Theorem bpolyval 16215

Description: The value of the Bernoulli polynomials. (Contributed by Scott Fenton, 16-May-2014.)

Assertion

Ref	Expression
bpolyval	⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (𝑁 BernPoly 𝑋) = ((𝑋↑𝑁) − Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((𝑁C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((𝑁 − 𝑘) + 1)))))

Distinct variable groups:   𝑘,𝑁   𝑘,𝑋

Proof of Theorem bpolyval

Dummy variables 𝑔 𝑚 𝑛 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fvex 6898	. . . . . 6 ⊢ (♯‘dom 𝑐) ∈ V
2		oveq2 7428	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = (♯‘dom 𝑐) → (𝑋↑𝑛) = (𝑋↑(♯‘dom 𝑐)))
3		oveq1 7427	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = (♯‘dom 𝑐) → (𝑛C𝑚) = ((♯‘dom 𝑐)C𝑚))
4		oveq1 7427	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 = (♯‘dom 𝑐) → (𝑛 − 𝑚) = ((♯‘dom 𝑐) − 𝑚))
5	4	oveq1d 7435	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 = (♯‘dom 𝑐) → ((𝑛 − 𝑚) + 1) = (((♯‘dom 𝑐) − 𝑚) + 1))
6	5	oveq2d 7436	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = (♯‘dom 𝑐) → ((𝑐‘𝑚) / ((𝑛 − 𝑚) + 1)) = ((𝑐‘𝑚) / (((♯‘dom 𝑐) − 𝑚) + 1)))
7	3, 6	oveq12d 7438	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = (♯‘dom 𝑐) → ((𝑛C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / ((𝑛 − 𝑚) + 1))) = (((♯‘dom 𝑐)C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / (((♯‘dom 𝑐) − 𝑚) + 1))))
8	7	sumeq2sdv 15870	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = (♯‘dom 𝑐) → Σ𝑚 ∈ dom 𝑐((𝑛C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / ((𝑛 − 𝑚) + 1))) = Σ𝑚 ∈ dom 𝑐(((♯‘dom 𝑐)C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / (((♯‘dom 𝑐) − 𝑚) + 1))))
9	2, 8	oveq12d 7438	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = (♯‘dom 𝑐) → ((𝑋↑𝑛) − Σ𝑚 ∈ dom 𝑐((𝑛C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / ((𝑛 − 𝑚) + 1)))) = ((𝑋↑(♯‘dom 𝑐)) − Σ𝑚 ∈ dom 𝑐(((♯‘dom 𝑐)C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / (((♯‘dom 𝑐) − 𝑚) + 1)))))
10	1, 9	csbie 3881	. . . . 5 ⊢ ⦋(♯‘dom 𝑐) / 𝑛⦌((𝑋↑𝑛) − Σ𝑚 ∈ dom 𝑐((𝑛C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / ((𝑛 − 𝑚) + 1)))) = ((𝑋↑(♯‘dom 𝑐)) − Σ𝑚 ∈ dom 𝑐(((♯‘dom 𝑐)C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / (((♯‘dom 𝑐) − 𝑚) + 1))))
11		oveq2 7428	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → (𝑛C𝑚) = (𝑛C𝑘))
12		fveq2 6885	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → (𝑐‘𝑚) = (𝑐‘𝑘))
13		oveq2 7428	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → (𝑛 − 𝑚) = (𝑛 − 𝑘))
14	13	oveq1d 7435	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → ((𝑛 − 𝑚) + 1) = ((𝑛 − 𝑘) + 1))
15	12, 14	oveq12d 7438	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → ((𝑐‘𝑚) / ((𝑛 − 𝑚) + 1)) = ((𝑐‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1)))
16	11, 15	oveq12d 7438	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → ((𝑛C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / ((𝑛 − 𝑚) + 1))) = ((𝑛C𝑘) · ((𝑐‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1))))
17	16	cbvsumv 15863	. . . . . . . 8 ⊢ Σ𝑚 ∈ dom 𝑐((𝑛C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / ((𝑛 − 𝑚) + 1))) = Σ𝑘 ∈ dom 𝑐((𝑛C𝑘) · ((𝑐‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1)))
18		dmeq 5884	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑐 = 𝑔 → dom 𝑐 = dom 𝑔)
19		fveq1 6884	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑐 = 𝑔 → (𝑐‘𝑘) = (𝑔‘𝑘))
20	19	oveq1d 7435	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑐 = 𝑔 → ((𝑐‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1)) = ((𝑔‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1)))
21	20	oveq2d 7436	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑐 = 𝑔 → ((𝑛C𝑘) · ((𝑐‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1))) = ((𝑛C𝑘) · ((𝑔‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1))))
