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

Theorem fallfacfwd 15976
Description: The forward difference of a falling factorial. (Contributed by Scott Fenton, 21-Jan-2018.)
Assertion
Ref Expression
fallfacfwd ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (((๐ด + 1) FallFac ๐‘) โˆ’ (๐ด FallFac ๐‘)) = (๐‘ ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))))

Proof of Theorem fallfacfwd
Dummy variable ๐‘˜ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 peano2cn 11382 . . . . 5 (๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ (๐ด + 1) โˆˆ โ„‚)
2 nnnn0 12475 . . . . 5 (๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0)
3 fallfacval 15949 . . . . 5 (((๐ด + 1) โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0) โ†’ ((๐ด + 1) FallFac ๐‘) = โˆ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))((๐ด + 1) โˆ’ ๐‘˜))
41, 2, 3syl2an 596 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐ด + 1) FallFac ๐‘) = โˆ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))((๐ด + 1) โˆ’ ๐‘˜))
5 0p1e1 12330 . . . . . . . . 9 (0 + 1) = 1
65oveq1i 7415 . . . . . . . 8 ((0 + 1)...(๐‘ โˆ’ 1)) = (1...(๐‘ โˆ’ 1))
76prodeq1i 15858 . . . . . . 7 โˆ๐‘˜ โˆˆ ((0 + 1)...(๐‘ โˆ’ 1))(๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1)) = โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐‘ โˆ’ 1))(๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1))
87oveq2i 7416 . . . . . 6 ((๐ด โˆ’ -1) ยท โˆ๐‘˜ โˆˆ ((0 + 1)...(๐‘ โˆ’ 1))(๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1))) = ((๐ด โˆ’ -1) ยท โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐‘ โˆ’ 1))(๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1)))
9 nnm1nn0 12509 . . . . . . . . 9 (๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ (๐‘ โˆ’ 1) โˆˆ โ„•0)
109adantl 482 . . . . . . . 8 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘ โˆ’ 1) โˆˆ โ„•0)
11 nn0uz 12860 . . . . . . . 8 โ„•0 = (โ„คโ‰ฅโ€˜0)
1210, 11eleqtrdi 2843 . . . . . . 7 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘ โˆ’ 1) โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜0))
13 simpll 765 . . . . . . . 8 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
14 elfzelz 13497 . . . . . . . . . . 11 (๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1)) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„ค)
1514adantl 482 . . . . . . . . . 10 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„ค)
16 peano2zm 12601 . . . . . . . . . 10 (๐‘˜ โˆˆ โ„ค โ†’ (๐‘˜ โˆ’ 1) โˆˆ โ„ค)
1715, 16syl 17 . . . . . . . . 9 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))) โ†’ (๐‘˜ โˆ’ 1) โˆˆ โ„ค)
1817zcnd 12663 . . . . . . . 8 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))) โ†’ (๐‘˜ โˆ’ 1) โˆˆ โ„‚)
1913, 18subcld 11567 . . . . . . 7 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))) โ†’ (๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1)) โˆˆ โ„‚)
20 oveq1 7412 . . . . . . . . 9 (๐‘˜ = 0 โ†’ (๐‘˜ โˆ’ 1) = (0 โˆ’ 1))
21 df-neg 11443 . . . . . . . . 9 -1 = (0 โˆ’ 1)
2220, 21eqtr4di 2790 . . . . . . . 8 (๐‘˜ = 0 โ†’ (๐‘˜ โˆ’ 1) = -1)
2322oveq2d 7421 . . . . . . 7 (๐‘˜ = 0 โ†’ (๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1)) = (๐ด โˆ’ -1))
2412, 19, 23fprod1p 15908 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ โˆ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))(๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1)) = ((๐ด โˆ’ -1) ยท โˆ๐‘˜ โˆˆ ((0 + 1)...(๐‘ โˆ’ 1))(๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1))))
25 fallfacval2 15951 . . . . . . . 8 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง (๐‘ โˆ’ 1) โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)) = โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐‘ โˆ’ 1))(๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1)))
269, 25sylan2 593 . . . . . . 7 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)) = โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐‘ โˆ’ 1))(๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1)))
2726oveq2d 7421 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐ด โˆ’ -1) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))) = ((๐ด โˆ’ -1) ยท โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐‘ โˆ’ 1))(๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1))))
288, 24, 273eqtr4a 2798 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ โˆ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))(๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1)) = ((๐ด โˆ’ -1) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))))
29 elfznn0 13590 . . . . . . . . 9 (๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1)) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0)
3029adantl 482 . . . . . . . 8 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0)
3130nn0cnd 12530 . . . . . . 7 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚)
32 1cnd 11205 . . . . . . 7 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))) โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
3313, 31, 32subsub3d 11597 . . . . . 6 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))) โ†’ (๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1)) = ((๐ด + 1) โˆ’ ๐‘˜))
3433prodeq2dv 15863 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ โˆ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))(๐ด โˆ’ (๐‘˜ โˆ’ 1)) = โˆ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))((๐ด + 1) โˆ’ ๐‘˜))
35 simpl 483 . . . . . . 7 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
36 1cnd 11205 . . . . . . 7 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
3735, 36subnegd 11574 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ด โˆ’ -1) = (๐ด + 1))
