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

Theorem fallfacfwd 16072
Description: The forward difference of a falling factorial. (Contributed by Scott Fenton, 21-Jan-2018.)
Assertion
Ref Expression
fallfacfwd ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) FallFac 𝑁) − (𝐴 FallFac 𝑁)) = (𝑁 · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))

Proof of Theorem fallfacfwd
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 peano2cn 11433 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℂ → (𝐴 + 1) ∈ ℂ)
2 nnnn0 12533 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
3 fallfacval 16045 . . . . 5 (((𝐴 + 1) ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((𝐴 + 1) FallFac 𝑁) = ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((𝐴 + 1) − 𝑘))
41, 2, 3syl2an 596 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 + 1) FallFac 𝑁) = ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((𝐴 + 1) − 𝑘))
5 0p1e1 12388 . . . . . . . . 9 (0 + 1) = 1
65oveq1i 7441 . . . . . . . 8 ((0 + 1)...(𝑁 − 1)) = (1...(𝑁 − 1))
76prodeq1i 15952 . . . . . . 7 𝑘 ∈ ((0 + 1)...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)) = ∏𝑘 ∈ (1...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1))
87oveq2i 7442 . . . . . 6 ((𝐴 − -1) · ∏𝑘 ∈ ((0 + 1)...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1))) = ((𝐴 − -1) · ∏𝑘 ∈ (1...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)))
9 nnm1nn0 12567 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) ∈ ℕ0)
109adantl 481 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 − 1) ∈ ℕ0)
11 nn0uz 12920 . . . . . . . 8 0 = (ℤ‘0)
1210, 11eleqtrdi 2851 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 − 1) ∈ (ℤ‘0))
13 simpll 767 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → 𝐴 ∈ ℂ)
14 elfzelz 13564 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1)) → 𝑘 ∈ ℤ)
1514adantl 481 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → 𝑘 ∈ ℤ)
16 peano2zm 12660 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℤ → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
1715, 16syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
1817zcnd 12723 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → (𝑘 − 1) ∈ ℂ)
1913, 18subcld 11620 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → (𝐴 − (𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
20 oveq1 7438 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 0 → (𝑘 − 1) = (0 − 1))
21 df-neg 11495 . . . . . . . . 9 -1 = (0 − 1)
2220, 21eqtr4di 2795 . . . . . . . 8 (𝑘 = 0 → (𝑘 − 1) = -1)
2322oveq2d 7447 . . . . . . 7 (𝑘 = 0 → (𝐴 − (𝑘 − 1)) = (𝐴 − -1))
2412, 19, 23fprod1p 16004 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)) = ((𝐴 − -1) · ∏𝑘 ∈ ((0 + 1)...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1))))
25 fallfacval2 16047 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ0) → (𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) = ∏𝑘 ∈ (1...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)))
269, 25sylan2 593 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) = ∏𝑘 ∈ (1...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)))
2726oveq2d 7447 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 − -1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) = ((𝐴 − -1) · ∏𝑘 ∈ (1...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1))))
288, 24, 273eqtr4a 2803 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)) = ((𝐴 − -1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
29 elfznn0 13660 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
3029adantl 481 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → 𝑘 ∈ ℕ0)
3130nn0cnd 12589 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → 𝑘 ∈ ℂ)
32 1cnd 11256 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → 1 ∈ ℂ)
3313, 31, 32subsub3d 11650 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))) → (𝐴 − (𝑘 − 1)) = ((𝐴 + 1) − 𝑘))
3433prodeq2dv 15958 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴 − (𝑘 − 1)) = ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((𝐴 + 1) − 𝑘))
35 simpl 482 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℂ)
36 1cnd 11256 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 1 ∈ ℂ)
3735, 36subnegd 11627 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 − -1) = (𝐴 + 1))
3837oveq1d 7446 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 − -1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) = ((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
3928, 34, 383eqtr3d 2785 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ∏𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))((𝐴 + 1) − 𝑘) = ((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
404, 39eqtrd 2777 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 + 1) FallFac 𝑁) = ((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
41 simpr 484 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℕ)
4241nncnd 12282 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℂ)
4342, 36npcand 11624 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑁 − 1) + 1) = 𝑁)
4443oveq2d 7447 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 FallFac ((𝑁 − 1) + 1)) = (𝐴 FallFac 𝑁))
45 fallfacp1 16066 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ0) → (𝐴 FallFac ((𝑁 − 1) + 1)) = ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1))))
469, 45sylan2 593 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 FallFac ((𝑁 − 1) + 1)) = ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1))))
4744, 46eqtr3d 2779 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 FallFac 𝑁) = ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1))))
4840, 47oveq12d 7449 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) FallFac 𝑁) − (𝐴 FallFac 𝑁)) = (((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) − ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1)))))
49 fallfaccl 16052 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑁 − 1) ∈ ℕ0) → (𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) ∈ ℂ)
509, 49sylan2 593 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) ∈ ℂ)
5110nn0cnd 12589 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 − 1) ∈ ℂ)
5235, 51subcld 11620 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 − (𝑁 − 1)) ∈ ℂ)
5350, 52mulcomd 11282 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1))) = ((𝐴 − (𝑁 − 1)) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
5453oveq2d 7447 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) − ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1)))) = (((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) − ((𝐴 − (𝑁 − 1)) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1)))))
551adantr 480 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 + 1) ∈ ℂ)
5655, 52, 50subdird 11720 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) − (𝐴 − (𝑁 − 1))) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) = (((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) − ((𝐴 − (𝑁 − 1)) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1)))))
5735, 36, 51pnncand 11659 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 + 1) − (𝐴 − (𝑁 − 1))) = (1 + (𝑁 − 1)))
5836, 42pncan3d 11623 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (1 + (𝑁 − 1)) = 𝑁)
5957, 58eqtrd 2777 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 + 1) − (𝐴 − (𝑁 − 1))) = 𝑁)
6059oveq1d 7446 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) − (𝐴 − (𝑁 − 1))) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) = (𝑁 · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
6154, 56, 603eqtr2d 2783 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))) − ((𝐴 FallFac (𝑁 − 1)) · (𝐴 − (𝑁 − 1)))) = (𝑁 · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
6248, 61eqtrd 2777 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 + 1) FallFac 𝑁) − (𝐴 FallFac 𝑁)) = (𝑁 · (𝐴 FallFac (𝑁 − 1))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1540  wcel 2108  cfv 6561  (class class class)co 7431  cc 11153  0cc0 11155  1c1 11156   + caddc 11158   · cmul 11160  cmin 11492  -cneg 11493  cn 12266  0cn0 12526  cz 12613  cuz 12878  ...cfz 13547  cprod 15939   FallFac cfallfac 16040
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-inf2 9681  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-er 8745  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-sup 9482  df-oi 9550  df-card 9979  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-rp 13035  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-seq 14043  df-exp 14103  df-hash 14370  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-clim 15524  df-prod 15940  df-fallfac 16043
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator