Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lcmineqlem11 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lcmineqlem11 40892
Description: Induction step, continuation for binomial coefficients. (Contributed by metakunt, 12-May-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
lcmineqlem11.1 (๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„•)
lcmineqlem11.2 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•)
lcmineqlem11.3 (๐œ‘ โ†’ ๐‘€ < ๐‘)
Assertion
Ref Expression
lcmineqlem11 (๐œ‘ โ†’ (1 / ((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1)))) = ((๐‘€ / (๐‘ โˆ’ ๐‘€)) ยท (1 / (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€)))))

Proof of Theorem lcmineqlem11
StepHypRef Expression
1 lcmineqlem11.1 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„•)
21nncnd 12224 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„‚)
3 1cnd 11205 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
42, 3addcld 11229 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (๐‘€ + 1) โˆˆ โ„‚)
5 lcmineqlem11.2 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•)
61nnnn0d 12528 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„•0)
7 1nn0 12484 . . . . . . . . . . . . 13 1 โˆˆ โ„•0
87a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„•0)
96, 8nn0addcld 12532 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ (๐‘€ + 1) โˆˆ โ„•0)
10 lcmineqlem11.3 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ ๐‘€ < ๐‘)
111nnzd 12581 . . . . . . . . . . . . 13 (๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„ค)
125nnzd 12581 . . . . . . . . . . . . 13 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ค)
13 zltp1le 12608 . . . . . . . . . . . . 13 ((๐‘€ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘€ < ๐‘ โ†” (๐‘€ + 1) โ‰ค ๐‘))
1411, 12, 13syl2anc 584 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (๐‘€ < ๐‘ โ†” (๐‘€ + 1) โ‰ค ๐‘))
1510, 14mpbid 231 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ (๐‘€ + 1) โ‰ค ๐‘)
165, 9, 15bccl2d 40845 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (๐‘C(๐‘€ + 1)) โˆˆ โ„•)
1716nncnd 12224 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (๐‘C(๐‘€ + 1)) โˆˆ โ„‚)
184, 17mulcld 11230 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1))) โˆˆ โ„‚)
1918div1d 11978 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1))) / 1) = ((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1))))
2011peano2zd 12665 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐œ‘ โ†’ (๐‘€ + 1) โˆˆ โ„ค)
211peano2nnd 12225 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (๐œ‘ โ†’ (๐‘€ + 1) โˆˆ โ„•)
2221nnge1d 12256 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐œ‘ โ†’ 1 โ‰ค (๐‘€ + 1))
2320, 22, 153jca 1128 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘€ + 1) โˆˆ โ„ค โˆง 1 โ‰ค (๐‘€ + 1) โˆง (๐‘€ + 1) โ‰ค ๐‘))
24 1z 12588 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1 โˆˆ โ„ค
25 elfz1 13485 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((1 โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„ค) โ†’ ((๐‘€ + 1) โˆˆ (1...๐‘) โ†” ((๐‘€ + 1) โˆˆ โ„ค โˆง 1 โ‰ค (๐‘€ + 1) โˆง (๐‘€ + 1) โ‰ค ๐‘)))
2624, 25mpan 688 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐‘ โˆˆ โ„ค โ†’ ((๐‘€ + 1) โˆˆ (1...๐‘) โ†” ((๐‘€ + 1) โˆˆ โ„ค โˆง 1 โ‰ค (๐‘€ + 1) โˆง (๐‘€ + 1) โ‰ค ๐‘)))
2712, 26syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘€ + 1) โˆˆ (1...๐‘) โ†” ((๐‘€ + 1) โˆˆ โ„ค โˆง 1 โ‰ค (๐‘€ + 1) โˆง (๐‘€ + 1) โ‰ค ๐‘)))
2823, 27mpbird 256 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐œ‘ โ†’ (๐‘€ + 1) โˆˆ (1...๐‘))
29 bcm1k 14271 . . . . . . . . . . . . . 14 ((๐‘€ + 1) โˆˆ (1...๐‘) โ†’ (๐‘C(๐‘€ + 1)) = ((๐‘C((๐‘€ + 1) โˆ’ 1)) ยท ((๐‘ โˆ’ ((๐‘€ + 1) โˆ’ 1)) / (๐‘€ + 1))))
3028, 29syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (๐œ‘ โ†’ (๐‘C(๐‘€ + 1)) = ((๐‘C((๐‘€ + 1) โˆ’ 1)) ยท ((๐‘ โˆ’ ((๐‘€ + 1) โˆ’ 1)) / (๐‘€ + 1))))
