑛) ∈ ℂ)
4538, 44fsumcl 15925 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛) ∈ ℂ)
46 fzfid 14140 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (1...(𝑁 − 𝐾)) ∈ Fin)
47 elfznn 13711 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾)) → 𝑛 ∈ ℕ)
4847adantl 487 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))) → 𝑛 ∈ ℕ)
4948, 43syl 18 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))) → (log‘𝑛) ∈ ℂ)
5046, 49fsumcl 15925 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛) ∈ ℂ)
51 efsub 16294 . . . . . . 7 ((Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛) ∈ ℂ ∧ Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛) ∈ ℂ) → (exp‘(Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛) − Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛))) = ((exp‘Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛)) / (exp‘Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛))))
5245, 50, 51syl2anc 596 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (exp‘(Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛) − Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛))) = ((exp‘Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛)) / (exp‘Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛))))
5324nn0red 12692 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) ∈ ℝ)
5453ltp1d 12271 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) < ((𝑁 − 𝐾) + 1))
55 fzdisj 13709 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 − 𝐾) < ((𝑁 − 𝐾) + 1) → ((1...(𝑁 − 𝐾)) ∩ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) = ∅)
5654, 55syl 18 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((1...(𝑁 − 𝐾)) ∩ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) = ∅)
57 fznn0sub2 13793 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁 − 𝐾) ∈ (0...𝑁))
5857adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) ∈ (0...𝑁))
59 elfzle2 13685 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑁 − 𝐾) ∈ (0...𝑁) → (𝑁 − 𝐾) ≤ 𝑁)
6058, 59syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) ≤ 𝑁)
6160adantr 486 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ) → (𝑁 − 𝐾) ≤ 𝑁)
62 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ) → (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ)
63 nnuz 13028 . . . . . . . . . . . . . . 15 ℕ = (ℤ≥‘1)
6462, 63eleqtrdi 2874 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ) → (𝑁 − 𝐾) ∈ (ℤ≥‘1))
65 nnz 12738 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
6665ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℤ)
67 elfz5 13672 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 − 𝐾) ∈ (ℤ≥‘1) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑁 − 𝐾) ∈ (1...𝑁) ↔ (𝑁 − 𝐾) ≤ 𝑁))
6864, 66, 67syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ) → ((𝑁 − 𝐾) ∈ (1...𝑁) ↔ (𝑁 − 𝐾) ≤ 𝑁))
6961, 68mpbird 260 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ) → (𝑁 − 𝐾) ∈ (1...𝑁))
70 fzsplit 13708 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 − 𝐾) ∈ (1...𝑁) → (1...𝑁) = ((1...(𝑁 − 𝐾)) ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)))
7169, 70syl 18 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ) → (1...𝑁) = ((1...(𝑁 − 𝐾)) ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)))
72 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → (𝑁 − 𝐾) = 0)
7372oveq2d 7456 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → (1...(𝑁 − 𝐾)) = (1...0))
74 fz10 13702 . . . . . . . . . . . . . 14 (1...0) = ∅
7573, 74eqtrdi 2814 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → (1...(𝑁 − 𝐾)) = ∅)
7675uneq1d 4169 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → ((1...(𝑁 − 𝐾)) ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) = (∅ ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)))
77 uncom 4160 . . . . . . . . . . . . . 14 (∅ ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) = ((((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁) ∪ ∅)
78 un0 4347 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁) ∪ ∅) = (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)
7977, 78eqtri 2786 . . . . . . . . . . . . 13 (∅ ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) = (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)
8072oveq1d 7455 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → ((𝑁 − 𝐾) + 1) = (0 + 1))
81 1e0p1 12885 . . . . . . . . . . . . . . 15 1 = (0 + 1)
8280, 81eqtr4di 2816 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → ((𝑁 − 𝐾) + 1) = 1)
8382oveq1d 7455 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁) = (1...𝑁))
