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Theorem birthdaylem2 20247
Description: For general  N and  K, count the fraction of injective functions from  1 ... K to  1 ... N. (Contributed by Mario Carneiro, 7-May-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
birthday.s  |-  S  =  { f  |  f : ( 1 ... K ) --> ( 1 ... N ) }
birthday.t  |-  T  =  { f  |  f : ( 1 ... K ) -1-1-> ( 1 ... N ) }
Assertion
Ref Expression
birthdaylem2  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( # `  T )  /  ( # `
 S ) )  =  ( exp `  sum_ k  e.  ( 0 ... ( K  - 
1 ) ) ( log `  ( 1  -  ( k  /  N ) ) ) ) )
Distinct variable groups:    f, k, K    f, N, k
Allowed substitution hints:    S( f, k)    T( f, k)

Proof of Theorem birthdaylem2
Dummy variable  n is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 birthday.t . . . . . . 7  |-  T  =  { f  |  f : ( 1 ... K ) -1-1-> ( 1 ... N ) }
21fveq2i 5528 . . . . . 6  |-  ( # `  T )  =  (
# `  { f  |  f : ( 1 ... K )
-1-1-> ( 1 ... N
) } )
3 fzfi 11034 . . . . . . 7  |-  ( 1 ... K )  e. 
Fin
4 fzfi 11034 . . . . . . 7  |-  ( 1 ... N )  e. 
Fin
5 hashf1 11395 . . . . . . 7  |-  ( ( ( 1 ... K
)  e.  Fin  /\  ( 1 ... N
)  e.  Fin )  ->  ( # `  {
f  |  f : ( 1 ... K
) -1-1-> ( 1 ... N ) } )  =  ( ( ! `
 ( # `  (
1 ... K ) ) )  x.  ( (
# `  ( 1 ... N ) )  _C  ( # `  (
1 ... K ) ) ) ) )
63, 4, 5mp2an 653 . . . . . 6  |-  ( # `  { f  |  f : ( 1 ... K ) -1-1-> ( 1 ... N ) } )  =  ( ( ! `  ( # `  ( 1 ... K
) ) )  x.  ( ( # `  (
1 ... N ) )  _C  ( # `  (
1 ... K ) ) ) )
72, 6eqtri 2303 . . . . 5  |-  ( # `  T )  =  ( ( ! `  ( # `
 ( 1 ... K ) ) )  x.  ( ( # `  ( 1 ... N
) )  _C  ( # `
 ( 1 ... K ) ) ) )
8 elfznn0 10822 . . . . . . . . 9  |-  ( K  e.  ( 0 ... N )  ->  K  e.  NN0 )
98adantl 452 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  K  e.  NN0 )
10 hashfz1 11345 . . . . . . . 8  |-  ( K  e.  NN0  ->  ( # `  ( 1 ... K
) )  =  K )
119, 10syl 15 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  (
1 ... K ) )  =  K )
1211fveq2d 5529 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  ( # `  ( 1 ... K ) ) )  =  ( ! `
 K ) )
13 nnnn0 9972 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  NN0 )
14 hashfz1 11345 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( # `  ( 1 ... N
) )  =  N )
1513, 14syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  ( # `
 ( 1 ... N ) )  =  N )
1615adantr 451 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  (
1 ... N ) )  =  N )
1716, 11oveq12d 5876 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( # `  ( 1 ... N
) )  _C  ( # `
 ( 1 ... K ) ) )  =  ( N  _C  K ) )
1812, 17oveq12d 5876 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ! `
 ( # `  (
1 ... K ) ) )  x.  ( (
# `  ( 1 ... N ) )  _C  ( # `  (
1 ... K ) ) ) )  =  ( ( ! `  K
)  x.  ( N  _C  K ) ) )
197, 18syl5eq 2327 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  T
)  =  ( ( ! `  K )  x.  ( N  _C  K ) ) )
2013adantr 451 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  N  e.  NN0 )
21 faccl 11298 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ! `
 N )  e.  NN )
2220, 21syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  N )  e.  NN )
2322nncnd 9762 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  N )  e.  CC )
24 fznn0sub 10824 . . . . . . . . . 10  |-  ( K  e.  ( 0 ... N )  ->  ( N  -  K )  e.  NN0 )
2524adantl 452 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  e.  NN0 )
26 faccl 11298 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  -  K )  e.  NN0  ->  ( ! `
 ( N  -  K ) )  e.  NN )
2725, 26syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  ( N  -  K
) )  e.  NN )
2827nncnd 9762 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  ( N  -  K
) )  e.  CC )
2927nnne0d 9790 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  ( N  -  K
) )  =/=  0
)
3023, 28, 29divcld 9536 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ! `
 N )  / 
( ! `  ( N  -  K )
) )  e.  CC )
31 faccl 11298 . . . . . . . 8  |-  ( K  e.  NN0  ->  ( ! `
 K )  e.  NN )
329, 31syl 15 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  K )  e.  NN )
3332nncnd 9762 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  K )  e.  CC )
3432nnne0d 9790 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  K )  =/=  0
)
3530, 33, 34divcan2d 9538 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ! `
 K )  x.  ( ( ( ! `
 N )  / 
( ! `  ( N  -  K )
) )  /  ( ! `  K )
) )  =  ( ( ! `  N
)  /  ( ! `
 ( N  -  K ) ) ) )
36 bcval2 11318 . . . . . . . 8  |-  ( K  e.  ( 0 ... N )  ->  ( N  _C  K )  =  ( ( ! `  N )  /  (
