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Theorem bpolycl 26099
Description: Closure law for Bernoulli polynomials. (Contributed by Scott Fenton, 16-May-2014.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 22-May-2014.)
Assertion
Ref Expression
bpolycl  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( N BernPoly  X )  e.  CC )

Proof of Theorem bpolycl
Dummy variables  n  k  m are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq1 6089 . . . . 5  |-  ( n  =  k  ->  (
n BernPoly  X )  =  ( k BernPoly  X ) )
21eleq1d 2503 . . . 4  |-  ( n  =  k  ->  (
( n BernPoly  X )  e.  CC  <->  ( k BernPoly  X
)  e.  CC ) )
32imbi2d 309 . . 3  |-  ( n  =  k  ->  (
( X  e.  CC  ->  ( n BernPoly  X )  e.  CC )  <->  ( X  e.  CC  ->  ( k BernPoly  X )  e.  CC ) ) )
4 oveq1 6089 . . . . 5  |-  ( n  =  N  ->  (
n BernPoly  X )  =  ( N BernPoly  X ) )
54eleq1d 2503 . . . 4  |-  ( n  =  N  ->  (
( n BernPoly  X )  e.  CC  <->  ( N BernPoly  X )  e.  CC ) )
65imbi2d 309 . . 3  |-  ( n  =  N  ->  (
( X  e.  CC  ->  ( n BernPoly  X )  e.  CC )  <->  ( X  e.  CC  ->  ( N BernPoly  X )  e.  CC ) ) )
7 r19.21v 2794 . . . 4  |-  ( A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( X  e.  CC  ->  ( k BernPoly  X )  e.  CC ) 
<->  ( X  e.  CC  ->  A. k  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC ) )
8 bpolyval 26096 . . . . . . . 8  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( n BernPoly  X )  =  ( ( X ^ n )  -  sum_ m  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( ( n  _C  m
)  x.  ( ( m BernPoly  X )  /  (
( n  -  m
)  +  1 ) ) ) ) )
983adant3 978 . . . . . . 7  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  ( n BernPoly  X
)  =  ( ( X ^ n )  -  sum_ m  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) ( ( n  _C  m )  x.  (
( m BernPoly  X )  /  ( ( n  -  m )  +  1 ) ) ) ) )
10 simp2 959 . . . . . . . . 9  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  X  e.  CC )
11 simp1 958 . . . . . . . . 9  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  n  e.  NN0 )
1210, 11expcld 11524 . . . . . . . 8  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  ( X ^
n )  e.  CC )
13 fzfid 11313 . . . . . . . . 9  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  ( 0 ... ( n  -  1 ) )  e.  Fin )
14 elfzelz 11060 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( m  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) )  ->  m  e.  ZZ )
15 bccl 11614 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( n  _C  m
)  e.  NN0 )
1611, 14, 15syl2an 465 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  /\  m  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) )  ->  ( n  _C  m )  e.  NN0 )
1716nn0cnd 10277 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  /\  m  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) )  ->  ( n  _C  m )  e.  CC )
18 oveq1 6089 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  =  m  ->  (
k BernPoly  X )  =  ( m BernPoly  X ) )
1918eleq1d 2503 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  m  ->  (
( k BernPoly  X )  e.  CC  <->  ( m BernPoly  X
)  e.  CC ) )
2019rspccva 3052 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A. k  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC  /\  m  e.  ( 0 ... (
n  -  1 ) ) )  ->  (
m BernPoly  X )  e.  CC )
21203ad2antl3 1122 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  /\  m  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) )  ->  ( m BernPoly  X )  e.  CC )
22 fzssp1 11096 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( 0 ... ( n  - 
1 ) )  C_  ( 0 ... (
( n  -  1 )  +  1 ) )
2311nn0cnd 10277 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  n  e.  CC )
24 ax-1cn 9049 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  1  e.  CC
25 npcan 9315 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( n  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( n  - 
1 )  +  1 )  =  n )
2623, 24, 25sylancl 645 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  ( ( n  -  1 )  +  1 )  =  n )
2726oveq2d 6098 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  ( 0 ... ( ( n  - 
1 )  +  1 ) )  =  ( 0 ... n ) )
2822, 27syl5sseq 3397 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  ( 0 ... ( n  -  1 ) )  C_  (
0 ... n ) )
2928sselda 3349 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  /\  m  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) )  ->  m  e.  ( 0 ... n
) )
30 fznn0sub 11086 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( m  e.  ( 0 ... n )  ->  (
n  -  m )  e.  NN0 )
31 nn0p1nn 10260 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( n  -  m )  e.  NN0  ->  ( ( n  -  m )  +  1 )  e.  NN )