312, 3pncand 11568 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘€ + 1) โˆ’ 1) = ๐‘€)
3231oveq2d 7421 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐œ‘ โ†’ (๐‘C((๐‘€ + 1) โˆ’ 1)) = (๐‘C๐‘€))
3331oveq2d 7421 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐œ‘ โ†’ (๐‘ โˆ’ ((๐‘€ + 1) โˆ’ 1)) = (๐‘ โˆ’ ๐‘€))
3433oveq1d 7420 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘ โˆ’ ((๐‘€ + 1) โˆ’ 1)) / (๐‘€ + 1)) = ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) / (๐‘€ + 1)))
3532, 34oveq12d 7423 . . . . . . . . . . . . 13 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘C((๐‘€ + 1) โˆ’ 1)) ยท ((๐‘ โˆ’ ((๐‘€ + 1) โˆ’ 1)) / (๐‘€ + 1))) = ((๐‘C๐‘€) ยท ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) / (๐‘€ + 1))))
3630, 35eqtrd 2772 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (๐‘C(๐‘€ + 1)) = ((๐‘C๐‘€) ยท ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) / (๐‘€ + 1))))
371nnred 12223 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„)
385nnred 12223 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„)
3937, 38, 10ltled 11358 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โ‰ค ๐‘)
405, 6, 39bccl2d 40845 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐œ‘ โ†’ (๐‘C๐‘€) โˆˆ โ„•)
4140nncnd 12224 . . . . . . . . . . . . 13 (๐œ‘ โ†’ (๐‘C๐‘€) โˆˆ โ„‚)
425nncnd 12224 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„‚)
4342, 2subcld 11567 . . . . . . . . . . . . 13 (๐œ‘ โ†’ (๐‘ โˆ’ ๐‘€) โˆˆ โ„‚)
4421nnne0d 12258 . . . . . . . . . . . . 13 (๐œ‘ โ†’ (๐‘€ + 1) โ‰  0)
4541, 43, 4, 44divassd 12021 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (((๐‘C๐‘€) ยท (๐‘ โˆ’ ๐‘€)) / (๐‘€ + 1)) = ((๐‘C๐‘€) ยท ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) / (๐‘€ + 1))))
4636, 45eqtr4d 2775 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ (๐‘C(๐‘€ + 1)) = (((๐‘C๐‘€) ยท (๐‘ โˆ’ ๐‘€)) / (๐‘€ + 1)))
4746eqcomd 2738 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (((๐‘C๐‘€) ยท (๐‘ โˆ’ ๐‘€)) / (๐‘€ + 1)) = (๐‘C(๐‘€ + 1)))
4841, 43mulcld 11230 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘C๐‘€) ยท (๐‘ โˆ’ ๐‘€)) โˆˆ โ„‚)
4948, 17, 4, 44divmul2d 12019 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ ((((๐‘C๐‘€) ยท (๐‘ โˆ’ ๐‘€)) / (๐‘€ + 1)) = (๐‘C(๐‘€ + 1)) โ†” ((๐‘C๐‘€) ยท (๐‘ โˆ’ ๐‘€)) = ((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1)))))
5047, 49mpbid 231 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘C๐‘€) ยท (๐‘ โˆ’ ๐‘€)) = ((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1))))
5150eqcomd 2738 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1))) = ((๐‘C๐‘€) ยท (๐‘ โˆ’ ๐‘€)))
5241, 43mulcomd 11231 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘C๐‘€) ยท (๐‘ โˆ’ ๐‘€)) = ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘C๐‘€)))
5351, 52eqtrd 2772 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1))) = ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘C๐‘€)))
5419, 53eqtrd 2772 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1))) / 1) = ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘C๐‘€)))
5543, 41mulcld 11230 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘C๐‘€)) โˆˆ โ„‚)
561nnne0d 12258 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โ‰  0)
5755, 2, 56divcan3d 11991 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘€ ยท ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘C๐‘€))) / ๐‘€) = ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘C๐‘€)))
5854, 57eqtr4d 2775 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1))) / 1) = ((๐‘€ ยท ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘C๐‘€))) / ๐‘€))
592, 43, 41mul12d 11419 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (๐‘€ ยท ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘C๐‘€))) = ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€))))