( ! `  ( N  -  K )
)  x.  ( ! `
 K ) ) ) )
3736adantl 452 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  _C  K )  =  ( ( ! `  N
)  /  ( ( ! `  ( N  -  K ) )  x.  ( ! `  K ) ) ) )
3823, 28, 33, 29, 34divdiv1d 9567 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ( ! `  N )  /  ( ! `  ( N  -  K
) ) )  / 
( ! `  K
) )  =  ( ( ! `  N
)  /  ( ( ! `  ( N  -  K ) )  x.  ( ! `  K ) ) ) )
3937, 38eqtr4d 2318 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  _C  K )  =  ( ( ( ! `  N )  /  ( ! `  ( N  -  K ) ) )  /  ( ! `  K ) ) )
4039oveq2d 5874 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ! `
 K )  x.  ( N  _C  K
) )  =  ( ( ! `  K
)  x.  ( ( ( ! `  N
)  /  ( ! `
 ( N  -  K ) ) )  /  ( ! `  K ) ) ) )
41 fzfid 11035 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( 1 ... N )  e.  Fin )
42 elfznn 10819 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  e.  ( 1 ... N )  ->  n  e.  NN )
4342adantl 452 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( 1 ... N ) )  ->  n  e.  NN )
44 nnrp 10363 . . . . . . . . . . 11  |-  ( n  e.  NN  ->  n  e.  RR+ )
4544relogcld 19974 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  e.  NN  ->  ( log `  n )  e.  RR )
4645recnd 8861 . . . . . . . . 9  |-  ( n  e.  NN  ->  ( log `  n )  e.  CC )
4743, 46syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( log `  n )  e.  CC )
4841, 47fsumcl 12206 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n
)  e.  CC )
49 fzfid 11035 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( 1 ... ( N  -  K
) )  e.  Fin )
50 elfznn 10819 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) )  ->  n  e.  NN )
5150adantl 452 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) )  ->  n  e.  NN )
5251, 46syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) )  ->  ( log `  n )  e.  CC )
5349, 52fsumcl 12206 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n
)  e.  CC )
54 efsub 12380 . . . . . . 7  |-  ( (
sum_ n  e.  (
1 ... N ) ( log `  n )  e.  CC  /\  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n )  e.  CC )  ->  ( exp `  ( sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n )  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n
) ) )  =  ( ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n ) )  / 
( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) ) ) )
5548, 53, 54syl2anc 642 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n )  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n
) ) )  =  ( ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n ) )  / 
( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) ) ) )
5625nn0red 10019 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  e.  RR )
5756ltp1d 9687 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  <  (
( N  -  K
)  +  1 ) )
58 fzdisj 10817 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  -  K )  <  ( ( N  -  K )  +  1 )  ->  (
( 1 ... ( N  -  K )
)  i^i  ( (
( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) )  =  (/) )
5957, 58syl 15 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( 1 ... ( N  -  K ) )  i^i  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) )  =  (/) )
60 fznn0sub2 10825 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( K  e.  ( 0 ... N )  ->  ( N  -  K )  e.  ( 0 ... N
) )
6160adantl 452 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  e.  ( 0 ... N ) )
62 elfzle2 10800 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( N  -  K )  e.  ( 0 ... N )  ->  ( N  -  K )  <_  N )
6361, 62syl 15 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  <_  N
)
6463adantr 451 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  ( N  -  K )  <_  N
)
65 simpr 447 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  ( N  -  K )  e.  NN )
66 nnuz 10263 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
6765, 66syl6eleq 2373 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  ( N  -  K )  e.  (
ZZ>= `  1 ) )
68 nnz 10045 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  ZZ )
6968ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  N  e.  ZZ )
70 elfz5 10790 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( N  -  K
)  e.  ( ZZ>= ` 
1 )  /\  N  e.  ZZ )  ->  (
( N  -  K
)  e.  ( 1 ... N )  <->  ( N  -  K )  <_  N
) )
7167, 69, 70syl2anc 642 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  ( ( N  -  K )  e.  ( 1 ... N
)  <->  ( N  -  K )  <_  N
) )
7264, 71mpbird 223 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  ( N  -  K )  e.  ( 1 ... N ) )
