Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  etransclem41 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem etransclem41 42774
Description: 𝑃 does not divide the P-1 -th derivative of 𝐹 applied to 0. This is the first part of case 2: proven in in [Juillerat] p. 13 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Apr-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
etransclem41.m (𝜑𝑀 ∈ ℕ0)
etransclem41.p (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
etransclem41.mp (𝜑 → (!‘𝑀) < 𝑃)
etransclem41.f 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥𝑗)↑𝑃)))
Assertion
Ref Expression
etransclem41 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ ((((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑃 − 1))‘0) / (!‘(𝑃 − 1))))
Distinct variable groups:   𝑗,𝑀,𝑥   𝑃,𝑗,𝑥   𝜑,𝑗,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥,𝑗)

Proof of Theorem etransclem41
Dummy variables 𝑐 𝑑 𝑘 𝑛 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 etransclem41.mp . . . . . . 7 (𝜑 → (!‘𝑀) < 𝑃)
2 etransclem41.m . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑀 ∈ ℕ0)
32faccld 13640 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (!‘𝑀) ∈ ℕ)
43nnred 11640 . . . . . . . 8 (𝜑 → (!‘𝑀) ∈ ℝ)
5 etransclem41.p . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
6 prmnn 16007 . . . . . . . . . 10 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
75, 6syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑃 ∈ ℕ)
87nnred 11640 . . . . . . . 8 (𝜑𝑃 ∈ ℝ)
94, 8ltnled 10774 . . . . . . 7 (𝜑 → ((!‘𝑀) < 𝑃 ↔ ¬ 𝑃 ≤ (!‘𝑀)))
101, 9mpbid 235 . . . . . 6 (𝜑 → ¬ 𝑃 ≤ (!‘𝑀))
117nnzd 12074 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑃 ∈ ℤ)
1211, 3jca 515 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑃 ∈ ℤ ∧ (!‘𝑀) ∈ ℕ))
1312adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑃 ∥ (!‘𝑀)) → (𝑃 ∈ ℤ ∧ (!‘𝑀) ∈ ℕ))
14 simpr 488 . . . . . . 7 ((𝜑𝑃 ∥ (!‘𝑀)) → 𝑃 ∥ (!‘𝑀))
15 dvdsle 15651 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (!‘𝑀) ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (!‘𝑀) → 𝑃 ≤ (!‘𝑀)))
1613, 14, 15sylc 65 . . . . . 6 ((𝜑𝑃 ∥ (!‘𝑀)) → 𝑃 ≤ (!‘𝑀))
1710, 16mtand 815 . . . . 5 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ (!‘𝑀))
18 fprodfac 15318 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℕ0 → (!‘𝑀) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)𝑗)
192, 18syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (!‘𝑀) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)𝑗)
20 fzfid 13336 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (1...𝑀) ∈ Fin)
21 elfzelz 12902 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℤ)
2221znegcld 12077 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → -𝑗 ∈ ℤ)
2322zcnd 12076 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → -𝑗 ∈ ℂ)
2423adantl 485 . . . . . . . . . 10 ((⊤ ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → -𝑗 ∈ ℂ)
2520, 24fprodabs2 42094 . . . . . . . . 9 (⊤ → (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)(abs‘-𝑗))
2625mptru 1545 . . . . . . . 8 (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)(abs‘-𝑗)
2721zcnd 12076 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℂ)
2827absnegd 14800 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → (abs‘-𝑗) = (abs‘𝑗))
2921zred 12075 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℝ)
30 0red 10631 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 ∈ ℝ)
31 1red 10629 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 1 ∈ ℝ)
32 0lt1 11149 . . . . . . . . . . . . . 14 0 < 1
3332a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 < 1)
34 elfzle1 12905 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 1 ≤ 𝑗)
3530, 31, 29, 33, 34ltletrd 10787 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 < 𝑗)
3630, 29, 35ltled 10775 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 ≤ 𝑗)
3729, 36absidd 14773 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → (abs‘𝑗) = 𝑗)
3828, 37eqtrd 2859 . . . . . . . . 9 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → (abs‘-𝑗) = 𝑗)
