Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lcmineqlem17 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lcmineqlem17 39744
Description: Inequality of 2^{2n}. (Contributed by metakunt, 29-Apr-2024.)
Hypothesis
Ref Expression
lcmineqlem17.1 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
Assertion
Ref Expression
lcmineqlem17 (𝜑 → (2↑(2 · 𝑁)) ≤ (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))

Proof of Theorem lcmineqlem17
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 2nn0 12090 . . . . . 6 2 ∈ ℕ0
21a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 2 ∈ ℕ0)
3 lcmineqlem17.1 . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
42, 3nn0mulcld 12138 . . . 4 (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℕ0)
5 binom11 15377 . . . 4 ((2 · 𝑁) ∈ ℕ0 → (2↑(2 · 𝑁)) = Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑘))
64, 5syl 17 . . 3 (𝜑 → (2↑(2 · 𝑁)) = Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑘))
7 fzfid 13529 . . . 4 (𝜑 → (0...(2 · 𝑁)) ∈ Fin)
84adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → (2 · 𝑁) ∈ ℕ0)
9 elfzelz 13095 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁)) → 𝑘 ∈ ℤ)
109adantl 485 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → 𝑘 ∈ ℤ)
118, 10jca 515 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁) ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ))
12 bccl 13871 . . . . . 6 (((2 · 𝑁) ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ∈ ℕ0)
1311, 12syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ∈ ℕ0)
1413nn0red 12134 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ∈ ℝ)
153nn0zd 12263 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
16 bccl 13871 . . . . . . 7 (((2 · 𝑁) ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℕ0)
174, 15, 16syl2anc 587 . . . . . 6 (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℕ0)
1817nn0red 12134 . . . . 5 (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℝ)
1918adantr 484 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℝ)
20 bcmax 26131 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ≤ ((2 · 𝑁)C𝑁))
213, 9, 20syl2an 599 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ≤ ((2 · 𝑁)C𝑁))
227, 14, 19, 21fsumle 15344 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑘) ≤ Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁))
236, 22eqbrtrd 5065 . 2 (𝜑 → (2↑(2 · 𝑁)) ≤ Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁))
2417nn0cnd 12135 . . . 4 (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℂ)
25 fsumconst 15335 . . . 4 (((0...(2 · 𝑁)) ∈ Fin ∧ ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁) = ((♯‘(0...(2 · 𝑁))) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
267, 24, 25syl2anc 587 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁) = ((♯‘(0...(2 · 𝑁))) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
27 hashfz0 13982 . . . . 5 ((2 · 𝑁) ∈ ℕ0 → (♯‘(0...(2 · 𝑁))) = ((2 · 𝑁) + 1))
284, 27syl 17 . . . 4 (𝜑 → (♯‘(0...(2 · 𝑁))) = ((2 · 𝑁) + 1))
2928oveq1d 7217 . . 3 (𝜑 → ((♯‘(0...(2 · 𝑁))) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) = (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
3026, 29eqtrd 2774 . 2 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁) = (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
3123, 30breqtrd 5069 1 (𝜑 → (2↑(2 · 𝑁)) ≤ (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 399   = wceq 1543  wcel 2110   class class class wbr 5043  cfv 6369  (class class class)co 7202  Fincfn 8615  cc 10710  cr 10711  0cc0 10712  1c1 10713   + caddc 10715   · cmul 10717  cle 10851  2c2 11868  0cn0 12073  cz 12159  ...cfz 13078  cexp 13618  Ccbc 13851  chash 13879  Σcsu 15232
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-rep 5168  ax-sep 5181  ax-nul 5188  ax-pow 5247  ax-pr 5311  ax-un 7512  ax-inf2 9245  ax-cnex 10768  ax-resscn 10769  ax-1cn 10770  ax-icn 10771  ax-addcl 10772  ax-addrcl 10773  ax-mulcl 10774  ax-mulrcl 10775  ax-mulcom 10776  ax-addass 10777  ax-mulass 10778  ax-distr 10779  ax-i2m1 10780  ax-1ne0 10781  ax-1rid 10782  ax-rnegex 10783  ax-rrecex 10784  ax-cnre 10785  ax-pre-lttri 10786  ax-pre-lttrn 10787  ax-pre-ltadd 10788  ax-pre-mulgt0 10789  ax-pre-sup 10790
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2812  df-nfc 2882  df-ne 2936  df-nel 3040  df-ral 3059  df-rex 3060  df-reu 3061  df-rmo 3062  df-rab 3063  df-v 3403  df-sbc 3688  df-csb 3803  df-dif 3860  df-un 3862  df-in 3864  df-ss 3874  df-pss 3876  df-nul 4228  df-if 4430  df-pw 4505  df-sn 4532  df-pr 4534  df-tp 4536  df-op 4538  df-uni 4810  df-int 4850  df-iun 4896  df-br 5044  df-opab 5106  df-mpt 5125  df-tr 5151  df-id 5444  df-eprel 5449  df-po 5457  df-so 5458  df-fr 5498  df-se 5499  df-we 5500  df-xp 5546  df-rel 5547  df-cnv 5548  df-co 5549  df-dm 5550  df-rn 5551  df-res 5552  df-ima 5553  df-pred 6149  df-ord 6205  df-on 6206  df-lim 6207  df-suc 6208  df-iota 6327  df-fun 6371  df-fn 6372  df-f 6373  df-f1 6374  df-fo 6375  df-f1o 6376  df-fv 6377  df-isom 6378  df-riota 7159  df-ov 7205  df-oprab 7206  df-mpo 7207  df-om 7634  df-1st 7750  df-2nd 7751  df-wrecs 8036  df-recs 8097  df-rdg 8135  df-1o 8191  df-er 8380  df-en 8616  df-dom 8617  df-sdom 8618  df-fin 8619  df-sup 9047  df-oi 9115  df-card 9538  df-pnf 10852  df-mnf 10853  df-xr 10854  df-ltxr 10855  df-le 10856  df-sub 11047  df-neg 11048  df-div 11473  df-nn 11814  df-2 11876  df-3 11877  df-n0 12074  df-z 12160  df-uz 12422  df-rp 12570  df-ico 12924  df-fz 13079  df-fzo 13222  df-seq 13558  df-exp 13619  df-fac 13823  df-bc 13852  df-hash 13880  df-cj 14645  df-re 14646  df-im 14647  df-sqrt 14781  df-abs 14782  df-clim 15032  df-sum 15233
This theorem is referenced by:  lcmineqlem20  39747
  Copyright terms: Public domain W3C validator