8479, 83eqtrid 2810 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → (∅ ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) = (1...𝑁))
8576, 84eqtr2d 2799 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → (1...𝑁) = ((1...(𝑁 − 𝐾)) ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)))
86 elnn0 12632 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ0 ↔ ((𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ ∨ (𝑁 − 𝐾) = 0))
8724, 86sylib 221 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ ∨ (𝑁 − 𝐾) = 0))
8871, 85, 87mpjaodan 973 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (1...𝑁) = ((1...(𝑁 − 𝐾)) ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)))
8956, 88, 38, 44fsumsplit 15933 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛) = (Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛) + Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)))
9089oveq1d 7455 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛) − Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛)) = ((Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛) + Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)) − Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛)))
91 fzfid 14140 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁) ∈ Fin)
92 nn0p1nn 12669 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ0 → ((𝑁 − 𝐾) + 1) ∈ ℕ)
9324, 92syl 18 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 𝐾) + 1) ∈ ℕ)
94 elfzuz 13676 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁) → 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((𝑁 − 𝐾) + 1)))
95 eluznn 13069 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑁 − 𝐾) + 1) ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((𝑁 − 𝐾) + 1))) → 𝑛 ∈ ℕ)
9693, 94, 95syl2an 608 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) → 𝑛 ∈ ℕ)
9796, 43syl 18 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) → (log‘𝑛) ∈ ℂ)
9891, 97fsumcl 15925 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛) ∈ ℂ)
9950, 98pncan2d 11695 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛) + Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)) − Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛)) = Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛))
10090, 99eqtr2d 2799 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛) = (Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛) − Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛)))
101100fveq2d 6909 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (exp‘Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)) = (exp‘(Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛) − Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛))))
10221nnne0d 12412 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) ≠ 0)
103 eflog 26931 . . . . . . . . 9 (((!‘𝑁) ∈ ℂ ∧ (!‘𝑁) ≠ 0) → (exp‘(log‘(!‘𝑁))) = (!‘𝑁))
10422, 102, 103syl2anc 596 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (exp‘(log‘(!‘𝑁))) = (!‘𝑁))
105 logfac 26956 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ0 → (log‘(!‘𝑁)) = Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛))
10620, 105syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (log‘(!‘𝑁)) = Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛))
107106fveq2d 6909 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (exp‘(log‘(!‘𝑁))) = (exp‘Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛)))
108104, 107eqtr3d 2800 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) = (exp‘Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛)))
109 eflog 26931 . . . . . . . . 9 (((!‘(𝑁 − 𝐾)) ∈ ℂ ∧ (!‘(𝑁 − 𝐾)) ≠ 0) → (exp‘(log‘(!‘(𝑁 − 𝐾)))) = (!‘(𝑁 − 𝐾)))
11026, 27, 109syl2anc 596 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (exp‘(log‘(!‘(𝑁 − 𝐾)))) = (!‘(𝑁 − 𝐾)))
111 logfac 26956 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ0 → (log‘(!‘(𝑁 − 𝐾))) = Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛))
11224, 111syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (log‘(!‘(𝑁 − 𝐾))) = Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛))
113112fveq2d 6909 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (exp‘(log‘(!‘(𝑁 − 𝐾)))) = (exp‘Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛)))
114110, 113eqtr3d 2800 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(𝑁 − 𝐾)) = (exp‘Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛)))
115108, 114oveq12d 7458 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))) = ((exp‘Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛)) / (exp‘Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛))))
