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 42336
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 12422 . . . . . 6 2 ∈ ℕ0
21a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 2 ∈ ℕ0)
3 lcmineqlem17.1 . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
42, 3nn0mulcld 12471 . . . 4 (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℕ0)
5 binom11 15759 . . . 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 13900 . . . 4 (𝜑 → (0...(2 · 𝑁)) ∈ Fin)
84adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → (2 · 𝑁) ∈ ℕ0)
9 elfzelz 13444 . . . . . . . 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 14249 . . . . . 6 (((2 · 𝑁) ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ∈ ℕ0)
1311, 12syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ∈ ℕ0)
1413nn0red 12467 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ∈ ℝ)
153nn0zd 12517 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
16 bccl 14249 . . . . . . 7 (((2 · 𝑁) ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℕ0)
174, 15, 16syl2anc 585 . . . . . 6 (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℕ0)
1817nn0red 12467 . . . . 5 (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℝ)
1918adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℝ)
20 bcmax 27249 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℤ) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ≤ ((2 · 𝑁)C𝑁))
213, 9, 20syl2an 597 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))) → ((2 · 𝑁)C𝑘) ≤ ((2 · 𝑁)C𝑁))
227, 14, 19, 21fsumle 15726 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑘) ≤ Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁))
236, 22eqbrtrd 5121 . 2 (𝜑 → (2↑(2 · 𝑁)) ≤ Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁))
2417nn0cnd 12468 . . . 4 (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℂ)
25 fsumconst 15717 . . . 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 585 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁) = ((♯‘(0...(2 · 𝑁))) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
27 hashfz0 14359 . . . . 5 ((2 · 𝑁) ∈ ℕ0 → (♯‘(0...(2 · 𝑁))) = ((2 · 𝑁) + 1))
284, 27syl 17 . . . 4 (𝜑 → (♯‘(0...(2 · 𝑁))) = ((2 · 𝑁) + 1))
2928oveq1d 7375 . . 3 (𝜑 → ((♯‘(0...(2 · 𝑁))) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) = (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
3026, 29eqtrd 2772 . 2 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...(2 · 𝑁))((2 · 𝑁)C𝑁) = (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
3123, 30breqtrd 5125 1 (𝜑 → (2↑(2 · 𝑁)) ≤ (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1542  wcel 2114   class class class wbr 5099  cfv 6493  (class class class)co 7360  Fincfn 8887  cc 11028  cr 11029  0cc0 11030  1c1 11031   + caddc 11033   · cmul 11035  cle 11171  2c2 12204  0cn0 12405  cz 12492  ...cfz 13427  cexp 13988  Ccbc 14229  chash 14257  Σcsu 15613
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 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5225  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7682  ax-inf2 9554  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107  ax-pre-sup 11108
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-se 5579  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-isom 6502  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-er 8637  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-sup 9349  df-oi 9419  df-card 9855  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-div 11799  df-nn 12150  df-2 12212  df-3 12213  df-n0 12406  df-z 12493  df-uz 12756  df-rp 12910  df-ico 13271  df-fz 13428  df-fzo 13575  df-seq 13929  df-exp 13989  df-fac 14201  df-bc 14230  df-hash 14258  df-cj 15026  df-re 15027  df-im 15028  df-sqrt 15162  df-abs 15163  df-clim 15415  df-sum 15614
This theorem is referenced by:  lcmineqlem20  42339
  Copyright terms: Public domain W3C validator