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

Theorem srgbinom 20450
Description: The binomial theorem for commuting elements of a semiring: (𝐴 + 𝐵)↑𝑁 is the sum from 𝑘 = 0 to 𝑁 of (𝑁C𝑘) · ((𝐴↑𝑘) · (𝐵↑(𝑁 − 𝑘)) (generalization of binom 15992). (Contributed by AV, 24-Aug-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
srgbinom.s 𝑆 = (Base‘𝑅)
srgbinom.m × = (.r‘𝑅)
srgbinom.t · = (.g‘𝑅)
srgbinom.a + = (+g‘𝑅)
srgbinom.g 𝐺 = (mulGrp‘𝑅)
srgbinom.e ↑ = (.g‘𝐺)
Assertion
Ref Expression
srgbinom (((𝑅 ∈ SRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑁 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝐵,𝑘   𝑘,𝑁   𝑅,𝑘   𝑆,𝑘   · ,𝑘   ↑ ,𝑘   × ,𝑘   + ,𝑘
Allowed substitution hint:   𝐺(𝑘)

Proof of Theorem srgbinom
Dummy variables 𝑛 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq1 7425 . . . . . . 7 (𝑥 = 0 → (𝑥 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (0 ↑ (𝐴 + 𝐵)))
2 oveq2 7426 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → (0...𝑥) = (0...0))
3 oveq1 7425 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (𝑥C𝑘) = (0C𝑘))
4 oveq1 7425 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 0 → (𝑥 − 𝑘) = (0 − 𝑘))
54oveq1d 7433 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 0 → ((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) = ((0 − 𝑘) ↑ 𝐴))
65oveq1d 7433 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)) = (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))
73, 6oveq12d 7436 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))) = ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))
82, 7mpteq12dv 5192 . . . . . . . 8 (𝑥 = 0 → (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))) = (𝑘 ∈ (0...0) ↦ ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))
98oveq2d 7434 . . . . . . 7 (𝑥 = 0 → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...0) ↦ ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))
101, 9eqeq12d 2777 . . . . . 6 (𝑥 = 0 → ((𝑥 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) ↔ (0 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...0) ↦ ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))))
1110imbi2d 343 . . . . 5 (𝑥 = 0 → (((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑥 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))) ↔ ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (0 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...0) ↦ ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))))
12 oveq1 7425 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑛 → (𝑥 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑛 ↑ (𝐴 + 𝐵)))
13 oveq2 7426 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑛 → (0...𝑥) = (0...𝑛))
14 oveq1 7425 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑛 → (𝑥C𝑘) = (𝑛C𝑘))
15 oveq1 7425 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑛 → (𝑥 − 𝑘) = (𝑛 − 𝑘))
1615oveq1d 7433 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝑛 → ((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) = ((𝑛 − 𝑘) ↑ 𝐴))
1716oveq1d 7433 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑛 → (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)) = (((𝑛 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))
1814, 17oveq12d 7436 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑛 → ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))) = ((𝑛C𝑘) · (((𝑛 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))
1913, 18mpteq12dv 5192 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑛 → (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))) = (𝑘 ∈ (0...𝑛) ↦ ((𝑛C𝑘) · (((𝑛 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))
2019oveq2d 7434 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑛 → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑛) ↦ ((𝑛C𝑘) · (((𝑛 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))
2112, 20eqeq12d 2777 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑛 → ((𝑥 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) ↔ (𝑛 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑛) ↦ ((𝑛C𝑘) · (((𝑛 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))))
