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 42161
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 12407 . . . . . 6 2 ∈ ℕ0
21a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 2 ∈ ℕ0)
3 lcmineqlem17.1 . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
42, 3nn0mulcld 12456 . . . 4 (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℕ0)
5 binom11 15743 . . . 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 13884 . . . 4 (𝜑 → (0...(2 · 𝑁)) ∈ Fin)
84adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → (2 · 𝑁) ∈ ℕ0)
9 elfzelz 13428 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁)) → 𝑘 ∈ ℤ)
109adantl 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → 𝑘 ∈ ℤ)
118, 10jca 511 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁) ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ))
12 bccl 14233 . . . . . 6 (((2 · 𝑁) ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ∈ ℕ0)
1311, 12syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ∈ ℕ0)
1413nn0red 12452 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ∈ ℝ)
153nn0zd 12502 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
16 bccl 14233 . . . . . . 7 (((2 · 𝑁) ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℕ0)
174, 15, 16syl2anc 584 . . . . . 6 (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℕ0)
1817nn0red 12452 . . . . 5 (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℝ)
1918adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℝ)
20 bcmax 27219 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ≤ ((2 · 𝑁)C𝑁))
213, 9, 20syl2an 596 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ≤ ((2 · 𝑁)C𝑁))
227, 14, 19, 21fsumle 15710 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑘) ≤ Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁))
236, 22eqbrtrd 5117 . 2 (𝜑 → (2↑(2 · 𝑁)) ≤ Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁))
2417nn0cnd 12453 . . . 4 (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℂ)
25 fsumconst 15701 . . . 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 584 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁) = ((♯‘(0...(2 · 𝑁))) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
27 hashfz0 14343 . . . . 5 ((2 · 𝑁) ∈ ℕ0 → (♯‘(0...(2 · 𝑁))) = ((2 · 𝑁) + 1))
284, 27syl 17 . . . 4 (𝜑 → (♯‘(0...(2 · 𝑁))) = ((2 · 𝑁) + 1))
2928oveq1d 7369 . . 3 (𝜑 → ((♯‘(0...(2 · 𝑁))) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) = (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
3026, 29eqtrd 2768 . 2 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁) = (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
3123, 30breqtrd 5121 1 (𝜑 → (2↑(2 · 𝑁)) ≤ (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1541  wcel 2113   class class class wbr 5095  cfv 6488  (class class class)co 7354  Fincfn 8877  cc 11013  cr 11014  0cc0 11015  1c1 11016   + caddc 11018   · cmul 11020  cle 11156  2c2 12189  0cn0 12390  cz 12477  ...cfz 13411  cexp 13972  Ccbc 14213  chash 14241  Σcsu 15597
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 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2705  ax-rep 5221  ax-sep 5238  ax-nul 5248  ax-pow 5307  ax-pr 5374  ax-un 7676  ax-inf2 9540  ax-cnex 11071  ax-resscn 11072  ax-1cn 11073  ax-icn 11074  ax-addcl 11075  ax-addrcl 11076  ax-mulcl 11077  ax-mulrcl 11078  ax-mulcom 11079  ax-addass 11080  ax-mulass 11081  ax-distr 11082  ax-i2m1 11083  ax-1ne0 11084  ax-1rid 11085  ax-rnegex 11086  ax-rrecex 11087  ax-cnre 11088  ax-pre-lttri 11089  ax-pre-lttrn 11090  ax-pre-ltadd 11091  ax-pre-mulgt0 11092  ax-pre-sup 11093
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2725  df-clel 2808  df-nfc 2882  df-ne 2930  df-nel 3034  df-ral 3049  df-rex 3058  df-rmo 3347  df-reu 3348  df-rab 3397  df-v 3439  df-sbc 3738  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4283  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-op 4584  df-uni 4861  df-int 4900  df-iun 4945  df-br 5096  df-opab 5158  df-mpt 5177  df-tr 5203  df-id 5516  df-eprel 5521  df-po 5529  df-so 5530  df-fr 5574  df-se 5575  df-we 5576  df-xp 5627  df-rel 5628  df-cnv 5629  df-co 5630  df-dm 5631  df-rn 5632  df-res 5633  df-ima 5634  df-pred 6255  df-ord 6316  df-on 6317  df-lim 6318  df-suc 6319  df-iota 6444  df-fun 6490  df-fn 6491  df-f 6492  df-f1 6493  df-fo 6494  df-f1o 6495  df-fv 6496  df-isom 6497  df-riota 7311  df-ov 7357  df-oprab 7358  df-mpo 7359  df-om 7805  df-1st 7929  df-2nd 7930  df-frecs 8219  df-wrecs 8250  df-recs 8299  df-rdg 8337  df-1o 8393  df-er 8630  df-en 8878  df-dom 8879  df-sdom 8880  df-fin 8881  df-sup 9335  df-oi 9405  df-card 9841  df-pnf 11157  df-mnf 11158  df-xr 11159  df-ltxr 11160  df-le 11161  df-sub 11355  df-neg 11356  df-div 11784  df-nn 12135  df-2 12197  df-3 12198  df-n0 12391  df-z 12478  df-uz 12741  df-rp 12895  df-ico 13255  df-fz 13412  df-fzo 13559  df-seq 13913  df-exp 13973  df-fac 14185  df-bc 14214  df-hash 14242  df-cj 15010  df-re 15011  df-im 15012  df-sqrt 15146  df-abs 15147  df-clim 15399  df-sum 15598
This theorem is referenced by:  lcmineqlem20  42164
  Copyright terms: Public domain W3C validator