3938prodeq2i 15264 . . . . . . . 8 𝑗 ∈ (1...𝑀)(abs‘-𝑗) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)𝑗
4026, 39eqtri 2847 . . . . . . 7 (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)𝑗
4119, 40syl6reqr 2878 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗) = (!‘𝑀))
4241breq2d 5061 . . . . 5 (𝜑 → (𝑃 ∥ (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗) ↔ 𝑃 ∥ (!‘𝑀)))
4317, 42mtbird 328 . . . 4 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗))
44 fzfid 13336 . . . . . 6 (𝜑 → (1...𝑀) ∈ Fin)
4522adantl 485 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → -𝑗 ∈ ℤ)
4644, 45fprodzcl 15299 . . . . 5 (𝜑 → ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗 ∈ ℤ)
47 dvdsabsb 15620 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃 ∥ (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗)))
4811, 46, 47syl2anc 587 . . . 4 (𝜑 → (𝑃 ∥ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃 ∥ (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗)))
4943, 48mtbird 328 . . 3 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗)
50 prmdvdsexp 16048 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗))
515, 46, 7, 50syl3anc 1368 . . 3 (𝜑 → (𝑃 ∥ (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗))
5249, 51mtbird 328 . 2 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃))
53 etransclem41.f . . . . . 6 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥𝑗)↑𝑃)))
54 etransclem11 42744 . . . . . 6 (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ {𝑑 ∈ ((0...𝑚) ↑m (0...𝑀)) ∣ Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)(𝑑𝑘) = 𝑚}) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ {𝑐 ∈ ((0...𝑛) ↑m (0...𝑀)) ∣ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(𝑐𝑗) = 𝑛})
55 eqeq1 2828 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑗 → (𝑘 = 0 ↔ 𝑗 = 0))
5655ifbid 4470 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑗 → if(𝑘 = 0, (𝑃 − 1), 0) = if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 0))
5756cbvmptv 5152 . . . . . 6 (𝑘 ∈ (0...𝑀) ↦ if(𝑘 = 0, (𝑃 − 1), 0)) = (𝑗 ∈ (0...𝑀) ↦ if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 0))
587, 2, 53, 54, 57etransclem35 42768 . . . . 5 (𝜑 → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑃 − 1))‘0) = ((!‘(𝑃 − 1)) · (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃)))
5958oveq1d 7155 . . . 4 (𝜑 → ((((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑃 − 1))‘0) / (!‘(𝑃 − 1))) = (((!‘(𝑃 − 1)) · (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃)) / (!‘(𝑃 − 1))))
6023adantl 485 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → -𝑗 ∈ ℂ)
6144, 60fprodcl 15297 . . . . . 6 (𝜑 → ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗 ∈ ℂ)
627nnnn0d 11943 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∈ ℕ0)
6361, 62expcld 13506 . . . . 5 (𝜑 → (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃) ∈ ℂ)
64 nnm1nn0 11926 . . . . . . . 8 (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
657, 64syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
6665faccld 13640 . . . . . 6 (𝜑 → (!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℕ)
6766nncnd 11641 . . . . 5 (𝜑 → (!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℂ)
6866nnne0d 11675 . . . . 5 (𝜑 → (!‘(𝑃 − 1)) ≠ 0)
6963, 67, 68divcan3d 11408 . . . 4 (𝜑 → (((!‘(𝑃 − 1)) · (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃)) / (!‘(𝑃 − 1))) = (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃))
7059, 69eqtrd 2859 . . 3 (𝜑 → ((((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑃 − 1))‘0) / (!‘(𝑃 − 1))) = (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃))
7170breq2d 5061 . 2 (𝜑 → (𝑃 ∥ ((((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑃 − 1))‘0) / (!‘(𝑃 − 1))) ↔ 𝑃 ∥ (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃)))