73 fzsplit 10816 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  -  K )  e.  ( 1 ... N )  ->  (
1 ... N )  =  ( ( 1 ... ( N  -  K
) )  u.  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ) )
7472, 73syl 15 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  ( 1 ... N )  =  ( ( 1 ... ( N  -  K )
)  u.  ( ( ( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ) )
75 simpr 447 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( N  -  K )  =  0 )
7675oveq2d 5874 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( 1 ... ( N  -  K ) )  =  ( 1 ... 0
) )
77 fz10 10814 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( 1 ... 0 )  =  (/)
7876, 77syl6eq 2331 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( 1 ... ( N  -  K ) )  =  (/) )
7978uneq1d 3328 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( (
1 ... ( N  -  K ) )  u.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) )  =  (
(/)  u.  ( (
( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ) )
80 uncom 3319 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (/)  u.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) )  =  ( ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
)  u.  (/) )
81 un0 3479 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N )  u.  (/) )  =  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N )
8280, 81eqtri 2303 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (/)  u.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) )  =  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N )
8375oveq1d 5873 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( ( N  -  K )  +  1 )  =  ( 0  +  1 ) )
84 1e0p1 10152 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  1  =  ( 0  +  1 )
8583, 84syl6eqr 2333 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( ( N  -  K )  +  1 )  =  1 )
8685oveq1d 5873 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( (
( N  -  K
)  +  1 ) ... N )  =  ( 1 ... N
) )
8782, 86syl5eq 2327 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( (/)  u.  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  =  ( 1 ... N ) )
8879, 87eqtr2d 2316 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( 1 ... N )  =  ( ( 1 ... ( N  -  K
) )  u.  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ) )
89 elnn0 9967 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  -  K )  e.  NN0  <->  ( ( N  -  K )  e.  NN  \/  ( N  -  K )  =  0 ) )
9025, 89sylib 188 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( N  -  K )  e.  NN  \/  ( N  -  K )  =  0 ) )
9174, 88, 90mpjaodan 761 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( 1 ... N )  =  ( ( 1 ... ( N  -  K )
)  u.  ( ( ( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ) )
9259, 91, 41, 47fsumsplit 12212 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n
)  =  ( sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n )  +  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n ) ) )
9392oveq1d 5873 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( sum_ n  e.  ( 1 ... N
) ( log `  n
)  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K )
) ( log `  n
) )  =  ( ( sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n
)  +  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  n
) )  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) ) )
94 fzfid 11035 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N )  e.  Fin )
95 nn0p1nn 10003 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  -  K )  e.  NN0  ->  ( ( N  -  K )  +  1 )  e.  NN )
9625, 95syl 15 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( N  -  K )  +  1 )  e.  NN )
97 elfzuz 10794 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N )  ->  n  e.  ( ZZ>= `  ( ( N  -  K )  +  1 ) ) )
9866uztrn2 10245 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( N  -  K )  +  1 )  e.  NN  /\  n  e.  ( ZZ>= `  ( ( N  -  K )  +  1 ) ) )  ->  n  e.  NN )
9996, 97, 98syl2an 463 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  n  e.  NN )
10099, 46syl 15 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  ( log `  n )  e.  CC )
10194, 100fsumcl 12206 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
)  e.  CC )
10253, 101pncan2d 9159 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n )  +  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n ) )  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n ) )  =  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  n
) )
10393, 102eqtr2d 2316 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
)  =  ( sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n )  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) ) )