11652, 101, 1153eqtr4d 2808 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (exp‘Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)) = ((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))))
11732, 37, 1163eqtr4d 2808 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘𝐾) · (𝑁C𝐾)) = (exp‘Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)))
11819, 117eqtrd 2798 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘𝑇) = (exp‘Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)))
119 birthday.s . . . . . . . 8 𝑆 = {𝑓 ∣ 𝑓:(1...𝐾)⟶(1...𝑁)}
120 mapvalg 8881 . . . . . . . . 9 (((1...𝑁) ∈ Fin ∧ (1...𝐾) ∈ Fin) → ((1...𝑁) ↑m (1...𝐾)) = {𝑓 ∣ 𝑓:(1...𝐾)⟶(1...𝑁)})
1214, 3, 120mp2an 705 . . . . . . . 8 ((1...𝑁) ↑m (1...𝐾)) = {𝑓 ∣ 𝑓:(1...𝐾)⟶(1...𝑁)}
122119, 121eqtr4i 2789 . . . . . . 7 𝑆 = ((1...𝑁) ↑m (1...𝐾))
123122fveq2i 6908 . . . . . 6 (♯‘𝑆) = (♯‘((1...𝑁) ↑m (1...𝐾)))
124 hashmap 14604 . . . . . . 7 (((1...𝑁) ∈ Fin ∧ (1...𝐾) ∈ Fin) → (♯‘((1...𝑁) ↑m (1...𝐾))) = ((♯‘(1...𝑁))↑(♯‘(1...𝐾))))
1254, 3, 124mp2an 705 . . . . . 6 (♯‘((1...𝑁) ↑m (1...𝐾))) = ((♯‘(1...𝑁))↑(♯‘(1...𝐾)))
126123, 125eqtri 2786 . . . . 5 (♯‘𝑆) = ((♯‘(1...𝑁))↑(♯‘(1...𝐾)))
12716, 11oveq12d 7458 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((♯‘(1...𝑁))↑(♯‘(1...𝐾))) = (𝑁↑𝐾))
128126, 127eqtrid 2810 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘𝑆) = (𝑁↑𝐾))
129 nncn 12367 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
130129adantr 486 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℂ)
131 nnne0 12396 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≠ 0)
132131adantr 486 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ≠ 0)
133 elfzelz 13680 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝐾 ∈ ℤ)
134133adantl 487 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝐾 ∈ ℤ)
135 explog 26949 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0 ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝑁↑𝐾) = (exp‘(𝐾 · (log‘𝑁))))
136130, 132, 134, 135syl3anc 1399 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁↑𝐾) = (exp‘(𝐾 · (log‘𝑁))))
137128, 136eqtrd 2798 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘𝑆) = (exp‘(𝐾 · (log‘𝑁))))
138118, 137oveq12d 7458 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((♯‘𝑇) / (♯‘𝑆)) = ((exp‘Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)) / (exp‘(𝐾 · (log‘𝑁)))))
1399nn0cnd 12693 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝐾 ∈ ℂ)
140 nnrp 13156 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ+)
141140adantr 486 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℝ+)
142141relogcld 26978 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (log‘𝑁) ∈ ℝ)
143142recnd 11361 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (log‘𝑁) ∈ ℂ)
144139, 143mulcld 11353 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝐾 · (log‘𝑁)) ∈ ℂ)
145 efsub 16294 . . 3 ((Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (𝐾 · (log‘𝑁)) ∈ ℂ) → (exp‘(Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛) − (𝐾 · (log‘𝑁)))) = ((exp‘Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)) / (exp‘(𝐾 · (log‘𝑁)))))
14698, 144, 145syl2anc 596 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (exp‘(Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛) − (𝐾 · (log‘𝑁)))) = ((exp‘Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)) / (exp‘(𝐾 · (log‘𝑁)))))
147 relogdiv 26948 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℝ+ ∧ 𝑁 ∈ ℝ+) → (log‘(𝑛 / 𝑁)) = ((log‘𝑛) − (log‘𝑁)))
14841, 141, 147syl2anr 609 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (log‘(𝑛 / 𝑁)) = ((log‘𝑛) − (log‘𝑁)))
14996, 148syldan 603 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) → (log‘(𝑛 / 𝑁)) = ((log‘𝑛) − (log‘𝑁)))
150149sumeq2dv 15895 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘(𝑛 / 𝑁)) = Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)((log‘𝑛) − (log‘𝑁)))
15165adantr 486 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
15224nn0zd 12742 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) ∈ ℤ)
153152peano2zd 12830 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 𝐾) + 1) ∈ ℤ)
15496nnrpd 13186 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) → 𝑛 ∈ ℝ+)
155141adantr 486 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℝ+)
156154, 155rpdivcld 13205 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) → (𝑛 / 𝑁) ∈ ℝ+)
157156relogcld 26978 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) → (log‘(𝑛 / 𝑁)) ∈ ℝ)
158157recnd 11361 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) → (log‘(𝑛 / 𝑁)) ∈ ℂ)
