MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  bpoly2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem bpoly2 14994
Description: The Bernoulli polynomials at two. (Contributed by Scott Fenton, 8-Jul-2015.)
Assertion
Ref Expression
bpoly2 (𝑋 ∈ ℂ → (2 BernPoly 𝑋) = (((𝑋↑2) − 𝑋) + (1 / 6)))

Proof of Theorem bpoly2
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 2nn0 11511 . . 3 2 ∈ ℕ0
2 bpolyval 14986 . . 3 ((2 ∈ ℕ0𝑋 ∈ ℂ) → (2 BernPoly 𝑋) = ((𝑋↑2) − Σ𝑘 ∈ (0...(2 − 1))((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1)))))
31, 2mpan 670 . 2 (𝑋 ∈ ℂ → (2 BernPoly 𝑋) = ((𝑋↑2) − Σ𝑘 ∈ (0...(2 − 1))((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1)))))
4 2m1e1 11337 . . . . . . 7 (2 − 1) = 1
5 0p1e1 11334 . . . . . . 7 (0 + 1) = 1
64, 5eqtr4i 2796 . . . . . 6 (2 − 1) = (0 + 1)
76oveq2i 6804 . . . . 5 (0...(2 − 1)) = (0...(0 + 1))
87sumeq1i 14636 . . . 4 Σ𝑘 ∈ (0...(2 − 1))((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = Σ𝑘 ∈ (0...(0 + 1))((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1)))
9 0nn0 11509 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℕ0
10 nn0uz 11924 . . . . . . . . 9 0 = (ℤ‘0)
119, 10eleqtri 2848 . . . . . . . 8 0 ∈ (ℤ‘0)
1211a1i 11 . . . . . . 7 (𝑋 ∈ ℂ → 0 ∈ (ℤ‘0))
13 0z 11590 . . . . . . . . . . 11 0 ∈ ℤ
14 fzpr 12603 . . . . . . . . . . 11 (0 ∈ ℤ → (0...(0 + 1)) = {0, (0 + 1)})
1513, 14ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (0...(0 + 1)) = {0, (0 + 1)}
1615eleq2i 2842 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (0...(0 + 1)) ↔ 𝑘 ∈ {0, (0 + 1)})
17 vex 3354 . . . . . . . . . 10 𝑘 ∈ V
1817elpr 4338 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ {0, (0 + 1)} ↔ (𝑘 = 0 ∨ 𝑘 = (0 + 1)))
1916, 18bitri 264 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ (0...(0 + 1)) ↔ (𝑘 = 0 ∨ 𝑘 = (0 + 1)))
20 oveq2 6801 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 0 → (2C𝑘) = (2C0))
21 bcn0 13301 . . . . . . . . . . . . . 14 (2 ∈ ℕ0 → (2C0) = 1)
221, 21ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 (2C0) = 1
2320, 22syl6eq 2821 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 0 → (2C𝑘) = 1)
24 oveq1 6800 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 0 → (𝑘 BernPoly 𝑋) = (0 BernPoly 𝑋))
25 oveq2 6801 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 = 0 → (2 − 𝑘) = (2 − 0))
2625oveq1d 6808 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 0 → ((2 − 𝑘) + 1) = ((2 − 0) + 1))
27 2cn 11293 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 ∈ ℂ
2827subid1i 10555 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (2 − 0) = 2
2928oveq1i 6803 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((2 − 0) + 1) = (2 + 1)
30 df-3 11282 . . . . . . . . . . . . . . 15 3 = (2 + 1)
3129, 30eqtr4i 2796 . . . . . . . . . . . . . 14 ((2 − 0) + 1) = 3
3226, 31syl6eq 2821 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 0 → ((2 − 𝑘) + 1) = 3)
3324, 32oveq12d 6811 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 0 → ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1)) = ((0 BernPoly 𝑋) / 3))
3423, 33oveq12d 6811 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 0 → ((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = (1 · ((0 BernPoly 𝑋) / 3)))