104103fveq2d 5529 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n ) )  =  ( exp `  ( sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n )  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n
) ) ) )
10522nnne0d 9790 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  N )  =/=  0
)
106 eflog 19933 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ! `  N
)  e.  CC  /\  ( ! `  N )  =/=  0 )  -> 
( exp `  ( log `  ( ! `  N ) ) )  =  ( ! `  N ) )
10723, 105, 106syl2anc 642 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( log `  ( ! `  N ) ) )  =  ( ! `  N ) )
108 logfac 19954 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( log `  ( ! `  N
) )  =  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n ) )
10920, 108syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( log `  ( ! `  N )
)  =  sum_ n  e.  ( 1 ... N
) ( log `  n
) )
110109fveq2d 5529 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( log `  ( ! `  N ) ) )  =  ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n ) ) )
111107, 110eqtr3d 2317 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  N )  =  ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... N
) ( log `  n
) ) )
112 eflog 19933 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ! `  ( N  -  K )
)  e.  CC  /\  ( ! `  ( N  -  K ) )  =/=  0 )  -> 
( exp `  ( log `  ( ! `  ( N  -  K
) ) ) )  =  ( ! `  ( N  -  K
) ) )
11328, 29, 112syl2anc 642 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( log `  ( ! `  ( N  -  K
) ) ) )  =  ( ! `  ( N  -  K
) ) )
114 logfac 19954 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  -  K )  e.  NN0  ->  ( log `  ( ! `  ( N  -  K )
) )  =  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) )
11525, 114syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( log `  ( ! `  ( N  -  K ) ) )  =  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n
) )
116115fveq2d 5529 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( log `  ( ! `  ( N  -  K
) ) ) )  =  ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) ) )
117113, 116eqtr3d 2317 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  ( N  -  K
) )  =  ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K )
) ( log `  n
) ) )
118111, 117oveq12d 5876 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ! `
 N )  / 
( ! `  ( N  -  K )
) )  =  ( ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n ) )  / 
( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) ) ) )
11955, 104, 1183eqtr4d 2325 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n ) )  =  ( ( ! `  N )  /  ( ! `  ( N  -  K ) ) ) )
12035, 40, 1193eqtr4d 2325 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ! `
 K )  x.  ( N  _C  K
) )  =  ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  n
) ) )
12119, 120eqtrd 2315 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  T
)  =  ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
) ) )
122 birthday.s . . . . . . . 8  |-  S  =  { f  |  f : ( 1 ... K ) --> ( 1 ... N ) }
123 mapvalg 6782 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( 1 ... N
)  e.  Fin  /\  ( 1 ... K
)  e.  Fin )  ->  ( ( 1 ... N )  ^m  (
1 ... K ) )  =  { f  |  f : ( 1 ... K ) --> ( 1 ... N ) } )
1244, 3, 123mp2an 653 . . . . . . . 8  |-  ( ( 1 ... N )  ^m  ( 1 ... K ) )  =  { f  |  f : ( 1 ... K ) --> ( 1 ... N ) }
125122, 124eqtr4i 2306 . . . . . . 7  |-  S  =  ( ( 1 ... N )  ^m  (
1 ... K ) )
126125fveq2i 5528 . . . . . 6  |-  ( # `  S )  =  (
# `  ( (
1 ... N )  ^m  ( 1 ... K
) ) )
127 hashmap 11387 . . . . . . 7  |-  ( ( ( 1 ... N
)  e.  Fin  /\  ( 1 ... K
)  e.  Fin )  ->  ( # `  (
( 1 ... N
)  ^m  ( 1 ... K ) ) )  =  ( (
# `  ( 1 ... N ) ) ^
( # `  ( 1 ... K ) ) ) )
1284, 3, 127mp2an 653 . . . . . 6  |-  ( # `  ( ( 1 ... N )  ^m  (
1 ... K ) ) )  =  ( (
# `  ( 1 ... N ) ) ^
( # `  ( 1 ... K ) ) )
129126, 128eqtri 2303 . . . . 5  |-  ( # `  S )  =  ( ( # `  (
1 ... N ) ) ^ ( # `  (
1 ... K ) ) )
13016, 11oveq12d 5876 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( # `  ( 1 ... N
) ) ^ ( # `
 ( 1 ... K ) ) )  =  ( N ^ K ) )
131129, 130syl5eq 2327 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  S
)  =  ( N ^ K ) )
132 nncn 9754 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  CC )
133132adantr 451 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  N  e.  CC )
134 nnne0 9778 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  N  =/=  0 )
135134adantr 451 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  N  =/=  0
)