7252, 71mtbird 328 1 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ ((((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑃 − 1))‘0) / (!‘(𝑃 − 1))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 399   = wceq 1538  wtru 1539  wcel 2115  {crab 3136  ifcif 4448   class class class wbr 5049  cmpt 5129  cfv 6338  (class class class)co 7140  m cmap 8391  cc 10522  cr 10523  0cc0 10524  1c1 10525   · cmul 10529   < clt 10662  cle 10663  cmin 10857  -cneg 10858   / cdiv 11284  cn 11625  0cn0 11885  cz 11969  ...cfz 12885  cexp 13425  !cfa 13629  abscabs 14584  Σcsu 15033  cprod 15250  cdvds 15598  cprime 16004   D𝑛 cdvn 24458
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-rep 5173  ax-sep 5186  ax-nul 5193  ax-pow 5249  ax-pr 5313  ax-un 7446  ax-inf2 9090  ax-cnex 10580  ax-resscn 10581  ax-1cn 10582  ax-icn 10583  ax-addcl 10584  ax-addrcl 10585  ax-mulcl 10586  ax-mulrcl 10587  ax-mulcom 10588  ax-addass 10589  ax-mulass 10590  ax-distr 10591  ax-i2m1 10592  ax-1ne0 10593  ax-1rid 10594  ax-rnegex 10595  ax-rrecex 10596  ax-cnre 10597  ax-pre-lttri 10598  ax-pre-lttrn 10599  ax-pre-ltadd 10600  ax-pre-mulgt0 10601  ax-pre-sup 10602  ax-addf 10603  ax-mulf 10604
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3014  df-nel 3118  df-ral 3137  df-rex 3138  df-reu 3139  df-rmo 3140  df-rab 3141  df-v 3481  df-sbc 3758  df-csb 3866  df-dif 3921  df-un 3923  df-in 3925  df-ss 3935  df-pss 3937  df-nul 4275  df-if 4449  df-pw 4522  df-sn 4549  df-pr 4551  df-tp 4553  df-op 4555  df-uni 4822  df-int 4860  df-iun 4904  df-iin 4905  df-br 5050  df-opab 5112  df-mpt 5130  df-tr 5156  df-id 5443  df-eprel 5448  df-po 5457  df-so 5458  df-fr 5497  df-se 5498  df-we 5499  df-xp 5544  df-rel 5545  df-cnv 5546  df-co 5547  df-dm 5548  df-rn 5549  df-res 5550  df-ima 5551  df-pred 6131  df-ord 6177  df-on 6178  df-lim 6179  df-suc 6180  df-iota 6297  df-fun 6340  df-fn 6341  df-f 6342  df-f1 6343  df-fo 6344  df-f1o 6345  df-fv 6346  df-isom 6347  df-riota 7098  df-ov 7143  df-oprab 7144  df-mpo 7145  df-of 7394  df-om 7566  df-1st 7674  df-2nd 7675  df-supp 7816  df-wrecs 7932  df-recs 7993  df-rdg 8031  df-1o 8087  df-2o 8088  df-oadd 8091  df-er 8274  df-map 8393  df-pm 8394  df-ixp 8447  df-en 8495  df-dom 8496  df-sdom 8497  df-fin 8498  df-fsupp 8820  df-fi 8861  df-sup 8892  df-inf 8893  df-oi 8960  df-card 9354  df-pnf 10664  df-mnf 10665  df-xr 10666  df-ltxr 10667  df-le 10668  df-sub 10859  df-neg 10860  df-div 11285  df-nn 11626  df-2 11688  df-3 11689  df-4 11690  df-5 11691  df-6 11692  df-7 11693  df-8 11694  df-9 11695  df-n0 11886  df-z 11970  df-dec 12087  df-uz 12232  df-q 12337  df-rp 12378  df-xneg 12495  df-xadd 12496  df-xmul 12497  df-ioo 12730  df-ico 12732  df-icc 12733  df-fz 12886  df-fzo 13029  df-fl 13157  df-mod 13233  df-seq 13365  df-exp 13426  df-fac 13630  df-bc 13659  df-hash 13687  df-cj 14449  df-re 14450  df-im 14451  df-sqrt 14585  df-abs 14586  df-clim 14836  df-sum 15034  df-prod 15251  df-dvds 15599  df-gcd 15833  df-prm 16005  df-struct 16476  df-ndx 16477  df-slot 16478  df-base 16480  df-sets 16481  df-ress 16482  df-plusg 16569  df-mulr 16570  df-starv 16571  df-sca 16572  df-vsca 16573  df-ip 16574  df-tset 16575  df-ple 16576  df-ds 16578  df-unif 16579  df-hom 16580  df-cco 16581  df-rest 16687  df-topn 16688  df-0g 16706  df-gsum 16707  df-topgen 16708  df-pt 16709  df-prds 16712  df-xrs 16766  df-qtop 16771  df-imas 16772  df-xps 16774  df-mre 16848  df-mrc 16849  df-acs 16851  df-mgm 17843  df-sgrp 17892  df-mnd 17903  df-submnd 17948  df-mulg 18216  df-cntz 18438  df-cmn 18899  df-psmet 20525  df-xmet 20526  df-met 20527  df-bl 20528  df-mopn 20529  df-fbas 20530  df-fg 20531  df-cnfld 20534  df-top 21490  df-topon 21507  df-topsp 21529  df-bases 21542  df-cld 21615  df-ntr 21616  df-cls 21617  df-nei 21694  df-lp 21732  df-perf 21733  df-cn 21823  df-cnp 21824  df-haus 21911  df-tx 22158  df-hmeo 22351  df-fil 22442  df-fm 22534  df-flim 22535  df-flf 22536  df-xms 22918  df-ms 22919  df-tms 22920  df-cncf 23474  df-limc 24460  df-dv 24461  df-dvn 24462
This theorem is referenced by:  etransclem44  42777
  Copyright terms: Public domain W3C validator