2221imbi2d 343 . . . . 5 (𝑥 = 𝑛 → (((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑥 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))) ↔ ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑛 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑛) ↦ ((𝑛C𝑘) · (((𝑛 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))))
23 oveq1 7425 . . . . . . 7 (𝑥 = (𝑛 + 1) → (𝑥 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = ((𝑛 + 1) ↑ (𝐴 + 𝐵)))
24 oveq2 7426 . . . . . . . . 9 (𝑥 = (𝑛 + 1) → (0...𝑥) = (0...(𝑛 + 1)))
25 oveq1 7425 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = (𝑛 + 1) → (𝑥C𝑘) = ((𝑛 + 1)C𝑘))
26 oveq1 7425 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = (𝑛 + 1) → (𝑥 − 𝑘) = ((𝑛 + 1) − 𝑘))
2726oveq1d 7433 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = (𝑛 + 1) → ((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) = (((𝑛 + 1) − 𝑘) ↑ 𝐴))
2827oveq1d 7433 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = (𝑛 + 1) → (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)) = ((((𝑛 + 1) − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))
2925, 28oveq12d 7436 . . . . . . . . 9 (𝑥 = (𝑛 + 1) → ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))) = (((𝑛 + 1)C𝑘) · ((((𝑛 + 1) − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))
3024, 29mpteq12dv 5192 . . . . . . . 8 (𝑥 = (𝑛 + 1) → (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))) = (𝑘 ∈ (0...(𝑛 + 1)) ↦ (((𝑛 + 1)C𝑘) · ((((𝑛 + 1) − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))
3130oveq2d 7434 . . . . . . 7 (𝑥 = (𝑛 + 1) → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...(𝑛 + 1)) ↦ (((𝑛 + 1)C𝑘) · ((((𝑛 + 1) − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))
3223, 31eqeq12d 2777 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑛 + 1) → ((𝑥 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) ↔ ((𝑛 + 1) ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...(𝑛 + 1)) ↦ (((𝑛 + 1)C𝑘) · ((((𝑛 + 1) − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))))
3332imbi2d 343 . . . . 5 (𝑥 = (𝑛 + 1) → (((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑥 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))) ↔ ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → ((𝑛 + 1) ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...(𝑛 + 1)) ↦ (((𝑛 + 1)C𝑘) · ((((𝑛 + 1) − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))))
34 oveq1 7425 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑁 → (𝑥 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑁 ↑ (𝐴 + 𝐵)))
35 oveq2 7426 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑁 → (0...𝑥) = (0...𝑁))
36 oveq1 7425 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑁 → (𝑥C𝑘) = (𝑁C𝑘))
37 oveq1 7425 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑁 → (𝑥 − 𝑘) = (𝑁 − 𝑘))
3837oveq1d 7433 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝑁 → ((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) = ((𝑁 − 𝑘) ↑ 𝐴))
3938oveq1d 7433 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑁 → (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)) = (((𝑁 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))
4036, 39oveq12d 7436 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑁 → ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))) = ((𝑁C𝑘) · (((𝑁 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))
4135, 40mpteq12dv 5192 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑁 → (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))) = (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))
4241oveq2d 7434 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑁 → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))
4334, 42eqeq12d 2777 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑁 → ((𝑥 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) ↔ (𝑁 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))))
4443imbi2d 343 . . . . 5 (𝑥 = 𝑁 → (((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑥 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑥) ↦ ((𝑥C𝑘) · (((𝑥 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))) ↔ ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑁 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))))
45 simpr1 1213 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → 𝐴 ∈ 𝑆)
46 srgbinom.g . . . . . . . . . . . 12 𝐺 = (mulGrp‘𝑅)
47 srgbinom.s . . . . . . . . . . . 12 𝑆 = (Base‘𝑅)
4846, 47mgpbas 20358 . . . . . . . . . . 11 𝑆 = (Base‘𝐺)
4945, 48eleqtrdi 2871 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → 𝐴 ∈ (Base‘𝐺))
50 eqid 2761 . . . . . . . . . . 11 (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺)
51 eqid 2761 . . . . . . . . . . 11 (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
52 srgbinom.e . . . . . . . . . . 11 ↑ = (.g‘𝐺)
5350, 51, 52mulg0 19277 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ (Base‘𝐺) → (0 ↑ 𝐴) = (0g‘𝐺))
5449, 53syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (0 ↑ 𝐴) = (0g‘𝐺))
55 simpr2 1214 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → 𝐵 ∈ 𝑆)
5655, 48eleqtrdi 2871 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → 𝐵 ∈ (Base‘𝐺))
5750, 51, 52mulg0 19277 . . . . . . . . . 10 (𝐵 ∈ (Base‘𝐺) → (0 ↑ 𝐵) = (0g‘𝐺))
5856, 57syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (0 ↑ 𝐵) = (0g‘𝐺))
5954, 58oveq12d 7436 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → ((0 ↑ 𝐴) × (0 ↑ 𝐵)) = ((0g‘𝐺) × (0g‘𝐺)))
6059oveq2d 7434 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (1 · ((0 ↑ 𝐴) × (0 ↑ 𝐵))) = (1 · ((0g‘𝐺) × (0g‘𝐺))))
61 eqid 2761 . . . . . . . . . . . . . 14 (1r‘𝑅) = (1r‘𝑅)
6247, 61srgidcl 20418 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑅 ∈ SRing → (1r‘𝑅) ∈ 𝑆)
6362ancli 558 . . . . . . . . . . . 12 (𝑅 ∈ SRing → (𝑅 ∈ SRing ∧ (1r‘𝑅) ∈ 𝑆))
6463adantr 486 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑅 ∈ SRing ∧ (1r‘𝑅) ∈ 𝑆))
65 srgbinom.m . . . . . . . . . . . 12 × = (.r‘𝑅)
6647, 65, 61srglidm 20421 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (1r‘𝑅) ∈ 𝑆) → ((1r‘𝑅) × (1r‘𝑅)) = (1r‘𝑅))
6764, 66syl 18 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → ((1r‘𝑅) × (1r‘𝑅)) = (1r‘𝑅))
6867oveq2d 7434 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (1 · ((1r‘𝑅) × (1r‘𝑅))) = (1 · (1r‘𝑅)))
69 eqid 2761 . . . . . . . . . . . 12 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
7069, 61srgidcl 20418 . . . . . . . . . . 11 (𝑅 ∈ SRing → (1r‘𝑅) ∈ (Base‘𝑅))
71 srgbinom.t . . . . . . . . . . . 12 · = (.g‘𝑅)
7269, 71mulg1 19284 . . . . . . . . . . 11 ((1r‘𝑅) ∈ (Base‘𝑅) → (1 · (1r‘𝑅)) = (1r‘𝑅))
7370, 72syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ SRing → (1 · (1r‘𝑅)) = (1r‘𝑅))
7473adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (1 · (1r‘𝑅)) = (1r‘𝑅))
7568, 74eqtrd 2796 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (1 · ((1r‘𝑅) × (1r‘𝑅))) = (1r‘𝑅))
7646, 61ringidval 20402 . . . . . . . . 9 (1r‘𝑅) = (0g‘𝐺)
77 id 23 . . . . . . . . . . . 12 ((1r‘𝑅) = (0g‘𝐺) → (1r‘𝑅) = (0g‘𝐺))
7877, 77oveq12d 7436 . . . . . . . . . . 11 ((1r‘𝑅) = (0g‘𝐺) → ((1r‘𝑅) × (1r‘𝑅)) = ((0g‘𝐺) × (0g‘𝐺)))
7978oveq2d 7434 . . . . . . . . . 10 ((1r‘𝑅) = (0g‘𝐺) → (1 · ((1r‘𝑅) × (1r‘𝑅))) = (1 · ((0g‘𝐺) × (0g‘𝐺))))
8079, 77eqeq12d 2777 . . . . . . . . 9 ((1r‘𝑅) = (0g‘𝐺) → ((1 · ((1r‘𝑅) × (1r‘𝑅))) = (1r‘𝑅) ↔ (1 · ((0g‘𝐺) × (0g‘𝐺))) = (0g‘𝐺)))
8176, 80ax-mp 5 . . . . . . . 8 ((1 · ((1r‘𝑅) × (1r‘𝑅))) = (1r‘𝑅) ↔ (1 · ((0g‘𝐺) × (0g‘𝐺))) = (0g‘𝐺))
8275, 81sylib 221 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (1 · ((0g‘𝐺) × (0g‘𝐺))) = (0g‘𝐺))
8360, 82eqtrd 2796 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (1 · ((0 ↑ 𝐴) × (0 ↑ 𝐵))) = (0g‘𝐺))
84 fz0sn 13754 . . . . . . . . . 10 (0...0) = {0}
8584a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (0...0) = {0})
8685mpteq1d 5195 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑘 ∈ (0...0) ↦ ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))) = (𝑘 ∈ {0} ↦ ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))
8786oveq2d 7434 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...0) ↦ ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ {0} ↦ ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))
88 srgmnd 20409 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ SRing → 𝑅 ∈ Mnd)
8988adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → 𝑅 ∈ Mnd)
90 c0ex 11293 . . . . . . . . 9 0 ∈ V
9190a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → 0 ∈ V)
9276, 62eqeltrrid 2866 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ SRing → (0g‘𝐺) ∈ 𝑆)
9392adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (0g‘𝐺) ∈ 𝑆)
9483, 93eqeltrd 2861 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (1 · ((0 ↑ 𝐴) × (0 ↑ 𝐵))) ∈ 𝑆)
95 oveq2 7426 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 0 → (0C𝑘) = (0C0))
96 0nn0 12614 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℕ0
97 bcn0 14447 . . . . . . . . . . . 12 (0 ∈ ℕ0 → (0C0) = 1)
9896, 97ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 (0C0) = 1
9995, 98eqtrdi 2812 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 0 → (0C𝑘) = 1)
100 oveq2 7426 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 0 → (0 − 𝑘) = (0 − 0))
101 0m0e0 12454 . . . . . . . . . . . . 13 (0 − 0) = 0
102100, 101eqtrdi 2812 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 0 → (0 − 𝑘) = 0)
103102oveq1d 7433 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 0 → ((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) = (0 ↑ 𝐴))
104 oveq1 7425 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 0 → (𝑘 ↑ 𝐵) = (0 ↑ 𝐵))
105103, 104oveq12d 7436 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 0 → (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)) = ((0 ↑ 𝐴) × (0 ↑ 𝐵)))
10699, 105oveq12d 7436 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 0 → ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))) = (1 · ((0 ↑ 𝐴) × (0 ↑ 𝐵))))
10747, 106gsumsn 20161 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Mnd ∧ 0 ∈ V ∧ (1 · ((0 ↑ 𝐴) × (0 ↑ 𝐵))) ∈ 𝑆) → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ {0} ↦ ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) = (1 · ((0 ↑ 𝐴) × (0 ↑ 𝐵))))
10889, 91, 94, 107syl3anc 1398 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ {0} ↦ ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) = (1 · ((0 ↑ 𝐴) × (0 ↑ 𝐵))))
10987, 108eqtrd 2796 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...0) ↦ ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) = (1 · ((0 ↑ 𝐴) × (0 ↑ 𝐵))))
110 srgbinom.a . . . . . . . . . 10 + = (+g‘𝑅)
11147, 110mndcl 18924 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ Mnd ∧ 𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝐴 + 𝐵) ∈ 𝑆)
11289, 45, 55, 111syl3anc 1398 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝐴 + 𝐵) ∈ 𝑆)
113112, 48eleqtrdi 2871 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝐴 + 𝐵) ∈ (Base‘𝐺))
11450, 51, 52mulg0 19277 . . . . . . 7 ((𝐴 + 𝐵) ∈ (Base‘𝐺) → (0 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (0g‘𝐺))
115113, 114syl 18 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (0 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (0g‘𝐺))
11683, 109, 1153eqtr4rd 2807 . . . . 5 ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (0 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...0) ↦ ((0C𝑘) · (((0 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))
117 simprl 783 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴)))) → 𝑅 ∈ SRing)
11845adantl 487 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴)))) → 𝐴 ∈ 𝑆)
11955adantl 487 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴)))) → 𝐵 ∈ 𝑆)
120 simprr3 1242 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴)))) → (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))
121 simpl 488 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴)))) → 𝑛 ∈ ℕ0)
122 id 23 . . . . . . . 8 ((𝑛 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑛) ↦ ((𝑛C𝑘) · (((𝑛 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) → (𝑛 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑛) ↦ ((𝑛C𝑘) · (((𝑛 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))