3837oveq1d 7420 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐ด โˆ’ -1) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))) = ((๐ด + 1) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))))
3928, 34, 383eqtr3d 2780 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ โˆ๐‘˜ โˆˆ (0...(๐‘ โˆ’ 1))((๐ด + 1) โˆ’ ๐‘˜) = ((๐ด + 1) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))))
404, 39eqtrd 2772 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐ด + 1) FallFac ๐‘) = ((๐ด + 1) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))))
41 simpr 485 . . . . . . 7 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•)
4241nncnd 12224 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„‚)
4342, 36npcand 11571 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐‘ โˆ’ 1) + 1) = ๐‘)
4443oveq2d 7421 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ด FallFac ((๐‘ โˆ’ 1) + 1)) = (๐ด FallFac ๐‘))
45 fallfacp1 15970 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง (๐‘ โˆ’ 1) โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐ด FallFac ((๐‘ โˆ’ 1) + 1)) = ((๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)) ยท (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1))))
469, 45sylan2 593 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ด FallFac ((๐‘ โˆ’ 1) + 1)) = ((๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)) ยท (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1))))
4744, 46eqtr3d 2774 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ด FallFac ๐‘) = ((๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)) ยท (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1))))
4840, 47oveq12d 7423 . 2 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (((๐ด + 1) FallFac ๐‘) โˆ’ (๐ด FallFac ๐‘)) = (((๐ด + 1) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))) โˆ’ ((๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)) ยท (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1)))))
49 fallfaccl 15956 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง (๐‘ โˆ’ 1) โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)) โˆˆ โ„‚)
509, 49sylan2 593 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)) โˆˆ โ„‚)
5110nn0cnd 12530 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘ โˆ’ 1) โˆˆ โ„‚)
5235, 51subcld 11567 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1)) โˆˆ โ„‚)
5350, 52mulcomd 11231 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)) ยท (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1))) = ((๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1)) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))))
5453oveq2d 7421 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (((๐ด + 1) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))) โˆ’ ((๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)) ยท (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1)))) = (((๐ด + 1) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))) โˆ’ ((๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1)) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)))))
551adantr 481 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ด + 1) โˆˆ โ„‚)
5655, 52, 50subdird 11667 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (((๐ด + 1) โˆ’ (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1))) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))) = (((๐ด + 1) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))) โˆ’ ((๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1)) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)))))
5735, 36, 51pnncand 11606 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐ด + 1) โˆ’ (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1))) = (1 + (๐‘ โˆ’ 1)))
5836, 42pncan3d 11570 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (1 + (๐‘ โˆ’ 1)) = ๐‘)
5957, 58eqtrd 2772 . . . 4 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐ด + 1) โˆ’ (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1))) = ๐‘)
6059oveq1d 7420 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (((๐ด + 1) โˆ’ (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1))) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))) = (๐‘ ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))))
6154, 56, 603eqtr2d 2778 . 2 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (((๐ด + 1) ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))) โˆ’ ((๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1)) ยท (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1)))) = (๐‘ ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))))
6248, 61eqtrd 2772 1 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (((๐ด + 1) FallFac ๐‘) โˆ’ (๐ด FallFac ๐‘)) = (๐‘ ยท (๐ด FallFac (๐‘ โˆ’ 1))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 396   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106  โ€˜cfv 6540  (class class class)co 7405  โ„‚cc 11104  0cc0 11106  1c1 11107   + caddc 11109   ยท cmul 11111   โˆ’ cmin 11440  -cneg 11441  โ„•cn 12208  โ„•0cn0 12468  โ„คcz 12554  โ„คโ‰ฅcuz 12818  ...cfz 13480  โˆcprod 15845   FallFac cfallfac 15944
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-inf2 9632  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8699  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-sup 9433  df-oi 9501  df-card 9930  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-rp 12971  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-seq 13963  df-exp 14024  df-hash 14287  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-clim 15428  df-prod 15846  df-fallfac 15947
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator