Theorem geoser 15840

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 12464	. . . 4 ⊢ 0 ∈ ℕ0
4	3	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℕ0)
5		geoser.3	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
6		nn0uz 12842	. . . 4 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
7	5, 6	eleqtrdi 2839	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘0))
8	1, 2, 4, 7	geoserg 15839	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0..^𝑁)(𝐴↑𝑘) = (((𝐴↑0) − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)))
9	5	nn0zd 12562	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
10		fzoval 13628	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (0..^𝑁) = (0...(𝑁 − 1)))
11	9, 10	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → (0..^𝑁) = (0...(𝑁 − 1)))
12	11	sumeq1d 15673	. 2 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0..^𝑁)(𝐴↑𝑘) = Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴↑𝑘))
13	1	exp0d 14112	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴↑0) = 1)
14	13	oveq1d 7405	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐴↑0) − (𝐴↑𝑁)) = (1 − (𝐴↑𝑁)))
15	14	oveq1d 7405	. 2 ⊢ (𝜑 → (((𝐴↑0) − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)) = ((1 − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)))
16	8, 12, 15	3eqtr3d 2773	1 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(𝑁 − 1))(𝐴↑𝑘) = ((1 − (𝐴↑𝑁)) / (1 − 𝐴)))

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1540   ∈ wcel 2109   ≠ wne 2926  ‘cfv 6514  (class class class)co 7390  ℂcc 11073  0cc0 11075  1c1 11076   − cmin 11412   / cdiv 11842  ℕ₀cn0 12449  ℤcz 12536  ℤ_≥cuz 12800  ...cfz 13475  ..^cfzo 13622  ↑cexp 14033  Σcsu 15659

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 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2702  ax-rep 5237  ax-sep 5254  ax-nul 5264  ax-pow 5323  ax-pr 5390  ax-un 7714  ax-inf2 9601  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3356  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3757  df-csb 3866  df-dif 3920  df-un 3922  df-in 3924  df-ss 3934  df-pss 3937  df-nul 4300  df-if 4492  df-pw 4568  df-sn 4593  df-pr 4595  df-op 4599  df-uni 4875  df-int 4914  df-iun 4960  df-br 5111  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5536  df-eprel 5541  df-po 5549  df-so 5550  df-fr 5594  df-se 5595  df-we 5596  df-xp 5647  df-rel 5648  df-cnv 5649  df-co 5650  df-dm 5651  df-rn 5652  df-res 5653  df-ima 5654  df-pred 6277  df-ord 6338  df-on 6339  df-lim 6340  df-suc 6341  df-iota 6467  df-fun 6516  df-fn 6517  df-f 6518  df-f1 6519  df-fo 6520  df-f1o 6521  df-fv 6522  df-isom 6523  df-riota 7347  df-ov 7393  df-oprab 7394  df-mpo 7395  df-om 7846  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8343  df-rdg 8381  df-1o 8437  df-er 8674  df-en 8922  df-dom 8923  df-sdom 8924  df-fin 8925  df-sup 9400  df-oi 9470  df-card 9899  df-pnf 11217  df-mnf 11218  df-xr 11219  df-ltxr 11220  df-le 11221  df-sub 11414  df-neg 11415  df-div 11843  df-nn 12194  df-2 12256  df-3 12257  df-n0 12450  df-z 12537  df-uz 12801  df-rp 12959  df-fz 13476  df-fzo 13623  df-seq 13974  df-exp 14034  df-hash 14303  df-cj 15072  df-re 15073  df-im 15074  df-sqrt 15208  df-abs 15209  df-clim 15461  df-sum 15660

This theorem is referenced by:  geolim  15843  geolim2  15844  geo2sum  15846  geo2sum2  15847  3dvds  16308  1sgm2ppw  27118  mersenne  27145  cos9thpiminplylem3  33781  knoppndvlem14  36520