136 elfzelz 10798 . . . . . 6  |-  ( K  e.  ( 0 ... N )  ->  K  e.  ZZ )
137136adantl 452 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  K  e.  ZZ )
138 explog 19947 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  CC  /\  N  =/=  0  /\  K  e.  ZZ )  ->  ( N ^ K )  =  ( exp `  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) )
139133, 135, 137, 138syl3anc 1182 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N ^ K )  =  ( exp `  ( K  x.  ( log `  N
) ) ) )
140131, 139eqtrd 2315 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  S
)  =  ( exp `  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) )
141121, 140oveq12d 5876 . 2  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( # `  T )  /  ( # `
 S ) )  =  ( ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
) )  /  ( exp `  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) ) )
1429nn0cnd 10020 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  K  e.  CC )
143 nnrp 10363 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  RR+ )
144143adantr 451 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  N  e.  RR+ )
145144relogcld 19974 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( log `  N
)  e.  RR )
146145recnd 8861 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( log `  N
)  e.  CC )
147142, 146mulcld 8855 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( K  x.  ( log `  N ) )  e.  CC )
148 efsub 12380 . . 3  |-  ( (
sum_ n  e.  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
)  e.  CC  /\  ( K  x.  ( log `  N ) )  e.  CC )  -> 
( exp `  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ( log `  n )  -  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) )  =  ( ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n ) )  / 
( exp `  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) ) )
149101, 147, 148syl2anc 642 . 2  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ( log `  n )  -  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) )  =  ( ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n ) )  / 
( exp `  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) ) )
150 relogdiv 19946 . . . . . . 7  |-  ( ( n  e.  RR+  /\  N  e.  RR+ )  ->  ( log `  ( n  /  N ) )  =  ( ( log `  n
)  -  ( log `  N ) ) )
15144, 144, 150syl2anr 464 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  NN )  ->  ( log `  (
n  /  N ) )  =  ( ( log `  n )  -  ( log `  N
) ) )
15299, 151syldan 456 . . . . 5  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  ( log `  ( n  /  N
) )  =  ( ( log `  n
)  -  ( log `  N ) ) )
153152sumeq2dv 12176 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  (
n  /  N ) )  =  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( ( log `  n )  -  ( log `  N ) ) )
15468adantr 451 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  N  e.  ZZ )
15525nn0zd 10115 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  e.  ZZ )
156155peano2zd 10120 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( N  -  K )  +  1 )  e.  ZZ )
15799, 44syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  n  e.  RR+ )
158144adantr 451 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  N  e.  RR+ )
159157, 158rpdivcld 10407 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  ( n  /  N )  e.  RR+ )
160159relogcld 19974 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  ( log `  ( n  /  N
) )  e.  RR )
161160recnd 8861 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  ( log `  ( n  /  N
) )  e.  CC )
162 oveq1 5865 . . . . . . 7  |-  ( n  =  ( N  -  k )  ->  (
n  /  N )  =  ( ( N  -  k )  /  N ) )
163162fveq2d 5529 . . . . . 6  |-  ( n  =  ( N  -  k )  ->  ( log `  ( n  /  N ) )  =  ( log `  (
( N  -  k
)  /  N ) ) )
164154, 156, 154, 161, 163fsumrev 12241 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  (
n  /  N ) )  =  sum_ k  e.  ( ( N  -  N ) ... ( N  -  ( ( N  -  K )  +  1 ) ) ) ( log `  (
( N  -  k
)  /  N ) ) )
165133subidd 9145 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  N )  =  0 )
166 ax-1cn 8795 . . . . . . . . . . 11  |-  1  e.  CC
167166a1i 10 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  1  e.  CC )
168133, 142, 167subsubd 9185 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  ( K  -  1
) )  =  ( ( N  -  K
)  +  1 ) )
169168oveq2d 5874 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  ( N  -  ( K  -  1 ) ) )  =  ( N  -  ( ( N  -  K )  +  1 ) ) )
170 subcl 9051 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( K  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( K  -  1 )  e.  CC )
