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

Theorem birthdaylem2 27280
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 6888 . . . . . 6 (♯‘𝑇) = (♯‘{𝑓 ∣ 𝑓:(1...𝐾)–1-1→(1...𝑁)})
3 fzfi 14115 . . . . . . 7 (1...𝐾) ∈ Fin
4 fzfi 14115 . . . . . . 7 (1...𝑁) ∈ Fin
5 hashf1 14602 . . . . . . 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 2783 . . . . 5 (♯‘𝑇) = ((!‘(♯‘(1...𝐾))) · ((♯‘(1...𝑁))C(♯‘(1...𝐾))))
8 elfznn0 13754 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝐾 ∈ ℕ0)
98adantl 487 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝐾 ∈ ℕ0)
10 hashfz1 14490 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ ℕ0 → (♯‘(1...𝐾)) = 𝐾)
119, 10syl 18 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘(1...𝐾)) = 𝐾)
1211fveq2d 6889 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(♯‘(1...𝐾))) = (!‘𝐾))
13 nnnn0 12613 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
14 hashfz1 14490 . . . . . . . . 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 7438 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((♯‘(1...𝑁))C(♯‘(1...𝐾))) = (𝑁C𝐾))
1812, 17oveq12d 7438 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘(♯‘(1...𝐾))) · ((♯‘(1...𝑁))C(♯‘(1...𝐾)))) = ((!‘𝐾) · (𝑁C𝐾)))
197, 18eqtrid 2807 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘𝑇) = ((!‘𝐾) · (𝑁C𝐾)))
2013adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ0)
2120faccld 14428 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) ∈ ℕ)
2221nncnd 12351 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) ∈ ℂ)
23 fznn0sub 13690 . . . . . . . . . 10 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ0)
2423adantl 487 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ0)
2524faccld 14428 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(𝑁 − 𝐾)) ∈ ℕ)
2625nncnd 12351 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(𝑁 − 𝐾)) ∈ ℂ)
2725nnne0d 12388 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(𝑁 − 𝐾)) ≠ 0)
2822, 26, 27divcld 12093 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))) ∈ ℂ)
299faccld 14428 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝐾) ∈ ℕ)
3029nncnd 12351 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝐾) ∈ ℂ)
3129nnne0d 12388 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝐾) ≠ 0)
3228, 30, 31divcan2d 12095 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘𝐾) · (((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))) / (!‘𝐾))) = ((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))))
33 bcval2 14449 . . . . . . . 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 12124 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))) / (!‘𝐾)) = ((!‘𝑁) / ((!‘(𝑁 − 𝐾)) · (!‘𝐾))))
3634, 35eqtr4d 2798 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁C𝐾) = (((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))) / (!‘𝐾)))
3736oveq2d 7436 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘𝐾) · (𝑁C𝐾)) = ((!‘𝐾) · (((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))) / (!‘𝐾))))
38 fzfid 14116 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (1...𝑁) ∈ Fin)
39 elfznn 13687 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ (1...𝑁) → 𝑛 ∈ ℕ)
4039adantl 487 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑁)) → 𝑛 ∈ ℕ)
41 nnrp 13132 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ+)
4241relogcld 26951 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ → (log‘𝑛) ∈ ℝ)
4342recnd 11337 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ → (log‘𝑛) ∈ ℂ)
4440, 43syl 18 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑁)) → (log‘𝑛) ∈ ℂ)
4538, 44fsumcl 15899 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛) ∈ ℂ)
46 fzfid 14116 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (1...(𝑁 − 𝐾)) ∈ Fin)
47 elfznn 13687 . . . . . . . . . 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 15899 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛) ∈ ℂ)
51 efsub 16268 . . . . . . 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 12668 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) ∈ ℝ)
5453ltp1d 12247 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) < ((𝑁 − 𝐾) + 1))
55 fzdisj 13685 . . . . . . . . . . 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 13769 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → (𝑁 − 𝐾) ∈ (0...𝑁))
5857adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) ∈ (0...𝑁))
59 elfzle2 13661 . . . . . . . . . . . . . . 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 13004 . . . . . . . . . . . . . . 15 ℕ = (ℤ≥‘1)
6462, 63eleqtrdi 2870 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ) → (𝑁 − 𝐾) ∈ (ℤ≥‘1))
65 nnz 12714 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
6665ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℤ)
67 elfz5 13648 . . . . . . . . . . . . . 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 13684 . . . . . . . . . . . 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 7436 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → (1...(𝑁 − 𝐾)) = (1...0))
74 fz10 13678 . . . . . . . . . . . . . 14 (1...0) = ∅
7573, 74eqtrdi 2811 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → (1...(𝑁 − 𝐾)) = ∅)
7675uneq1d 4166 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → ((1...(𝑁 − 𝐾)) ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) = (∅ ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)))
77 uncom 4157 . . . . . . . . . . . . . 14 (∅ ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) = ((((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁) ∪ ∅)
78 un0 4343 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁) ∪ ∅) = (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)
7977, 78eqtri 2783 . . . . . . . . . . . . 13 (∅ ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) = (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)
