Theorem etransclem4 44104

Description: 𝐹 expressed as a finite product. (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Apr-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
etransclem4.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℂ)
etransclem4.p	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ)
etransclem4.M	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ0)
etransclem4.f	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃)))
etransclem4.h	⊢ 𝐻 = (𝑗 ∈ (0...𝑀) ↦ (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
etransclem4.e	⊢ 𝐸 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐻‘𝑗)‘𝑥))

Assertion

Ref	Expression
etransclem4	⊢ (𝜑 → 𝐹 = 𝐸)

Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,𝑥   𝑗,𝑀   𝑃,𝑗   𝜑,𝑗,𝑥

Allowed substitution hints:   𝑃(𝑥)   𝐸(𝑥,𝑗)   𝐹(𝑥,𝑗)   𝐻(𝑥,𝑗)   𝑀(𝑥)

Proof of Theorem etransclem4

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpr 485	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → 𝑗 ∈ (0...𝑀))
2		etransclem4.a	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℂ)
3		cnex 11045	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℂ ∈ V
4	3	ssex 5262	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ⊆ ℂ → 𝐴 ∈ V)
5		mptexg 7147	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ∈ V → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))) ∈ V)
6	2, 4, 5	3syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))) ∈ V)
7	6	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))) ∈ V)
8		etransclem4.h	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐻 = (𝑗 ∈ (0...𝑀) ↦ (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
9	8	fvmpt2 6936	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑗 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))) ∈ V) → (𝐻‘𝑗) = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
10	1, 7, 9	syl2anc 584	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → (𝐻‘𝑗) = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
11		ovexd 7364	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) ∈ V)
12	10, 11	fvmpt2d 6938	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ((𝐻‘𝑗)‘𝑥) = ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)))
13	12	an32s 649	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → ((𝐻‘𝑗)‘𝑥) = ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)))
14	13	prodeq2dv 15724	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐻‘𝑗)‘𝑥) = ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)))
15		etransclem4.M	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ0)
16		nn0uz 12713	. . . . . . 7 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
17	15, 16	eleqtrdi 2847	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘0))
18	17	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘0))
19	2	sselda 3931	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ ℂ)
20	19	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → 𝑥 ∈ ℂ)
21		elfzelz 13349	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ∈ (0...𝑀) → 𝑗 ∈ ℤ)
22	21	zcnd 12520	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ (0...𝑀) → 𝑗 ∈ ℂ)
23	22	adantl 482	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → 𝑗 ∈ ℂ)
24	20, 23	subcld 11425	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → (𝑥 − 𝑗) ∈ ℂ)
25		etransclem4.p	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ)
26		nnm1nn0 12367	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
27	25, 26	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
28	25	nnnn0d 12386	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ0)
29	27, 28	ifcld 4518	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃) ∈ ℕ0)
30	29	ad2antrr 723	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃) ∈ ℕ0)
31	24, 30	expcld 13957	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) ∧ 𝑗 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) ∈ ℂ)
32		oveq2 7337	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = 0 → (𝑥 − 𝑗) = (𝑥 − 0))
33		iftrue 4478	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = 0 → if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃) = (𝑃 − 1))
34	32, 33	oveq12d 7347	. . . . 5 ⊢ (𝑗 = 0 → ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) = ((𝑥 − 0)↑(𝑃 − 1)))
35	18, 31, 34	fprod1p 15769	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) = (((𝑥 − 0)↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ ((0 + 1)...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
36	19	subid1d 11414	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝑥 − 0) = 𝑥)
37	36	oveq1d 7344	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ((𝑥 − 0)↑(𝑃 − 1)) = (𝑥↑(𝑃 − 1)))
38		0p1e1 12188	. . . . . . . . 9 ⊢ (0 + 1) = 1
39	38	oveq1i 7339	. . . . . . . 8 ⊢ ((0 + 1)...𝑀) = (1...𝑀)
40	39	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((0 + 1)...𝑀) = (1...𝑀))
41		0red 11071	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 ∈ ℝ)
42		1red 11069	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 1 ∈ ℝ)
43		elfzelz 13349	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℤ)
44	43	zred 12519	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℝ)
45		0lt1 11590	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 0 < 1
46	45	a1i 11	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 < 1)
47		elfzle1 13352	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 1 ≤ 𝑗)
48	41, 42, 44, 46, 47	ltletrd 11228	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 < 𝑗)
49	48	gt0ne0d 11632	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ≠ 0)
50	49	neneqd 2945	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → ¬ 𝑗 = 0)
51	50	iffalsed 4483	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃) = 𝑃)
52	51	oveq2d 7345	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) = ((𝑥 − 𝑗)↑𝑃))
53	52	adantl 482	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) = ((𝑥 − 𝑗)↑𝑃))
54	40, 53	prodeq12rdv 15728	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∏𝑗 ∈ ((0 + 1)...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃))
55	54	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ∏𝑗 ∈ ((0 + 1)...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃))
56	37, 55	oveq12d 7347	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (((𝑥 − 0)↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ ((0 + 1)...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))) = ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃)))
57	14, 35, 56	3eqtrrd 2781	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃)) = ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐻‘𝑗)‘𝑥))
58	57	mpteq2dva 5189	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃))) = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐻‘𝑗)‘𝑥)))
59		etransclem4.f	. 2 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑗)↑𝑃)))
60		etransclem4.e	. 2 ⊢ 𝐸 = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ ∏𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐻‘𝑗)‘𝑥))
61	58, 59, 60	3eqtr4g 2801	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = 𝐸)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1540   ∈ wcel 2105  Vcvv 3441   ⊆ wss 3897  ifcif 4472   class class class wbr 5089   ↦ cmpt 5172  ‘cfv 6473  (class class class)co 7329  ℂcc 10962  0cc0 10964  1c1 10965   + caddc 10967   · cmul 10969   < clt 11102   − cmin 11298  ℕcn 12066  ℕ₀cn0 12326  ℤ_≥cuz 12675  ...cfz 13332  ↑cexp 13875  ∏cprod 15706