35 bpoly0 14987 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑋 ∈ ℂ → (0 BernPoly 𝑋) = 1)
3635oveq1d 6808 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑋 ∈ ℂ → ((0 BernPoly 𝑋) / 3) = (1 / 3))
3736oveq2d 6809 . . . . . . . . . . . 12 (𝑋 ∈ ℂ → (1 · ((0 BernPoly 𝑋) / 3)) = (1 · (1 / 3)))
38 3cn 11297 . . . . . . . . . . . . . 14 3 ∈ ℂ
39 3ne0 11317 . . . . . . . . . . . . . 14 3 ≠ 0
4038, 39reccli 10957 . . . . . . . . . . . . 13 (1 / 3) ∈ ℂ
4140mulid2i 10245 . . . . . . . . . . . 12 (1 · (1 / 3)) = (1 / 3)
4237, 41syl6eq 2821 . . . . . . . . . . 11 (𝑋 ∈ ℂ → (1 · ((0 BernPoly 𝑋) / 3)) = (1 / 3))
4334, 42sylan9eqr 2827 . . . . . . . . . 10 ((𝑋 ∈ ℂ ∧ 𝑘 = 0) → ((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = (1 / 3))
4443, 40syl6eqel 2858 . . . . . . . . 9 ((𝑋 ∈ ℂ ∧ 𝑘 = 0) → ((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) ∈ ℂ)
455eqeq2i 2783 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = (0 + 1) ↔ 𝑘 = 1)
46 oveq2 6801 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 1 → (2C𝑘) = (2C1))
47 bcn1 13304 . . . . . . . . . . . . . . 15 (2 ∈ ℕ0 → (2C1) = 2)
481, 47ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14 (2C1) = 2
4946, 48syl6eq 2821 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 1 → (2C𝑘) = 2)
50 oveq1 6800 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 1 → (𝑘 BernPoly 𝑋) = (1 BernPoly 𝑋))
51 oveq2 6801 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 = 1 → (2 − 𝑘) = (2 − 1))
5251oveq1d 6808 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 = 1 → ((2 − 𝑘) + 1) = ((2 − 1) + 1))
53 ax-1cn 10196 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1 ∈ ℂ
54 npcan 10492 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((2 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((2 − 1) + 1) = 2)
5527, 53, 54mp2an 672 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((2 − 1) + 1) = 2
5652, 55syl6eq 2821 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 1 → ((2 − 𝑘) + 1) = 2)
5750, 56oveq12d 6811 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 1 → ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1)) = ((1 BernPoly 𝑋) / 2))
5849, 57oveq12d 6811 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 1 → ((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = (2 · ((1 BernPoly 𝑋) / 2)))
5945, 58sylbi 207 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = (0 + 1) → ((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = (2 · ((1 BernPoly 𝑋) / 2)))
60 bpoly1 14988 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑋 ∈ ℂ → (1 BernPoly 𝑋) = (𝑋 − (1 / 2)))
6160oveq1d 6808 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑋 ∈ ℂ → ((1 BernPoly 𝑋) / 2) = ((𝑋 − (1 / 2)) / 2))
6261oveq2d 6809 . . . . . . . . . . . 12 (𝑋 ∈ ℂ → (2 · ((1 BernPoly 𝑋) / 2)) = (2 · ((𝑋 − (1 / 2)) / 2)))
63 halfcn 11449 . . . . . . . . . . . . . 14 (1 / 2) ∈ ℂ
64 subcl 10482 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑋 ∈ ℂ ∧ (1 / 2) ∈ ℂ) → (𝑋 − (1 / 2)) ∈ ℂ)
6563, 64mpan2 671 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑋 ∈ ℂ → (𝑋 − (1 / 2)) ∈ ℂ)
66 2ne0 11315 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ≠ 0
67 divcan2 10895 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑋 − (1 / 2)) ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) → (2 · ((𝑋 − (1 / 2)) / 2)) = (𝑋 − (1 / 2)))
6827, 66, 67mp3an23 1564 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑋 − (1 / 2)) ∈ ℂ → (2 · ((𝑋 − (1 / 2)) / 2)) = (𝑋 − (1 / 2)))
6965, 68syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑋 ∈ ℂ → (2 · ((𝑋 − (1 / 2)) / 2)) = (𝑋 − (1 / 2)))
7062, 69eqtrd 2805 . . . . . . . . . . 11 (𝑋 ∈ ℂ → (2 · ((1 BernPoly 𝑋) / 2)) = (𝑋 − (1 / 2)))
7159, 70sylan9eqr 2827 . . . . . . . . . 10 ((𝑋 ∈ ℂ ∧ 𝑘 = (0 + 1)) → ((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = (𝑋 − (1 / 2)))
7265adantr 466 . . . . . . . . . 10 ((𝑋 ∈ ℂ ∧ 𝑘 = (0 + 1)) → (𝑋 − (1 / 2)) ∈ ℂ)
7371, 72eqeltrd 2850 . . . . . . . . 9 ((𝑋 ∈ ℂ ∧ 𝑘 = (0 + 1)) → ((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) ∈ ℂ)
7444, 73jaodan 938 . . . . . . . 8 ((𝑋 ∈ ℂ ∧ (𝑘 = 0 ∨ 𝑘 = (0 + 1))) → ((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) ∈ ℂ)
7519, 74sylan2b 581 . . . . . . 7 ((𝑋 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ (0...(0 + 1))) → ((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) ∈ ℂ)
7612, 75, 59fsump1 14695 . . . . . 6 (𝑋 ∈ ℂ → Σ𝑘 ∈ (0...(0 + 1))((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = (Σ𝑘 ∈ (0...0)((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) + (2 · ((1 BernPoly 𝑋) / 2))))
7742, 40syl6eqel 2858 . . . . . . . . 9 (𝑋 ∈ ℂ → (1 · ((0 BernPoly 𝑋) / 3)) ∈ ℂ)
7834fsum1 14684 . . . . . . . . 9 ((0 ∈ ℤ ∧ (1 · ((0 BernPoly 𝑋) / 3)) ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ (0...0)((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = (1 · ((0 BernPoly 𝑋) / 3)))
7913, 77, 78sylancr 575 . . . . . . . 8 (𝑋 ∈ ℂ → Σ𝑘 ∈ (0...0)((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = (1 · ((0 BernPoly 𝑋) / 3)))
8079, 42eqtrd 2805 . . . . . . 7 (𝑋 ∈ ℂ → Σ𝑘 ∈ (0...0)((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = (1 / 3))
8180, 70oveq12d 6811 . . . . . 6 (𝑋 ∈ ℂ → (Σ𝑘 ∈ (0...0)((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) + (2 · ((1 BernPoly 𝑋) / 2))) = ((1 / 3) + (𝑋 − (1 / 2))))
8276, 81eqtrd 2805 . . . . 5 (𝑋 ∈ ℂ → Σ𝑘 ∈ (0...(0 + 1))((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = ((1 / 3) + (𝑋 − (1 / 2))))
83 addsub12 10496 . . . . . . 7 (((1 / 3) ∈ ℂ ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ (1 / 2) ∈ ℂ) → ((1 / 3) + (𝑋 − (1 / 2))) = (𝑋 + ((1 / 3) − (1 / 2))))
8440, 63, 83mp3an13 1563 . . . . . 6 (𝑋 ∈ ℂ → ((1 / 3) + (𝑋 − (1 / 2))) = (𝑋 + ((1 / 3) − (1 / 2))))
8563, 40negsubdi2i 10569 . . . . . . . 8 -((1 / 2) − (1 / 3)) = ((1 / 3) − (1 / 2))
86 halfthird 11886 . . . . . . . . 9 ((1 / 2) − (1 / 3)) = (1 / 6)
8786negeqi 10476 . . . . . . . 8 -((1 / 2) − (1 / 3)) = -(1 / 6)
8885, 87eqtr3i 2795 . . . . . . 7 ((1 / 3) − (1 / 2)) = -(1 / 6)
8988oveq2i 6804 . . . . . 6 (𝑋 + ((1 / 3) − (1 / 2))) = (𝑋 + -(1 / 6))
9084, 89syl6eq 2821 . . . . 5 (𝑋 ∈ ℂ → ((1 / 3) + (𝑋 − (1 / 2))) = (𝑋 + -(1 / 6)))
91 6cn 11304 . . . . . . 7 6 ∈ ℂ
92 6re 11303 . . . . . . . 8 6 ∈ ℝ
93 6pos 11321 . . . . . . . 8 0 < 6
9492, 93gt0ne0ii 10766 . . . . . . 7 6 ≠ 0
9591, 94reccli 10957 . . . . . 6 (1 / 6) ∈ ℂ
96 negsub 10531 . . . . . 6 ((𝑋 ∈ ℂ ∧ (1 / 6) ∈ ℂ) → (𝑋 + -(1 / 6)) = (𝑋 − (1 / 6)))
9795, 96mpan2 671 . . . . 5 (𝑋 ∈ ℂ → (𝑋 + -(1 / 6)) = (𝑋 − (1 / 6)))
9882, 90, 973eqtrd 2809 . . . 4 (𝑋 ∈ ℂ → Σ𝑘 ∈ (0...(0 + 1))((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = (𝑋 − (1 / 6)))
998, 98syl5eq 2817 . . 3 (𝑋 ∈ ℂ → Σ𝑘 ∈ (0...(2 − 1))((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1))) = (𝑋 − (1 / 6)))
10099oveq2d 6809 . 2 (𝑋 ∈ ℂ → ((𝑋↑2) − Σ𝑘 ∈ (0...(2 − 1))((2C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((2 − 𝑘) + 1)))) = ((𝑋↑2) − (𝑋 − (1 / 6))))
101 sqcl 13132 . . 3 (𝑋 ∈ ℂ → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
102 subsub 10513 . . . 4 (((𝑋↑2) ∈ ℂ ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ (1 / 6) ∈ ℂ) → ((𝑋↑2) − (𝑋 − (1 / 6))) = (((𝑋↑2) − 𝑋) + (1 / 6)))
10395, 102mp3an3 1561 . . 3 (((𝑋↑2) ∈ ℂ ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → ((𝑋↑2) − (𝑋 − (1 / 6))) = (((𝑋↑2) − 𝑋) + (1 / 6)))
104101, 103mpancom 668 . 2 (𝑋 ∈ ℂ → ((𝑋↑2) − (𝑋 − (1 / 6))) = (((𝑋↑2) − 𝑋) + (1 / 6)))
1053, 100, 1043eqtrd 2809 1 (𝑋 ∈ ℂ → (2 BernPoly 𝑋) = (((𝑋↑2) − 𝑋) + (1 / 6)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 382  wo 834   = wceq 1631  wcel 2145  wne 2943  {cpr 4318  cfv 6031  (class class class)co 6793  cc 10136  0cc0 10138  1c1 10139   + caddc 10141   · cmul 10143  cmin 10468  -cneg 10469   / cdiv 10886  2c2 11272  3c3 11273  6c6 11276  0cn0 11494  cz 11579  cuz 11888  ...cfz 12533  cexp 13067  Ccbc 13293  Σcsu 14624   BernPoly cbp 14983
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4904  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096  ax-inf2 8702  ax-cnex 10194  ax-resscn 10195  ax-1cn 10196  ax-icn 10197  ax-addcl 10198  ax-addrcl 10199  ax-mulcl 10200  ax-mulrcl 10201  ax-mulcom 10202  ax-addass 10203  ax-mulass 10204  ax-distr 10205  ax-i2m1 10206  ax-1ne0 10207  ax-1rid 10208  ax-rnegex 10209  ax-rrecex 10210  ax-cnre 10211  ax-pre-lttri 10212  ax-pre-lttrn 10213  ax-pre-ltadd 10214  ax-pre-mulgt0 10215  ax-pre-sup 10216
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 835  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-fal 1637  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-tp 4321  df-op 4323  df-uni 4575  df-int 4612  df-iun 4656  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-tr 4887  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-se 5209  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-isom 6040  df-riota 6754  df-ov 6796  df-oprab 6797  df-mpt2 6798  df-om 7213  df-1st 7315  df-2nd 7316  df-wrecs 7559  df-recs 7621  df-rdg 7659  df-1o 7713  df-oadd 7717  df-er 7896  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-fin 8113  df-sup 8504  df-oi 8571  df-card 8965  df-pnf 10278  df-mnf 10279  df-xr 10280  df-ltxr 10281  df-le 10282  df-sub 10470  df-neg 10471  df-div 10887  df-nn 11223  df-2 11281  df-3 11282  df-4 11283  df-5 11284  df-6 11285  df-n0 11495  df-z 11580  df-uz 11889  df-rp 12036  df-fz 12534  df-fzo 12674  df-seq 13009  df-exp 13068  df-fac 13265  df-bc 13294  df-hash 13322  df-cj 14047  df-re 14048  df-im 14049  df-sqrt 14183  df-abs 14184  df-clim 14427  df-sum 14625  df-bpoly 14984
This theorem is referenced by:  bpoly3  14995  bpoly4  14996
  Copyright terms: Public domain W3C validator