8072oveq1d 7435 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → ((𝑁 − 𝐾) + 1) = (0 + 1))
81 1e0p1 12861 . . . . . . . . . . . . . . 15 1 = (0 + 1)
8280, 81eqtr4di 2813 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → ((𝑁 − 𝐾) + 1) = 1)
8382oveq1d 7435 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁) = (1...𝑁))
8479, 83eqtrid 2807 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → (∅ ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) = (1...𝑁))
8576, 84eqtr2d 2796 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ (𝑁 − 𝐾) = 0) → (1...𝑁) = ((1...(𝑁 − 𝐾)) ∪ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)))
86 elnn0 12608 . . . . . . . . . . . 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 15907 . . . . . . . . 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 7435 . . . . . . . 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 14116 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁) ∈ Fin)
92 nn0p1nn 12645 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 − 𝐾) ∈ ℕ0 → ((𝑁 − 𝐾) + 1) ∈ ℕ)
9324, 92syl 18 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 𝐾) + 1) ∈ ℕ)
94 elfzuz 13652 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁) → 𝑛 ∈ (ℤ≥‘((𝑁 − 𝐾) + 1)))
95 eluznn 13045 . . . . . . . . . . . 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 15899 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛) ∈ ℂ)
9950, 98pncan2d 11671 . . . . . . . 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 2796 . . . . . . 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 6889 . . . . . 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 12388 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) ≠ 0)
103 eflog 26904 . . . . . . . . 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 26929 . . . . . . . . . 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 6889 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (exp‘(log‘(!‘𝑁))) = (exp‘Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛)))
108104, 107eqtr3d 2797 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘𝑁) = (exp‘Σ𝑛 ∈ (1...𝑁)(log‘𝑛)))
109 eflog 26904 . . . . . . . . 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 26929 . . . . . . . . . 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 6889 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (exp‘(log‘(!‘(𝑁 − 𝐾)))) = (exp‘Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛)))
114110, 113eqtr3d 2797 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (!‘(𝑁 − 𝐾)) = (exp‘Σ𝑛 ∈ (1...(𝑁 − 𝐾))(log‘𝑛)))
115108, 114oveq12d 7438 . . . . . 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 2805 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (exp‘Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)) = ((!‘𝑁) / (!‘(𝑁 − 𝐾))))
11732, 37, 1163eqtr4d 2805 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((!‘𝐾) · (𝑁C𝐾)) = (exp‘Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)))
11819, 117eqtrd 2795 . . 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 8856 . . . . . . . . 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 2786 . . . . . . 7 𝑆 = ((1...𝑁) ↑m (1...𝐾))
123122fveq2i 6888 . . . . . 6 (♯‘𝑆) = (♯‘((1...𝑁) ↑m (1...𝐾)))
124 hashmap 14580 . . . . . . 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 2783 . . . . 5 (♯‘𝑆) = ((♯‘(1...𝑁))↑(♯‘(1...𝐾)))
12716, 11oveq12d 7438 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((♯‘(1...𝑁))↑(♯‘(1...𝐾))) = (𝑁↑𝐾))
128126, 127eqtrid 2807 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘𝑆) = (𝑁↑𝐾))
129 nncn 12343 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
130129adantr 486 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℂ)
131 nnne0 12372 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≠ 0)
132131adantr 486 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ≠ 0)
133 elfzelz 13656 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...𝑁) → 𝐾 ∈ ℤ)
134133adantl 487 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝐾 ∈ ℤ)
135 explog 26922 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ≠ 0 ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝑁↑𝐾) = (exp‘(𝐾 · (log‘𝑁))))
136130, 132, 134, 135syl3anc 1398 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁↑𝐾) = (exp‘(𝐾 · (log‘𝑁))))
137128, 136eqtrd 2795 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘𝑆) = (exp‘(𝐾 · (log‘𝑁))))
138118, 137oveq12d 7438 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((♯‘𝑇) / (♯‘𝑆)) = ((exp‘Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑛)) / (exp‘(𝐾 · (log‘𝑁)))))
1399nn0cnd 12669 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝐾 ∈ ℂ)
140 nnrp 13132 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ+)
141140adantr 486 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℝ+)
142141relogcld 26951 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (log‘𝑁) ∈ ℝ)
143142recnd 11337 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (log‘𝑁) ∈ ℂ)
144139, 143mulcld 11329 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝐾 · (log‘𝑁)) ∈ ℂ)
145 efsub 16268 . . 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 26921 . . . . . . 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 15869 . . . 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 12718 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) ∈ ℤ)
153152peano2zd 12806 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 𝐾) + 1) ∈ ℤ)
15496nnrpd 13162 . . . . . . . . 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 13181 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) → (𝑛 / 𝑁) ∈ ℝ+)
157156relogcld 26951 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) → (log‘(𝑛 / 𝑁)) ∈ ℝ)
