MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  fallfacval4 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fallfacval4 15992
Description: Represent the falling factorial via factorials when the first argument is a natural. (Contributed by Scott Fenton, 20-Mar-2018.)
Assertion
Ref Expression
fallfacval4 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (๐ด FallFac ๐‘) = ((!โ€˜๐ด) / (!โ€˜(๐ด โˆ’ ๐‘))))

Proof of Theorem fallfacval4
Dummy variable ๐‘˜ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fzfid 13943 . . . . 5 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด) โˆˆ Fin)
2 elfzelz 13506 . . . . . . 7 (๐‘˜ โˆˆ (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„ค)
32zcnd 12672 . . . . . 6 (๐‘˜ โˆˆ (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚)
43adantl 481 . . . . 5 ((๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด)) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚)
51, 4fprodcl 15901 . . . 4 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ โˆ๐‘˜ โˆˆ (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด)๐‘˜ โˆˆ โ„‚)
6 fzfid 13943 . . . . 5 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘)) โˆˆ Fin)
7 elfznn 13535 . . . . . . 7 (๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘)) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•)
87adantl 481 . . . . . 6 ((๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•)
98nncnd 12233 . . . . 5 ((๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚)
106, 9fprodcl 15901 . . . 4 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))๐‘˜ โˆˆ โ„‚)
118nnne0d 12267 . . . . 5 ((๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))) โ†’ ๐‘˜ โ‰  0)
126, 9, 11fprodn0 15928 . . . 4 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))๐‘˜ โ‰  0)
135, 10, 12divcan3d 12000 . . 3 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ((โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))๐‘˜ ยท โˆ๐‘˜ โˆˆ (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด)๐‘˜) / โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))๐‘˜) = โˆ๐‘˜ โˆˆ (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด)๐‘˜)
14 fznn0sub 13538 . . . . . . . 8 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (๐ด โˆ’ ๐‘) โˆˆ โ„•0)
1514nn0red 12538 . . . . . . 7 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (๐ด โˆ’ ๐‘) โˆˆ โ„)
1615ltp1d 12149 . . . . . 6 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (๐ด โˆ’ ๐‘) < ((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1))
17 fzdisj 13533 . . . . . 6 ((๐ด โˆ’ ๐‘) < ((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1) โ†’ ((1...(๐ด โˆ’ ๐‘)) โˆฉ (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด)) = โˆ…)
1816, 17syl 17 . . . . 5 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ((1...(๐ด โˆ’ ๐‘)) โˆฉ (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด)) = โˆ…)
19 nn0p1nn 12516 . . . . . . . 8 ((๐ด โˆ’ ๐‘) โˆˆ โ„•0 โ†’ ((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1) โˆˆ โ„•)
2014, 19syl 17 . . . . . . 7 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1) โˆˆ โ„•)
21 nnuz 12870 . . . . . . 7 โ„• = (โ„คโ‰ฅโ€˜1)
2220, 21eleqtrdi 2842 . . . . . 6 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1) โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜1))
2314nn0zd 12589 . . . . . . 7 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (๐ด โˆ’ ๐‘) โˆˆ โ„ค)
24 elfzel2 13504 . . . . . . 7 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค)
25 elfzle1 13509 . . . . . . . 8 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ 0 โ‰ค ๐‘)
2624zred 12671 . . . . . . . . 9 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„)
27 elfzelz 13506 . . . . . . . . . 10 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ค)
2827zred 12671 . . . . . . . . 9 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„)
2926, 28subge02d 11811 . . . . . . . 8 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (0 โ‰ค ๐‘ โ†” (๐ด โˆ’ ๐‘) โ‰ค ๐ด))
3025, 29mpbid 231 . . . . . . 7 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (๐ด โˆ’ ๐‘) โ‰ค ๐ด)
31 eluz2 12833 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐ด โˆ’ ๐‘)) โ†” ((๐ด โˆ’ ๐‘) โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง (๐ด โˆ’ ๐‘) โ‰ค ๐ด))
3223, 24, 30, 31syl3anbrc 1342 . . . . . 6 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ๐ด โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐ด โˆ’ ๐‘)))
33 fzsplit2 13531 . . . . . 6 ((((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1) โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜1) โˆง ๐ด โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐ด โˆ’ ๐‘))) โ†’ (1...๐ด) = ((1...(๐ด โˆ’ ๐‘)) โˆช (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด)))
3422, 32, 33syl2anc 583 . . . . 5 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (1...๐ด) = ((1...(๐ด โˆ’ ๐‘)) โˆช (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด)))
35 fzfid 13943 . . . . 5 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (1...๐ด) โˆˆ Fin)