159 fvoveq1 7463 . . . . . 6 (𝑛 = (𝑁 − 𝑘) → (log‘(𝑛 / 𝑁)) = (log‘((𝑁 − 𝑘) / 𝑁)))
160151, 153, 151, 158, 159fsumrev 15971 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘(𝑛 / 𝑁)) = Σ𝑘 ∈ ((𝑁 − 𝑁)...(𝑁 − ((𝑁 − 𝐾) + 1)))(log‘((𝑁 − 𝑘) / 𝑁)))
161130subidd 11681 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝑁) = 0)
162 1cnd 11326 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 1 ∈ ℂ)
163130, 139, 162subsubd 11721 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − (𝐾 − 1)) = ((𝑁 − 𝐾) + 1))
164163oveq2d 7456 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − (𝑁 − (𝐾 − 1))) = (𝑁 − ((𝑁 − 𝐾) + 1)))
165 ax-1cn 11282 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
166 subcl 11580 . . . . . . . . . 10 ((𝐾 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝐾 − 1) ∈ ℂ)
167139, 165, 166sylancl 598 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝐾 − 1) ∈ ℂ)
168130, 167nncand 11698 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − (𝑁 − (𝐾 − 1))) = (𝐾 − 1))
169164, 168eqtr3d 2800 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − ((𝑁 − 𝐾) + 1)) = (𝐾 − 1))
170161, 169oveq12d 7458 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 𝑁)...(𝑁 − ((𝑁 − 𝐾) + 1))) = (0...(𝐾 − 1)))
171130adantr 486 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → 𝑁 ∈ ℂ)
172 elfznn0 13778 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
173172adantl 487 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → 𝑘 ∈ ℕ0)
174173nn0cnd 12693 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → 𝑘 ∈ ℂ)
175132adantr 486 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → 𝑁 ≠ 0)
176171, 174, 171, 175divsubdird 12156 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → ((𝑁 − 𝑘) / 𝑁) = ((𝑁 / 𝑁) − (𝑘 / 𝑁)))
177171, 175dividd 12115 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → (𝑁 / 𝑁) = 1)
178177oveq1d 7455 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → ((𝑁 / 𝑁) − (𝑘 / 𝑁)) = (1 − (𝑘 / 𝑁)))
179176, 178eqtrd 2798 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → ((𝑁 − 𝑘) / 𝑁) = (1 − (𝑘 / 𝑁)))
180179fveq2d 6909 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → (log‘((𝑁 − 𝑘) / 𝑁)) = (log‘(1 − (𝑘 / 𝑁))))
181170, 180sumeq12rdv 15899 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑘 ∈ ((𝑁 − 𝑁)...(𝑁 − ((𝑁 − 𝐾) + 1)))(log‘((𝑁 − 𝑘) / 𝑁)) = Σ𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))(log‘(1 − (𝑘 / 𝑁))))
182160, 181eqtrd 2798 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘(𝑛 / 𝑁)) = Σ𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))(log‘(1 − (𝑘 / 𝑁))))
183143adantr 486 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) → (log‘𝑁) ∈ ℂ)
18491, 97, 183fsumsub 15980 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)((log‘𝑛) − (log‘𝑁)) = (Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛) − Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑁)))
185 fsumconst 15982 . . . . . . . 8 (((((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁) ∈ Fin ∧ (log‘𝑁) ∈ ℂ) → Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑁) = ((♯‘(((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) · (log‘𝑁)))
18691, 143, 185syl2anc 596 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑁) = ((♯‘(((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) · (log‘𝑁)))
187 1zzd 12751 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 1 ∈ ℤ)
188 fzen 13698 . . . . . . . . . . . 12 ((1 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 𝐾) ∈ ℤ) → (1...𝐾) ≈ ((1 + (𝑁 − 𝐾))...(𝐾 + (𝑁 − 𝐾))))
189187, 134, 152, 188syl3anc 1399 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (1...𝐾) ≈ ((1 + (𝑁 − 𝐾))...(𝐾 + (𝑁 − 𝐾))))
19024nn0cnd 12693 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) ∈ ℂ)
191 addcom 11520 . . . . . . . . . . . . 13 ((1 ∈ ℂ ∧ (𝑁 − 𝐾) ∈ ℂ) → (1 + (𝑁 − 𝐾)) = ((𝑁 − 𝐾) + 1))
192165, 190, 191sylancr 599 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (1 + (𝑁 − 𝐾)) = ((𝑁 − 𝐾) + 1))
193139, 130pncan3d 11696 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝐾 + (𝑁 − 𝐾)) = 𝑁)
194192, 193oveq12d 7458 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((1 + (𝑁 − 𝐾))...(𝐾 + (𝑁 − 𝐾))) = (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁))
195189, 194breqtrd 5134 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (1...𝐾) ≈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁))
196 hasheni 14516 . . . . . . . . . 10 ((1...𝐾) ≈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁) → (♯‘(1...𝐾)) = (♯‘(((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)))
197195, 196syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘(1...𝐾)) = (♯‘(((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)))