22	21	adantr 486	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑐 = 𝑔 ∧ 𝑘 ∈ dom 𝑐) → ((𝑛C𝑘) · ((𝑐‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1))) = ((𝑛C𝑘) · ((𝑔‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1))))
23	18, 22	sumeq12dv 15872	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑐 = 𝑔 → Σ𝑘 ∈ dom 𝑐((𝑛C𝑘) · ((𝑐‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1))) = Σ𝑘 ∈ dom 𝑔((𝑛C𝑘) · ((𝑔‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1))))
24	17, 23	eqtrid 2807	. . . . . . 7 ⊢ (𝑐 = 𝑔 → Σ𝑚 ∈ dom 𝑐((𝑛C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / ((𝑛 − 𝑚) + 1))) = Σ𝑘 ∈ dom 𝑔((𝑛C𝑘) · ((𝑔‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1))))
25	24	oveq2d 7436	. . . . . 6 ⊢ (𝑐 = 𝑔 → ((𝑋↑𝑛) − Σ𝑚 ∈ dom 𝑐((𝑛C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / ((𝑛 − 𝑚) + 1)))) = ((𝑋↑𝑛) − Σ𝑘 ∈ dom 𝑔((𝑛C𝑘) · ((𝑔‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1)))))
26	25	csbeq2dv 3853	. . . . 5 ⊢ (𝑐 = 𝑔 → ⦋(♯‘dom 𝑐) / 𝑛⦌((𝑋↑𝑛) − Σ𝑚 ∈ dom 𝑐((𝑛C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / ((𝑛 − 𝑚) + 1)))) = ⦋(♯‘dom 𝑐) / 𝑛⦌((𝑋↑𝑛) − Σ𝑘 ∈ dom 𝑔((𝑛C𝑘) · ((𝑔‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1)))))
27	10, 26	eqtr3id 2809	. . . 4 ⊢ (𝑐 = 𝑔 → ((𝑋↑(♯‘dom 𝑐)) − Σ𝑚 ∈ dom 𝑐(((♯‘dom 𝑐)C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / (((♯‘dom 𝑐) − 𝑚) + 1)))) = ⦋(♯‘dom 𝑐) / 𝑛⦌((𝑋↑𝑛) − Σ𝑘 ∈ dom 𝑔((𝑛C𝑘) · ((𝑔‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1)))))
28	18	fveq2d 6889	. . . . 5 ⊢ (𝑐 = 𝑔 → (♯‘dom 𝑐) = (♯‘dom 𝑔))
29	28	csbeq1d 3850	. . . 4 ⊢ (𝑐 = 𝑔 → ⦋(♯‘dom 𝑐) / 𝑛⦌((𝑋↑𝑛) − Σ𝑘 ∈ dom 𝑔((𝑛C𝑘) · ((𝑔‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1)))) = ⦋(♯‘dom 𝑔) / 𝑛⦌((𝑋↑𝑛) − Σ𝑘 ∈ dom 𝑔((𝑛C𝑘) · ((𝑔‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1)))))
30	27, 29	eqtrd 2795	. . 3 ⊢ (𝑐 = 𝑔 → ((𝑋↑(♯‘dom 𝑐)) − Σ𝑚 ∈ dom 𝑐(((♯‘dom 𝑐)C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / (((♯‘dom 𝑐) − 𝑚) + 1)))) = ⦋(♯‘dom 𝑔) / 𝑛⦌((𝑋↑𝑛) − Σ𝑘 ∈ dom 𝑔((𝑛C𝑘) · ((𝑔‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1)))))
31	30	cbvmptv 5208	. 2 ⊢ (𝑐 ∈ V ↦ ((𝑋↑(♯‘dom 𝑐)) − Σ𝑚 ∈ dom 𝑐(((♯‘dom 𝑐)C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / (((♯‘dom 𝑐) − 𝑚) + 1))))) = (𝑔 ∈ V ↦ ⦋(♯‘dom 𝑔) / 𝑛⦌((𝑋↑𝑛) − Σ𝑘 ∈ dom 𝑔((𝑛C𝑘) · ((𝑔‘𝑘) / ((𝑛 − 𝑘) + 1)))))
32		eqid 2760	. 2 ⊢ wrecs( < , ℕ0, (𝑐 ∈ V ↦ ((𝑋↑(♯‘dom 𝑐)) − Σ𝑚 ∈ dom 𝑐(((♯‘dom 𝑐)C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / (((♯‘dom 𝑐) − 𝑚) + 1)))))) = wrecs( < , ℕ0, (𝑐 ∈ V ↦ ((𝑋↑(♯‘dom 𝑐)) − Σ𝑚 ∈ dom 𝑐(((♯‘dom 𝑐)C𝑚) · ((𝑐‘𝑚) / (((♯‘dom 𝑐) − 𝑚) + 1))))))
33	31, 32	bpolylem 16214	1 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (𝑁 BernPoly 𝑋) = ((𝑋↑𝑁) − Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((𝑁C𝑘) · ((𝑘 BernPoly 𝑋) / ((𝑁 − 𝑘) + 1)))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  Vcvv 3450  ⦋csb 3846   ↦ cmpt 5185  dom cdm 5650  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  wrecscwrecs 8329  ℂcc 11198  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   · cmul 11205   < clt 11343   − cmin 11541   / cdiv 11973  ℕ₀cn0 12606  ...cfz 13639  ↑cexp 14204  Ccbc 14446  ♯chash 14474  Σcsu 15853   BernPoly cbp 16212

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

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-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-op 4590  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 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-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  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-nn 12336  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-fz 13640  df-seq 14145  df-hash 14475  df-sum 15854  df-bpoly 16213

This theorem is used by:  bpoly0  16216  bpoly1  16217  bpolycl  16218  bpolysum  16219  bpolydiflem  16220  bpoly2  16223  bpoly3  16224  bpoly4  16225