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2707  ax-rep 5226  ax-sep 5240  ax-nul 5247  ax-pow 5305  ax-pr 5369  ax-un 7642  ax-inf2 9490  ax-cnex 11020  ax-resscn 11021  ax-1cn 11022  ax-icn 11023  ax-addcl 11024  ax-addrcl 11025  ax-mulcl 11026  ax-mulrcl 11027  ax-mulcom 11028  ax-addass 11029  ax-mulass 11030  ax-distr 11031  ax-i2m1 11032  ax-1ne0 11033  ax-1rid 11034  ax-rnegex 11035  ax-rrecex 11036  ax-cnre 11037  ax-pre-lttri 11038  ax-pre-lttrn 11039  ax-pre-ltadd 11040  ax-pre-mulgt0 11041  ax-pre-sup 11042

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3349  df-reu 3350  df-rab 3404  df-v 3443  df-sbc 3727  df-csb 3843  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-pss 3916  df-nul 4269  df-if 4473  df-pw 4548  df-sn 4573  df-pr 4575  df-op 4579  df-uni 4852  df-int 4894  df-iun 4940  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5173  df-tr 5207  df-id 5512  df-eprel 5518  df-po 5526  df-so 5527  df-fr 5569  df-se 5570  df-we 5571  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-pred 6232  df-ord 6299  df-on 6300  df-lim 6301  df-suc 6302  df-iota 6425  df-fun 6475  df-fn 6476  df-f 6477  df-f1 6478  df-fo 6479  df-f1o 6480  df-fv 6481  df-isom 6482  df-riota 7286  df-ov 7332  df-oprab 7333  df-mpo 7334  df-om 7773  df-1st 7891  df-2nd 7892  df-frecs 8159  df-wrecs 8190  df-recs 8264  df-rdg 8303  df-1o 8359  df-er 8561  df-en 8797  df-dom 8798  df-sdom 8799  df-fin 8800  df-sup 9291  df-oi 9359  df-card 9788  df-pnf 11104  df-mnf 11105  df-xr 11106  df-ltxr 11107  df-le 11108  df-sub 11300  df-neg 11301  df-div 11726  df-nn 12067  df-2 12129  df-3 12130  df-n0 12327  df-z 12413  df-uz 12676  df-rp 12824  df-fz 13333  df-fzo 13476  df-seq 13815  df-exp 13876  df-hash 14138  df-cj 14901  df-re 14902  df-im 14903  df-sqrt 15037  df-abs 15038  df-clim 15288  df-prod 15707

This theorem is referenced by:  etransclem13  44113  etransclem29  44129