12347, 65, 71, 110, 46, 52, 117, 118, 119, 120, 121, 122srgbinomlem 20449 . . . . . . 7 (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴)))) ∧ (𝑛 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑛) ↦ ((𝑛C𝑘) · (((𝑛 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))) → ((𝑛 + 1) ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...(𝑛 + 1)) ↦ (((𝑛 + 1)C𝑘) · ((((𝑛 + 1) − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))
124123exp31 425 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → ((𝑛 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑛) ↦ ((𝑛C𝑘) · (((𝑛 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))) → ((𝑛 + 1) ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...(𝑛 + 1)) ↦ (((𝑛 + 1)C𝑘) · ((((𝑛 + 1) − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))))
125124a2d 30 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ0 → (((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑛 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑛) ↦ ((𝑛C𝑘) · (((𝑛 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))) → ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → ((𝑛 + 1) ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...(𝑛 + 1)) ↦ (((𝑛 + 1)C𝑘) · ((((𝑛 + 1) − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))))
12611, 22, 33, 44, 116, 125nn0ind 12787 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ0 → ((𝑅 ∈ SRing ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑁 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))))
127126expd 421 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝑅 ∈ SRing → ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴)) → (𝑁 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))))
128127impcom 413 . 2 ((𝑅 ∈ SRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴)) → (𝑁 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵)))))))
129128imp 412 1 (((𝑅 ∈ SRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 × 𝐵) = (𝐵 × 𝐴))) → (𝑁 ↑ (𝐴 + 𝐵)) = (𝑅 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁 − 𝑘) ↑ 𝐴) × (𝑘 ↑ 𝐵))))))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  Vcvv 3451  {csn 4584   ↦ cmpt 5186  ‘cfv 6537  (class class class)co 7418  0cc0 11193  1c1 11194   + caddc 11196   − cmin 11534  ℕ0cn0 12599  ...cfz 13632  Ccbc 14439  Basecbs 17380  +gcplusg 17421  .rcmulr 17422  0gc0g 17603   Σg cgsu 17604  Mndcmnd 18916  .gcmg 19270  mulGrpcmgp 20353  1rcur 20400  SRingcsrg 20405
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7749  ax-cnex 11249  ax-resscn 11250  ax-1cn 11251  ax-icn 11252  ax-addcl 11253  ax-addrcl 11254  ax-mulcl 11255  ax-mulrcl 11256  ax-mulcom 11257  ax-addass 11258  ax-mulass 11259  ax-distr 11260  ax-i2m1 11261  ax-1ne0 11262  ax-1rid 11263  ax-rnegex 11264  ax-rrecex 11265  ax-cnre 11266  ax-pre-lttri 11267  ax-pre-lttrn 11268  ax-pre-ltadd 11269  ax-pre-mulgt0 11270
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7375  df-ov 7421  df-oprab 7422  df-mpo 7423  df-of 7691  df-om 7876  df-1st 7999  df-2nd 8000  df-supp 8171  df-frecs 8292  df-wrecs 8323  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8469  df-2o 8470  df-er 8710  df-map 8842  df-en 8967  df-dom 8968  df-sdom 8969  df-fin 8970  df-fsupp 9347  df-oi 9497  df-card 10013  df-pnf 11338  df-mnf 11339  df-xr 11340  df-ltxr 11341  df-le 11342  df-sub 11536  df-neg 11537  df-div 11967  df-nn 12329  df-2 12398  df-n0 12600  df-z 12687  df-uz 12959  df-rp 13114  df-fz 13633  df-fzo 13782  df-seq 14138  df-fac 14411  df-bc 14440  df-hash 14468  df-sets 17335  df-slot 17353  df-ndx 17365  df-base 17381  df-ress 17402  df-plusg 17434  df-0g 17605  df-gsum 17606  df-mre 17749  df-mrc 17750  df-acs 17752  df-mgm 18809  df-sgrp 18901  df-mnd 18917  df-mhm 18971  df-submnd 18972  df-mulg 19271  df-cntz 19524  df-cmn 19989  df-mgp 20354  df-ur 20401  df-srg 20406
This theorem is used by:  csrgbinom  20451
  Copyright terms: Public domain W3C validator