MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  pcbcctr Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem pcbcctr 26768
Description: Prime count of a central binomial coefficient. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Mar-2014.)
Assertion
Ref Expression
pcbcctr ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โ†’ (๐‘ƒ pCnt ((2 ยท ๐‘)C๐‘)) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))((โŒŠโ€˜((2 ยท ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) โˆ’ (2 ยท (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))))))
Distinct variable groups:   ๐‘˜,๐‘   ๐‘ƒ,๐‘˜

Proof of Theorem pcbcctr
StepHypRef Expression
1 2nn 12281 . . . . 5 2 โˆˆ โ„•
2 nnmulcl 12232 . . . . 5 ((2 โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (2 ยท ๐‘) โˆˆ โ„•)
31, 2mpan 688 . . . 4 (๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ (2 ยท ๐‘) โˆˆ โ„•)
43adantr 481 . . 3 ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โ†’ (2 ยท ๐‘) โˆˆ โ„•)
5 nnnn0 12475 . . . . 5 (๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0)
6 fzctr 13609 . . . . 5 (๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘ โˆˆ (0...(2 ยท ๐‘)))
75, 6syl 17 . . . 4 (๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ โˆˆ (0...(2 ยท ๐‘)))
87adantr 481 . . 3 ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โ†’ ๐‘ โˆˆ (0...(2 ยท ๐‘)))
9 simpr 485 . . 3 ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„™)
10 pcbc 16829 . . 3 (((2 ยท ๐‘) โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (0...(2 ยท ๐‘)) โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โ†’ (๐‘ƒ pCnt ((2 ยท ๐‘)C๐‘)) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))((โŒŠโ€˜((2 ยท ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) โˆ’ ((โŒŠโ€˜(((2 ยท ๐‘) โˆ’ ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) + (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))))))
114, 8, 9, 10syl3anc 1371 . 2 ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โ†’ (๐‘ƒ pCnt ((2 ยท ๐‘)C๐‘)) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))((โŒŠโ€˜((2 ยท ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) โˆ’ ((โŒŠโ€˜(((2 ยท ๐‘) โˆ’ ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) + (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))))))
12 nncn 12216 . . . . . . . . 9 (๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„‚)
13122timesd 12451 . . . . . . . . 9 (๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ (2 ยท ๐‘) = (๐‘ + ๐‘))
1412, 12, 13mvrladdd 11623 . . . . . . . 8 (๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ((2 ยท ๐‘) โˆ’ ๐‘) = ๐‘)
1514fvoveq1d 7427 . . . . . . 7 (๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ (โŒŠโ€˜(((2 ยท ๐‘) โˆ’ ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) = (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))))
1615oveq1d 7420 . . . . . 6 (๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ((โŒŠโ€˜(((2 ยท ๐‘) โˆ’ ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) + (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜)))) = ((โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) + (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜)))))
1716ad2antrr 724 . . . . 5 (((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))) โ†’ ((โŒŠโ€˜(((2 ยท ๐‘) โˆ’ ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) + (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜)))) = ((โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) + (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜)))))
18 nnre 12215 . . . . . . . . . 10 (๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„)
1918ad2antrr 724 . . . . . . . . 9 (((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„)
20 prmnn 16607 . . . . . . . . . . 11 (๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„•)
2120adantl 482 . . . . . . . . . 10 ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„•)
22 elfznn 13526 . . . . . . . . . . 11 (๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘)) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•)
2322nnnn0d 12528 . . . . . . . . . 10 (๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘)) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0)
24 nnexpcl 14036 . . . . . . . . . 10 ((๐‘ƒ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐‘ƒโ†‘๐‘˜) โˆˆ โ„•)
2521, 23, 24syl2an 596 . . . . . . . . 9 (((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))) โ†’ (๐‘ƒโ†‘๐‘˜) โˆˆ โ„•)
2619, 25nndivred 12262 . . . . . . . 8 (((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))) โ†’ (๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜)) โˆˆ โ„)
2726flcld 13759 . . . . . . 7 (((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))) โ†’ (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) โˆˆ โ„ค)
2827zcnd 12663 . . . . . 6 (((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))) โ†’ (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) โˆˆ โ„‚)
29282timesd 12451 . . . . 5 (((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))) โ†’ (2 ยท (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜)))) = ((โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) + (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜)))))
3017, 29eqtr4d 2775 . . . 4 (((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))) โ†’ ((โŒŠโ€˜(((2 ยท ๐‘) โˆ’ ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) + (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜)))) = (2 ยท (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜)))))
3130oveq2d 7421 . . 3 (((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โˆง ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))) โ†’ ((โŒŠโ€˜((2 ยท ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) โˆ’ ((โŒŠโ€˜(((2 ยท ๐‘) โˆ’ ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) + (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))))) = ((โŒŠโ€˜((2 ยท ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) โˆ’ (2 ยท (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))))))
3231sumeq2dv 15645 . 2 ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))((โŒŠโ€˜((2 ยท ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) โˆ’ ((โŒŠโ€˜(((2 ยท ๐‘) โˆ’ ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) + (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))))) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))((โŒŠโ€˜((2 ยท ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) โˆ’ (2 ยท (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))))))
3311, 32eqtrd 2772 1 ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„™) โ†’ (๐‘ƒ pCnt ((2 ยท ๐‘)C๐‘)) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (1...(2 ยท ๐‘))((โŒŠโ€˜((2 ยท ๐‘) / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))) โˆ’ (2 ยท (โŒŠโ€˜(๐‘ / (๐‘ƒโ†‘๐‘˜))))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 396   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106  โ€˜cfv 6540  (class class class)co 7405  โ„cr 11105  0cc0 11106  1c1 11107   + caddc 11109   ยท cmul 11111   โˆ’ cmin 11440   / cdiv 11867  โ„•cn 12208  2c2 12263  โ„•0cn0 12468  ...cfz 13480  โŒŠcfl 13751  โ†‘cexp 14023  Ccbc 14258  ฮฃcsu 15628  โ„™cprime 16604   pCnt cpc 16765
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-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-inf2 9632  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  ax-pre-sup 11184
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-int 4950  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-se 5631  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-isom 6549  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-1o 8462  df-2o 8463  df-er 8699  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-sup 9433  df-inf 9434  df-oi 9501  df-card 9930  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-2 12271  df-3 12272  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-q 12929  df-rp 12971  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-fl 13753  df-mod 13831  df-seq 13963  df-exp 14024  df-fac 14230  df-bc 14259  df-hash 14287  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-clim 15428  df-sum 15629  df-dvds 16194  df-gcd 16432  df-prm 16605  df-pc 16766
This theorem is referenced by:  bposlem1  26776  bposlem2  26777
  Copyright terms: Public domain W3C validator