6059oveq1d 7420 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘€ ยท ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘C๐‘€))) / ๐‘€) = (((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€))) / ๐‘€))
6158, 60eqtrd 2772 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1))) / 1) = (((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€))) / ๐‘€))
62 0ne1 12279 . . . . . . 7 0 โ‰  1
6362a1i 11 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ 0 โ‰  1)
6463necomd 2996 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ 1 โ‰  0)
6516nnne0d 12258 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (๐‘C(๐‘€ + 1)) โ‰  0)
664, 17, 44, 65mulne0d 11862 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1))) โ‰  0)
672, 41mulcld 11230 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€)) โˆˆ โ„‚)
6843, 67mulcld 11230 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€))) โˆˆ โ„‚)
6937, 10gtned 11345 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โ‰  ๐‘€)
7042, 2, 69subne0d 11576 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (๐‘ โˆ’ ๐‘€) โ‰  0)
7140nnne0d 12258 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (๐‘C๐‘€) โ‰  0)
722, 41, 56, 71mulne0d 11862 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€)) โ‰  0)
7343, 67, 70, 72mulne0d 11862 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€))) โ‰  0)
743, 64, 18, 66, 2, 56, 68, 73recbothd 40846 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ((1 / ((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1)))) = (๐‘€ / ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€)))) โ†” (((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1))) / 1) = (((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€))) / ๐‘€)))
7561, 74mpbird 256 . . 3 (๐œ‘ โ†’ (1 / ((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1)))) = (๐‘€ / ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€)))))
762mulridd 11227 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐‘€ ยท 1) = ๐‘€)
7776oveq1d 7420 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘€ ยท 1) / ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€)))) = (๐‘€ / ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€)))))
7875, 77eqtr4d 2775 . 2 (๐œ‘ โ†’ (1 / ((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1)))) = ((๐‘€ ยท 1) / ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€)))))
792, 43, 3, 67, 70, 72divmuldivd 12027 . 2 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘€ / (๐‘ โˆ’ ๐‘€)) ยท (1 / (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€)))) = ((๐‘€ ยท 1) / ((๐‘ โˆ’ ๐‘€) ยท (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€)))))
8078, 79eqtr4d 2775 1 (๐œ‘ โ†’ (1 / ((๐‘€ + 1) ยท (๐‘C(๐‘€ + 1)))) = ((๐‘€ / (๐‘ โˆ’ ๐‘€)) ยท (1 / (๐‘€ ยท (๐‘C๐‘€)))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง w3a 1087   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106   โ‰  wne 2940   class class class wbr 5147  (class class class)co 7405  0cc0 11106  1c1 11107   + caddc 11109   ยท cmul 11111   < clt 11244   โ‰ค cle 11245   โˆ’ cmin 11440   / cdiv 11867  โ„•cn 12208  โ„•0cn0 12468  โ„คcz 12554  ...cfz 13480  Ccbc 14258
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-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  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
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-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-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-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-er 8699  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  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-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-rp 12971  df-fz 13481  df-seq 13963  df-fac 14230  df-bc 14259
This theorem is referenced by:  lcmineqlem13  40894
  Copyright terms: Public domain W3C validator