36 elfznn 13535 . . . . . . 7 (๐‘˜ โˆˆ (1...๐ด) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•)
3736nncnd 12233 . . . . . 6 (๐‘˜ โˆˆ (1...๐ด) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚)
3837adantl 481 . . . . 5 ((๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...๐ด)) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚)
3918, 34, 35, 38fprodsplit 15915 . . . 4 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...๐ด)๐‘˜ = (โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))๐‘˜ ยท โˆ๐‘˜ โˆˆ (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด)๐‘˜))
4039oveq1d 7427 . . 3 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...๐ด)๐‘˜ / โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))๐‘˜) = ((โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))๐‘˜ ยท โˆ๐‘˜ โˆˆ (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด)๐‘˜) / โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))๐‘˜))
4124zcnd 12672 . . . . . 6 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
4227zcnd 12672 . . . . . 6 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„‚)
43 1cnd 11214 . . . . . 6 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
4441, 42, 43subsubd 11604 . . . . 5 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1)) = ((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1))
4544oveq1d 7427 . . . 4 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ((๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1))...๐ด) = (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด))
4645prodeq1d 15870 . . 3 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ โˆ๐‘˜ โˆˆ ((๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1))...๐ด)๐‘˜ = โˆ๐‘˜ โˆˆ (((๐ด โˆ’ ๐‘) + 1)...๐ด)๐‘˜)
4713, 40, 463eqtr4rd 2782 . 2 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ โˆ๐‘˜ โˆˆ ((๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1))...๐ด)๐‘˜ = (โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...๐ด)๐‘˜ / โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))๐‘˜))
48 fallfacval3 15961 . 2 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (๐ด FallFac ๐‘) = โˆ๐‘˜ โˆˆ ((๐ด โˆ’ (๐‘ โˆ’ 1))...๐ด)๐‘˜)
49 elfz3nn0 13600 . . . 4 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„•0)
50 fprodfac 15922 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜๐ด) = โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...๐ด)๐‘˜)
5149, 50syl 17 . . 3 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (!โ€˜๐ด) = โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...๐ด)๐‘˜)
52 fprodfac 15922 . . . 4 ((๐ด โˆ’ ๐‘) โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜(๐ด โˆ’ ๐‘)) = โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))๐‘˜)
5314, 52syl 17 . . 3 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (!โ€˜(๐ด โˆ’ ๐‘)) = โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))๐‘˜)
5451, 53oveq12d 7430 . 2 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ ((!โ€˜๐ด) / (!โ€˜(๐ด โˆ’ ๐‘))) = (โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...๐ด)๐‘˜ / โˆ๐‘˜ โˆˆ (1...(๐ด โˆ’ ๐‘))๐‘˜))
5547, 48, 543eqtr4d 2781 1 (๐‘ โˆˆ (0...๐ด) โ†’ (๐ด FallFac ๐‘) = ((!โ€˜๐ด) / (!โ€˜(๐ด โˆ’ ๐‘))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 395   = wceq 1540   โˆˆ wcel 2105   โˆช cun 3946   โˆฉ cin 3947  โˆ…c0 4322   class class class wbr 5148  โ€˜cfv 6543  (class class class)co 7412  โ„‚cc 11112  0cc0 11114  1c1 11115   + caddc 11117   ยท cmul 11119   < clt 11253   โ‰ค cle 11254   โˆ’ cmin 11449   / cdiv 11876  โ„•cn 12217  โ„•0cn0 12477  โ„คcz 12563  โ„คโ‰ฅcuz 12827  ...cfz 13489  !cfa 14238  โˆcprod 15854   FallFac cfallfac 15953
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 2702  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-inf2 9640  ax-cnex 11170  ax-resscn 11171  ax-1cn 11172  ax-icn 11173  ax-addcl 11174  ax-addrcl 11175  ax-mulcl 11176  ax-mulrcl 11177  ax-mulcom 11178  ax-addass 11179  ax-mulass 11180  ax-distr 11181  ax-i2m1 11182  ax-1ne0 11183  ax-1rid 11184  ax-rnegex 11185  ax-rrecex 11186  ax-cnre 11187  ax-pre-lttri 11188  ax-pre-lttrn 11189  ax-pre-ltadd 11190  ax-pre-mulgt0 11191  ax-pre-sup 11192
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  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 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7368  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7860  df-1st 7979  df-2nd 7980  df-frecs 8270  df-wrecs 8301  df-recs 8375  df-rdg 8414  df-1o 8470  df-er 8707  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-fin 8947  df-sup 9441  df-oi 9509  df-card 9938  df-pnf 11255  df-mnf 11256  df-xr 11257  df-ltxr 11258  df-le 11259  df-sub 11451  df-neg 11452  df-div 11877  df-nn 12218  df-2 12280  df-3 12281  df-n0 12478  df-z 12564  df-uz 12828  df-rp 12980  df-fz 13490  df-fzo 13633  df-seq 13972  df-exp 14033  df-fac 14239  df-hash 14296  df-cj 15051  df-re 15052  df-im 15053  df-sqrt 15187  df-abs 15188  df-clim 15437  df-prod 15855  df-fallfac 15956
This theorem is referenced by:  bcfallfac  15993  fallfacfac  15994
  Copyright terms: Public domain W3C validator