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

Theorem bpolycl 16224
Description: Closure law for Bernoulli polynomials. (Contributed by Scott Fenton, 16-May-2014.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 22-May-2014.)
Assertion
Ref Expression
bpolycl ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (𝑁 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ)

Proof of Theorem bpolycl
Dummy variables 𝑛 𝑘 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq1 7428 . . . . 5 (𝑛 = 𝑘 → (𝑛 BernPoly 𝑋) = (𝑘 BernPoly 𝑋))
21eleq1d 2845 . . . 4 (𝑛 = 𝑘 → ((𝑛 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ ↔ (𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ))
32imbi2d 343 . . 3 (𝑛 = 𝑘 → ((𝑋 ∈ ℂ → (𝑛 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) ↔ (𝑋 ∈ ℂ → (𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ)))
4 oveq1 7428 . . . . 5 (𝑛 = 𝑁 → (𝑛 BernPoly 𝑋) = (𝑁 BernPoly 𝑋))
54eleq1d 2845 . . . 4 (𝑛 = 𝑁 → ((𝑛 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ ↔ (𝑁 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ))
65imbi2d 343 . . 3 (𝑛 = 𝑁 → ((𝑋 ∈ ℂ → (𝑛 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) ↔ (𝑋 ∈ ℂ → (𝑁 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ)))
7 r19.21v 3187 . . . 4 (∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑋 ∈ ℂ → (𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) ↔ (𝑋 ∈ ℂ → ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ))
8 bpolyval 16221 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (𝑛 BernPoly 𝑋) = ((𝑋↑𝑛) − Σ𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))((𝑛C𝑚) · ((𝑚 BernPoly 𝑋) / ((𝑛 − 𝑚) + 1)))))
983adant3 1150 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → (𝑛 BernPoly 𝑋) = ((𝑋↑𝑛) − Σ𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))((𝑛C𝑚) · ((𝑚 BernPoly 𝑋) / ((𝑛 − 𝑚) + 1)))))
10 simp2 1155 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → 𝑋 ∈ ℂ)
11 simp1 1154 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → 𝑛 ∈ ℕ0)
1210, 11expcld 14293 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → (𝑋↑𝑛) ∈ ℂ)
13 fzfid 14120 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → (0...(𝑛 − 1)) ∈ Fin)
14 elfzelz 13660 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1)) → 𝑚 ∈ ℤ)
15 bccl 14470 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0)
1611, 14, 15syl2an 608 . . . . . . . . . . 11 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) ∧ 𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))) → (𝑛C𝑚) ∈ ℕ0)
1716nn0cnd 12673 . . . . . . . . . 10 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) ∧ 𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))) → (𝑛C𝑚) ∈ ℂ)
18 oveq1 7428 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 𝑚 → (𝑘 BernPoly 𝑋) = (𝑚 BernPoly 𝑋))
1918eleq1d 2845 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑚 → ((𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ ↔ (𝑚 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ))
2019rspccva 3575 . . . . . . . . . . . 12 ((∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ ∧ 𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))) → (𝑚 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ)
21203ad2antl3 1206 . . . . . . . . . . 11 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) ∧ 𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))) → (𝑚 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ)
22 fzssp1 13705 . . . . . . . . . . . . . . 15 (0...(𝑛 − 1)) ⊆ (0...((𝑛 − 1) + 1))
2311nn0cnd 12673 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → 𝑛 ∈ ℂ)
24 ax-1cn 11262 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1 ∈ ℂ
25 npcan 11570 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑛 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑛 − 1) + 1) = 𝑛)
2623, 24, 25sylancl 598 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → ((𝑛 − 1) + 1) = 𝑛)
2726oveq2d 7437 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → (0...((𝑛 − 1) + 1)) = (0...𝑛))
2822, 27sseqtrid 3950 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → (0...(𝑛 − 1)) ⊆ (0...𝑛))
2928sselda 3908 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) ∧ 𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))) → 𝑚 ∈ (0...𝑛))
30 fznn0sub 13694 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 ∈ (0...𝑛) → (𝑛 − 𝑚) ∈ ℕ0)
31 nn0p1nn 12649 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑛 − 𝑚) ∈ ℕ0 → ((𝑛 − 𝑚) + 1) ∈ ℕ)
3229, 30, 313syl 19 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) ∧ 𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))) → ((𝑛 − 𝑚) + 1) ∈ ℕ)
3332nncnd 12355 . . . . . . . . . . 11 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) ∧ 𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))) → ((𝑛 − 𝑚) + 1) ∈ ℂ)
3432nnne0d 12392 . . . . . . . . . . 11 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) ∧ 𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))) → ((𝑛 − 𝑚) + 1) ≠ 0)
3521, 33, 34divcld 12097 . . . . . . . . . 10 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) ∧ 𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))) → ((𝑚 BernPoly 𝑋) / ((𝑛 − 𝑚) + 1)) ∈ ℂ)
3617, 35mulcld 11333 . . . . . . . . 9 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) ∧ 𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))) → ((𝑛C𝑚) · ((𝑚 BernPoly 𝑋) / ((𝑛 − 𝑚) + 1))) ∈ ℂ)
3713, 36fsumcl 15905 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → Σ𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))((𝑛C𝑚) · ((𝑚 BernPoly 𝑋) / ((𝑛 − 𝑚) + 1))) ∈ ℂ)
3812, 37subcld 11673 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → ((𝑋↑𝑛) − Σ𝑚 ∈ (0...(𝑛 − 1))((𝑛C𝑚) · ((𝑚 BernPoly 𝑋) / ((𝑛 − 𝑚) + 1)))) ∈ ℂ)
399, 38eqeltrd 2860 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ ∧ ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → (𝑛 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ)
40393exp 1137 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝑋 ∈ ℂ → (∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ → (𝑛 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ)))
4140a2d 30 . . . 4 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((𝑋 ∈ ℂ → ∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → (𝑋 ∈ ℂ → (𝑛 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ)))
427, 41biimtrid 245 . . 3 (𝑛 ∈ ℕ0 → (∀𝑘 ∈ (0...(𝑛 − 1))(𝑋 ∈ ℂ → (𝑘 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ) → (𝑋 ∈ ℂ → (𝑛 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ)))
433, 6, 42nn0sinds 14136 . 2 (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝑋 ∈ ℂ → (𝑁 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ))
4443imp 412 1 ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (𝑁 BernPoly 𝑋) ∈ ℂ)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  (class class class)co 7421  ℂcc 11202  0cc0 11204  1c1 11205   + caddc 11207   · cmul 11209   − cmin 11545   / cdiv 11977  ℕcn 12339  ℕ0cn0 12610  ℤcz 12697  ...cfz 13643  ↑cexp 14208  Ccbc 14450  Σcsu 15859   BernPoly cbp 16218
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 7752  ax-inf2 9646  ax-cnex 11260  ax-resscn 11261  ax-1cn 11262  ax-icn 11263  ax-addcl 11264  ax-addrcl 11265  ax-mulcl 11266  ax-mulrcl 11267  ax-mulcom 11268  ax-addass 11269  ax-mulass 11270  ax-distr 11271  ax-i2m1 11272  ax-1ne0 11273  ax-1rid 11274  ax-rnegex 11275  ax-rrecex 11276  ax-cnre 11277  ax-pre-lttri 11278  ax-pre-lttrn 11279  ax-pre-ltadd 11280  ax-pre-mulgt0 11281  ax-pre-sup 11282
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 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  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 6541  df-fn 6542  df-f 6543  df-f1 6544  df-fo 6545  df-f1o 6546  df-fv 6547  df-isom 6548  df-riota 7378  df-ov 7424  df-oprab 7425  df-mpo 7426  df-om 7879  df-1st 8002  df-2nd 8003  df-frecs 8303  df-wrecs 8334  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-1o 8480  df-er 8721  df-en 8978  df-dom 8979  df-sdom 8980  df-fin 8981  df-sup 9438  df-oi 9508  df-card 10024  df-pnf 11349  df-mnf 11350  df-xr 11351  df-ltxr 11352  df-le 11353  df-sub 11547  df-neg 11548  df-div 11978  df-nn 12340  df-2 12409  df-3 12410  df-n0 12611  df-z 12698  df-uz 12970  df-rp 13125  df-fz 13644  df-fzo 13793  df-seq 14149  df-exp 14209  df-fac 14422  df-bc 14451  df-hash 14479  df-cj 15272  df-re 15273  df-im 15274  df-sqrt 15408  df-abs 15409  df-clim 15661  df-sum 15860  df-bpoly 16219
This theorem is used by:  bpolysum  16225  bpolydiflem  16226  fsumkthpow  16228  bpoly3  16230  bpoly4  16231
  Copyright terms: Public domain W3C validator