158157recnd 11337 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) → (log‘(𝑛 / 𝑁)) ∈ ℂ)
159 fvoveq1 7443 . . . . . 6 (𝑛 = (𝑁 − 𝑘) → (log‘(𝑛 / 𝑁)) = (log‘((𝑁 − 𝑘) / 𝑁)))
160151, 153, 151, 158, 159fsumrev 15945 . . . . 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 11657 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝑁) = 0)
162 1cnd 11302 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 1 ∈ ℂ)
163130, 139, 162subsubd 11697 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − (𝐾 − 1)) = ((𝑁 − 𝐾) + 1))
164163oveq2d 7436 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − (𝑁 − (𝐾 − 1))) = (𝑁 − ((𝑁 − 𝐾) + 1)))
165 ax-1cn 11258 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
166 subcl 11556 . . . . . . . . . 10 ((𝐾 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝐾 − 1) ∈ ℂ)
167139, 165, 166sylancl 598 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝐾 − 1) ∈ ℂ)
168130, 167nncand 11674 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − (𝑁 − (𝐾 − 1))) = (𝐾 − 1))
169164, 168eqtr3d 2797 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − ((𝑁 − 𝐾) + 1)) = (𝐾 − 1))
170161, 169oveq12d 7438 . . . . . 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 13754 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
173172adantl 487 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → 𝑘 ∈ ℕ0)
174173nn0cnd 12669 . . . . . . . . 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 12132 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → ((𝑁 − 𝑘) / 𝑁) = ((𝑁 / 𝑁) − (𝑘 / 𝑁)))
177171, 175dividd 12091 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → (𝑁 / 𝑁) = 1)
178177oveq1d 7435 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → ((𝑁 / 𝑁) − (𝑘 / 𝑁)) = (1 − (𝑘 / 𝑁)))
179176, 178eqtrd 2795 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → ((𝑁 − 𝑘) / 𝑁) = (1 − (𝑘 / 𝑁)))
180179fveq2d 6889 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝐾 − 1))) → (log‘((𝑁 − 𝑘) / 𝑁)) = (log‘(1 − (𝑘 / 𝑁))))
181170, 180sumeq12rdv 15873 . . . . 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 2795 . . . 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 15954 . . . . 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 15956 . . . . . . . 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 12727 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → 1 ∈ ℤ)
188 fzen 13674 . . . . . . . . . . . 12 ((1 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 𝐾) ∈ ℤ) → (1...𝐾) ≈ ((1 + (𝑁 − 𝐾))...(𝐾 + (𝑁 − 𝐾))))
189187, 134, 152, 188syl3anc 1398 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (1...𝐾) ≈ ((1 + (𝑁 − 𝐾))...(𝐾 + (𝑁 − 𝐾))))
19024nn0cnd 12669 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁 − 𝐾) ∈ ℂ)
191 addcom 11496 . . . . . . . . . . . . 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 11672 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (𝐾 + (𝑁 − 𝐾)) = 𝑁)
194192, 193oveq12d 7438 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((1 + (𝑁 − 𝐾))...(𝐾 + (𝑁 − 𝐾))) = (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁))
195189, 194breqtrd 5130 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (1...𝐾) ≈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁))
196 hasheni 14492 . . . . . . . . . 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 2797 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → (♯‘(((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) = 𝐾)
199198oveq1d 7435 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → ((♯‘(((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)) · (log‘𝑁)) = (𝐾 · (log‘𝑁)))
200186, 199eqtrd 2795 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ (0...𝑁)) → Σ𝑛 ∈ (((𝑁 − 𝐾) + 1)...𝑁)(log‘𝑁) = (𝐾 · (log‘𝑁)))
201200oveq2d 7436 . . . . 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 2795 . . . 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 2804 . . 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 6889 . 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 2801 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 1569   ∈ wcel 2144  {cab 2738   ≠ wne 2955   ∩ cin 4089   ∪ cun 4149  ∅c0 4278   class class class wbr 5102  ⟶wf 6534  –1-1→wf1 6535  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420   ↑m cmap 8847   ≈ cen 8970  Fincfn 8973  ℂcc 11198  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   · cmul 11205   < clt 11343   ≤ cle 11344   − cmin 11541   / cdiv 11973  ℕcn 12335  ℕ0cn0 12606  ℤcz 12693  ℤ≥cuz 12965  ℝ+crp 13120  ...cfz 13639  ↑cexp 14204  !cfa 14417  Ccbc 14446  ♯chash 14474  Σcsu 15853  expce 16227  logclog 26882
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-oadd 8480  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-dju 9982  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-xnn0 12680  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ioc 13481  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-mod 14010  df-seq 14145  df-exp 14205  df-fac 14418  df-bc 14447  df-hash 14475  df-shft 15220  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-limsup 15638  df-clim 15655  df-rlim 15656  df-sum 15854  df-ef 16233  df-sin 16235  df-cos 16236  df-pi 16238  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-submnd 18979  df-mulg 19278  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-cnfld 21679  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-ntr 23338  df-cls 23339  df-nei 23416  df-lp 23454  df-perf 23455  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-haus 23633  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-fil 24165  df-fm 24257  df-flim 24258  df-flf 24259  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641  df-cncf 25199  df-limc 26186  df-dv 26187  df-log 26884
This theorem is used by:  birthdaylem3  27281
  Copyright terms: Public domain W3C validator