Theorem geoser 15678

Description: The value of the finite geometric series 1 + 𝐴↑1 + 𝐴↑2 +... + 𝐴↑(𝑁 − 1). This is Metamath 100 proof #66. (Contributed by NM, 12-May-2006.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 15-Jun-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
geoser.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
geoser.2	⊢ (𝜑 → 𝐴 ≠ 1)
geoser.3	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)

Assertion

Ref	Expression
geoser	⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴↑𝑘) = ((1 − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝑁   𝜑,𝑘

Proof of Theorem geoser

Step	Hyp	Ref	Expression
1		geoser.1	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
2		geoser.2	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≠ 1)
3		0nn0 12349	. . . 4 ⊢ 0 ∈ ℕ0
4	3	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℕ0)
5		geoser.3	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
6		nn0uz 12721	. . . 4 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
7	5, 6	eleqtrdi 2847	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘0))
8	1, 2, 4, 7	geoserg 15677	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0..^𝑁)(𝐴↑𝑘) = (((𝐴↑0) − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)))
9	5	nn0zd 12525	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
10		fzoval 13489	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (0..^𝑁) = (0...(𝑁 − 1)))
11	9, 10	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → (0..^𝑁) = (0...(𝑁 − 1)))
12	11	sumeq1d 15512	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0..^𝑁)(𝐴↑𝑘) = Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴↑𝑘))
13	1	exp0d 13959	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴↑0) = 1)
14	13	oveq1d 7352	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐴↑0) − (𝐴↑𝑁)) = (1 − (𝐴↑𝑁)))
15	14	oveq1d 7352	. 2 ⊢ (𝜑 → (((𝐴↑0) − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)) = ((1 − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)))
16	8, 12, 15	3eqtr3d 2784	1 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴↑𝑘) = ((1 − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)))

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1540   ∈ wcel 2105   ≠ wne 2940  ‘cfv 6479  (class class class)co 7337  ℂcc 10970  0cc0 10972  1c1 10973   − cmin 11306   / cdiv 11733  ℕ₀cn0 12334  ℤcz 12420  ℤ_≥cuz 12683  ...cfz 13340  ..^cfzo 13483  ↑cexp 13883  Σcsu 15496

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 5229  ax-sep 5243  ax-nul 5250  ax-pow 5308  ax-pr 5372  ax-un 7650  ax-inf2 9498  ax-cnex 11028  ax-resscn 11029  ax-1cn 11030  ax-icn 11031  ax-addcl 11032  ax-addrcl 11033  ax-mulcl 11034  ax-mulrcl 11035  ax-mulcom 11036  ax-addass 11037  ax-mulass 11038  ax-distr 11039  ax-i2m1 11040  ax-1ne0 11041  ax-1rid 11042  ax-rnegex 11043  ax-rrecex 11044  ax-cnre 11045  ax-pre-lttri 11046  ax-pre-lttrn 11047  ax-pre-ltadd 11048  ax-pre-mulgt0 11049  ax-pre-sup 11050

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 3728  df-csb 3844  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3917  df-nul 4270  df-if 4474  df-pw 4549  df-sn 4574  df-pr 4576  df-op 4580  df-uni 4853  df-int 4895  df-iun 4943  df-br 5093  df-opab 5155  df-mpt 5176  df-tr 5210  df-id 5518  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5575  df-se 5576  df-we 5577  df-xp 5626  df-rel 5627  df-cnv 5628  df-co 5629  df-dm 5630  df-rn 5631  df-res 5632  df-ima 5633  df-pred 6238  df-ord 6305  df-on 6306  df-lim 6307  df-suc 6308  df-iota 6431  df-fun 6481  df-fn 6482  df-f 6483  df-f1 6484  df-fo 6485  df-f1o 6486  df-fv 6487  df-isom 6488  df-riota 7293  df-ov 7340  df-oprab 7341  df-mpo 7342  df-om 7781  df-1st 7899  df-2nd 7900  df-frecs 8167  df-wrecs 8198  df-recs 8272  df-rdg 8311  df-1o 8367  df-er 8569  df-en 8805  df-dom 8806  df-sdom 8807  df-fin 8808  df-sup 9299  df-oi 9367  df-card 9796  df-pnf 11112  df-mnf 11113  df-xr 11114  df-ltxr 11115  df-le 11116  df-sub 11308  df-neg 11309  df-div 11734  df-nn 12075  df-2 12137  df-3 12138  df-n0 12335  df-z 12421  df-uz 12684  df-rp 12832  df-fz 13341  df-fzo 13484  df-seq 13823  df-exp 13884  df-hash 14146  df-cj 14909  df-re 14910  df-im 14911  df-sqrt 15045  df-abs 15046  df-clim 15296  df-sum 15497

This theorem is referenced by:  geolim  15681  geolim2  15682  geo2sum  15684  geo2sum2  15685  3dvds  16139  1sgm2ppw  26454  mersenne  26481  knoppndvlem14  34801