171142, 166, 170sylancl 643 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( K  - 
1 )  e.  CC )
172133, 171nncand 9162 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  ( N  -  ( K  -  1 ) ) )  =  ( K  -  1 ) )
173169, 172eqtr3d 2317 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  ( ( N  -  K )  +  1 ) )  =  ( K  -  1 ) )
174165, 173oveq12d 5876 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( N  -  N ) ... ( N  -  (
( N  -  K
)  +  1 ) ) )  =  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )
175133adantr 451 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  N  e.  CC )
176 elfznn0 10822 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) )  ->  k  e.  NN0 )
177176adantl 452 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  k  e.  NN0 )
178177nn0cnd 10020 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  k  e.  CC )
179135adantr 451 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  N  =/=  0 )
180175, 178, 175, 179divsubdird 9575 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  ( ( N  -  k )  /  N )  =  ( ( N  /  N
)  -  ( k  /  N ) ) )
181175, 179dividd 9534 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  ( N  /  N )  =  1 )
182181oveq1d 5873 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  ( ( N  /  N )  -  ( k  /  N
) )  =  ( 1  -  ( k  /  N ) ) )
183180, 182eqtrd 2315 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  ( ( N  -  k )  /  N )  =  ( 1  -  ( k  /  N ) ) )
184183fveq2d 5529 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  ( log `  ( ( N  -  k )  /  N
) )  =  ( log `  ( 1  -  ( k  /  N ) ) ) )
185174, 184sumeq12rdv 12180 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ k  e.  ( ( N  -  N
) ... ( N  -  ( ( N  -  K )  +  1 ) ) ) ( log `  ( ( N  -  k )  /  N ) )  =  sum_ k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) ( log `  (
1  -  ( k  /  N ) ) ) )
186164, 185eqtrd 2315 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  (
n  /  N ) )  =  sum_ k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) ( log `  (
1  -  ( k  /  N ) ) ) )
187146adantr 451 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  ( log `  N )  e.  CC )
18894, 100, 187fsumsub 12250 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( ( log `  n
)  -  ( log `  N ) )  =  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
)  -  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  N
) ) )
189 fsumconst 12252 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
)  e.  Fin  /\  ( log `  N )  e.  CC )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ( log `  N )  =  ( ( # `  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) )  x.  ( log `  N ) ) )
19094, 146, 189syl2anc 642 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  N
)  =  ( (
# `  ( (
( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) )  x.  ( log `  N
) ) )
191 1z 10053 . . . . . . . . . . . . 13  |-  1  e.  ZZ
192191a1i 10 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  1  e.  ZZ )
193 fzen 10811 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( 1  e.  ZZ  /\  K  e.  ZZ  /\  ( N  -  K )  e.  ZZ )  ->  (
1 ... K )  ~~  ( ( 1  +  ( N  -  K
) ) ... ( K  +  ( N  -  K ) ) ) )
194192, 137, 155, 193syl3anc 1182 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( 1 ... K )  ~~  (
( 1  +  ( N  -  K ) ) ... ( K  +  ( N  -  K ) ) ) )
19525nn0cnd 10020 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  e.  CC )
196 addcom 8998 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  ( N  -  K
)  e.  CC )  ->  ( 1  +  ( N  -  K
) )  =  ( ( N  -  K
)  +  1 ) )
197166, 195, 196sylancr 644 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( 1  +  ( N  -  K
) )  =  ( ( N  -  K
)  +  1 ) )
198142, 133pncan3d 9160 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( K  +  ( N  -  K
) )  =  N )
199197, 198oveq12d 5876 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( 1  +  ( N  -  K ) ) ... ( K  +  ( N  -  K ) ) )  =  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )
200194, 199breqtrd 4047 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( 1 ... K )  ~~  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )
201 hasheni 11347 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( 1 ... K ) 
~~  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N )  ->  ( # `
 ( 1 ... K ) )  =  ( # `  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ) )
202200, 201syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  (
1 ... K ) )  =  ( # `  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ) )