198197, 11eqtr3d 2800 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘(((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) = 𝐾)
199198oveq1d 7455 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((♯‘(((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) · (log‘𝑁)) = (𝐾 · (log‘𝑁)))
200186, 199eqtrd 2798 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑁) = (𝐾 · (log‘𝑁)))
201200oveq2d 7456 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛) − Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑁)) = (Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛) − (𝐾 · (log‘𝑁))))
202184, 201eqtrd 2798 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)((log‘𝑛) − (log‘𝑁)) = (Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛) − (𝐾 · (log‘𝑁))))
203150, 182, 2023eqtr3rd 2807 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛) − (𝐾 · (log‘𝑁))) = Σ𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))(log‘(1 − (𝑘 / 𝑁))))
204203fveq2d 6909 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (exp‘(Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛) − (𝐾 · (log‘𝑁)))) = (exp‘Σ𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))(log‘(1 − (𝑘 / 𝑁)))))
205138, 146, 2043eqtr2d 2804 1 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((♯‘𝑇) / (♯‘𝑆)) = (exp‘Σ𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))(log‘(1 − (𝑘 / 𝑁)))))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  {cab 2741   ≠ wne 2959   ∩ cin 4092   ∪ cun 4152  ∅c0 4281   class class class wbr 5106  ⟶wf 6551  ⟶1-1wf1 6552  ‘cfv 6555  (class class class)co 7440   ↑m cmap 8872   ≈ cen 8995  Fincfn 8998  ℂcc 11222  0cc0 11224  1c1 11225   + caddc 11227   · cmul 11229   < clt 11367   ≤ cle 11368   − cmin 11565   / cdiv 11997  ℕcn 12359  ℕ0cn0 12630  ℤcz 12717  ℤ≥cuz 12989  ℝ+crp 13144  ...cfz 13663  ↑cexp 14228  !cfa 14441  Ccbc 14470  ♯chash 14498  Σcsu 15879  expce 16253  logclog 26909
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 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-inf2 9666  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301  ax-pre-sup 11302  ax-addf 11303
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 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-isom 6564  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-of 7714  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-supp 8202  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-1o 8501  df-2o 8502  df-oadd 8505  df-er 8742  df-map 8874  df-pm 8875  df-ixp 8951  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-fin 9002  df-fsupp 9379  df-fi 9427  df-sup 9458  df-inf 9459  df-oi 9528  df-dju 10006  df-card 10044  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-div 11998  df-nn 12360  df-2 12429  df-3 12430  df-4 12431  df-5 12432  df-6 12433  df-7 12434  df-8 12435  df-9 12436  df-n0 12631  df-xnn0 12704  df-z 12718  df-dec 12839  df-uz 12990  df-q 13100  df-rp 13145  df-xneg 13265  df-xadd 13266  df-xmul 13267  df-ioo 13504  df-ioc 13505  df-ico 13506  df-icc 13507  df-fz 13664  df-fzo 13813  df-fl 13956  df-mod 14034  df-seq 14169  df-exp 14229  df-fac 14442  df-bc 14471  df-hash 14499  df-shft 15246  df-cj 15292  df-re 15293  df-im 15294  df-sqrt 15428  df-abs 15429  df-limsup 15664  df-clim 15681  df-rlim 15682  df-sum 15880  df-ef 16259  df-sin 16261  df-cos 16262  df-pi 16264  df-struct 17351  df-sets 17368  df-slot 17386  df-ndx 17398  df-base 17414  df-ress 17435  df-plusg 17467  df-mulr 17468  df-starv 17469  df-sca 17470  df-vsca 17471  df-ip 17472  df-tset 17473  df-ple 17474  df-ds 17476  df-unif 17477  df-hom 17478  df-cco 17479  df-rest 17619  df-topn 17620  df-0g 17638  df-gsum 17639  df-topgen 17640  df-pt 17641  df-prds 17644  df-xrs 17700  df-qtop 17705  df-imas 17706  df-xps 17708  df-mre 17782  df-mrc 17783  df-acs 17785  df-mgm 18842  df-sgrp 18934  df-mnd 18950  df-submnd 19005  df-mulg 19304  df-cntz 19558  df-cmn 20023  df-psmet 21697  df-xmet 21698  df-met 21699  df-bl 21700  df-mopn 21701  df-fbas 21702  df-fg 21703  df-cnfld 21706  df-top 23239  df-topon 23256  df-topsp 23278  df-bases 23291  df-cld 23364  df-ntr 23365  df-cls 23366  df-nei 23443  df-lp 23481  df-perf 23482  df-cn 23572  df-cnp 23573  df-haus 23660  df-tx 23908  df-hmeo 24101  df-fil 24192  df-fm 24284  df-flim 24285  df-flf 24286  df-xms 24666  df-ms 24667  df-tms 24668  df-cncf 25226  df-limc 26213  df-dv 26214  df-log 26911
This theorem is used by:  birthdaylem3  27308
  Copyright terms: Public domain W3C validator