203202, 11eqtr3d 2317 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  =  K )
204203oveq1d 5873 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( # `  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) )  x.  ( log `  N ) )  =  ( K  x.  ( log `  N ) ) )
205190, 204eqtrd 2315 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  N
)  =  ( K  x.  ( log `  N
) ) )
206205oveq2d 5874 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  n
)  -  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  N
) )  =  (
sum_ n  e.  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
)  -  ( K  x.  ( log `  N
) ) ) )
207188, 206eqtrd 2315 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( ( log `  n
)  -  ( log `  N ) )  =  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
)  -  ( K  x.  ( log `  N
) ) ) )
208153, 186, 2073eqtr3rd 2324 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  n
)  -  ( K  x.  ( log `  N
) ) )  = 
sum_ k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) ( log `  (
1  -  ( k  /  N ) ) ) )
209208fveq2d 5529 . 2  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ( log `  n )  -  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) )  =  ( exp `  sum_ k  e.  ( 0 ... ( K  - 
1 ) ) ( log `  ( 1  -  ( k  /  N ) ) ) ) )
210141, 149, 2093eqtr2d 2321 1  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( # `  T )  /  ( # `
 S ) )  =  ( exp `  sum_ k  e.  ( 0 ... ( K  - 
1 ) ) ( log `  ( 1  -  ( k  /  N ) ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    \/ wo 357    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684   {cab 2269    =/= wne 2446    u. cun 3150    i^i cin 3151   (/)c0 3455   class class class wbr 4023   -->wf 5251   -1-1->wf1 5252   ` cfv 5255  (class class class)co 5858    ^m cmap 6772    ~~ cen 6860   Fincfn 6863   CCcc 8735   0cc0 8737   1c1 8738    + caddc 8740    x. cmul 8742    < clt 8867    <_ cle 8868    - cmin 9037    / cdiv 9423   NNcn 9746   NN0cn0 9965   ZZcz 10024   ZZ>=cuz 10230   RR+crp 10354   ...cfz 10782   ^cexp 11104   !cfa 11288    _C cbc 11315   #chash 11337   sum_csu 12158   expce 12343   logclog 19912
This theorem is referenced by:  birthdaylem3  20248
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-inf2 7342  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814  ax-pre-sup 8815  ax-addf 8816  ax-mulf 8817
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-iin 3908  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-se 4353  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-isom 5264  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-of 6078  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-1o 6479  df-2o 6480  df-oadd 6483  df-er 6660  df-map 6774  df-pm 6775  df-ixp 6818  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-fin 6867  df-fi 7165  df-sup 7194  df-oi 7225  df-card 7572  df-cda 7794  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-div 9424  df-nn 9747  df-2 9804  df-3 9805  df-4 9806  df-5 9807  df-6 9808  df-7 9809  df-8 9810  df-9 9811  df-10 9812  df-n0 9966  df-z 10025  df-dec 10125  df-uz 10231  df-q 10317  df-rp 10355  df-xneg 10452  df-xadd 10453  df-xmul 10454  df-ioo 10660  df-ioc 10661  df-ico 10662  df-icc 10663  df-fz 10783  df-fzo 10871  df-fl 10925  df-mod 10974  df-seq 11047  df-exp 11105  df-fac 11289  df-bc 11316  df-hash 11338  df-shft 11562  df-cj 11584  df-re 11585  df-im 11586  df-sqr 11720  df-abs 11721  df-limsup 11945  df-clim 11962  df-rlim 11963  df-sum 12159  df-ef 12349  df-sin 12351  df-cos 12352  df-pi 12354  df-struct 13150  df-ndx 13151  df-slot 13152  df-base 13153  df-sets 13154  df-ress 13155  df-plusg 13221  df-mulr 13222  df-starv 13223  df-sca 13224  df-vsca 13225  df-tset 13227  df-ple 13228  df-ds 13230  df-hom 13232  df-cco 13233  df-rest 13327  df-topn 13328  df-topgen 13344  df-pt 13345  df-prds 13348  df-xrs 13403  df-0g 13404  df-gsum 13405  df-qtop 13410  df-imas 13411  df-xps 13413  df-mre 13488  df-mrc 13489  df-acs 13491  df-mnd 14367  df-submnd 14416  df-mulg 14492  df-cntz 14793  df-cmn 15091  df-xmet 16373  df-met 16374  df-bl 16375  df-mopn 16376  df-cnfld 16378  df-top 16636  df-bases 16638  df-topon 16639  df-topsp 16640  df-cld 16756  df-ntr 16757  df-cls 16758  df-nei 16835  df-lp 16868  df-perf 16869  df-cn 16957  df-cnp 16958  df-haus 17043  df-tx 17257  df-hmeo 17446  df-fbas 17520  df-fg 17521  df-fil 17541  df-fm 17633  df-flim 17634  df-flf 17635  df-xms 17885  df-ms 17886  df-tms 17887  df-cncf 18382  df-limc 19216  df-dv 19217  df-log 19914
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