3229, 30, 313syl 19 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  /\  m  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) )  ->  ( (
n  -  m )  +  1 )  e.  NN )
3332nncnd 10017 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  /\  m  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) )  ->  ( (
n  -  m )  +  1 )  e.  CC )
3432nnne0d 10045 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  /\  m  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) )  ->  ( (
n  -  m )  +  1 )  =/=  0 )
3521, 33, 34divcld 9791 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  /\  m  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) )  ->  ( (
m BernPoly  X )  /  (
( n  -  m
)  +  1 ) )  e.  CC )
3617, 35mulcld 9109 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  /\  m  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) )  ->  ( (
n  _C  m )  x.  ( ( m BernPoly  X )  /  (
( n  -  m
)  +  1 ) ) )  e.  CC )
3713, 36fsumcl 12528 . . . . . . . 8  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  sum_ m  e.  ( 0 ... ( n  -  1 ) ) ( ( n  _C  m )  x.  (
( m BernPoly  X )  /  ( ( n  -  m )  +  1 ) ) )  e.  CC )
3812, 37subcld 9412 . . . . . . 7  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  ( ( X ^ n )  -  sum_ m  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( ( n  _C  m
)  x.  ( ( m BernPoly  X )  /  (
( n  -  m
)  +  1 ) ) ) )  e.  CC )
399, 38eqeltrd 2511 . . . . . 6  |-  ( ( n  e.  NN0  /\  X  e.  CC  /\  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  ( n BernPoly  X
)  e.  CC )
40393exp 1153 . . . . 5  |-  ( n  e.  NN0  ->  ( X  e.  CC  ->  ( A. k  e.  (
0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC  ->  ( n BernPoly  X )  e.  CC ) ) )
4140a2d 25 . . . 4  |-  ( n  e.  NN0  ->  ( ( X  e.  CC  ->  A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  ( X  e.  CC  ->  ( n BernPoly  X )  e.  CC ) ) )
427, 41syl5bi 210 . . 3  |-  ( n  e.  NN0  ->  ( A. k  e.  ( 0 ... ( n  - 
1 ) ) ( X  e.  CC  ->  ( k BernPoly  X )  e.  CC )  ->  ( X  e.  CC  ->  ( n BernPoly  X )  e.  CC ) ) )
433, 6, 42nn0sinds 25494 . 2  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( X  e.  CC  ->  ( N BernPoly  X )  e.  CC ) )
4443imp 420 1  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( N BernPoly  X )  e.  CC )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 360    /\ w3a 937    = wceq 1653    e. wcel 1726   A.wral 2706  (class class class)co 6082   CCcc 8989   0cc0 8991   1c1 8992    + caddc 8994    x. cmul 8996    - cmin 9292    / cdiv 9678   NNcn 10001   NN0cn0 10222   ZZcz 10283   ...cfz 11044   ^cexp 11383    _C cbc 11594   sum_csu 12480   BernPoly cbp 26093
This theorem is referenced by:  bpolysum  26100  bpolydiflem  26101  fsumkthpow  26103  bpoly3  26105  bpoly4  26106
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1667  ax-8 1688  ax-13 1728  ax-14 1730  ax-6 1745  ax-7 1750  ax-11 1762  ax-12 1951  ax-ext 2418  ax-rep 4321  ax-sep 4331  ax-nul 4339  ax-pow 4378  ax-pr 4404  ax-un 4702  ax-inf2 7597  ax-cnex 9047  ax-resscn 9048  ax-1cn 9049  ax-icn 9050  ax-addcl 9051  ax-addrcl 9052  ax-mulcl 9053  ax-mulrcl 9054  ax-mulcom 9055  ax-addass 9056  ax-mulass 9057  ax-distr 9058  ax-i2m1 9059  ax-1ne0 9060  ax-1rid 9061  ax-rnegex 9062  ax-rrecex 9063  ax-cnre 9064  ax-pre-lttri 9065  ax-pre-lttrn 9066  ax-pre-ltadd 9067  ax-pre-mulgt0 9068  ax-pre-sup 9069
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 938  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2286  df-mo 2287  df-clab 2424  df-cleq 2430  df-clel 2433  df-nfc 2562  df-ne 2602  df-nel 2603  df-ral 2711  df-rex 2712  df-reu 2713  df-rmo 2714  df-rab 2715  df-v 2959  df-sbc 3163  df-csb 3253  df-dif 3324  df-un 3326  df-in 3328  df-ss 3335  df-pss 3337  df-nul 3630  df-if 3741  df-pw 3802  df-sn 3821  df-pr 3822  df-tp 3823  df-op 3824  df-uni 4017  df-int 4052  df-iun 4096  df-br 4214  df-opab 4268  df-mpt 4269  df-tr 4304  df-eprel 4495  df-id 4499  df-po 4504  df-so 4505  df-fr 4542  df-se 4543  df-we 4544  df-ord 4585  df-on 4586  df-lim 4587  df-suc 4588  df-om 4847  df-xp 4885  df-rel 4886  df-cnv 4887  df-co 4888  df-dm 4889  df-rn 4890  df-res 4891  df-ima 4892  df-iota 5419  df-fun 5457  df-fn 5458  df-f 5459  df-f1 5460  df-fo 5461  df-f1o 5462  df-fv 5463  df-isom 5464  df-ov 6085  df-oprab 6086  df-mpt2 6087  df-1st 6350  df-2nd 6351  df-riota 6550  df-recs 6634  df-rdg 6669  df-1o 6725  df-oadd 6729  df-er 6906  df-en 7111  df-dom 7112  df-sdom 7113  df-fin 7114  df-sup 7447  df-oi 7480  df-card 7827  df-pnf 9123  df-mnf 9124  df-xr 9125  df-ltxr 9126  df-le 9127  df-sub 9294  df-neg 9295  df-div 9679  df-nn 10002  df-2 10059  df-3 10060  df-n0 10223  df-z 10284  df-uz 10490  df-rp 10614  df-fz 11045  df-fzo 11137  df-seq 11325  df-exp 11384  df-fac 11568  df-bc 11595  df-hash 11620  df-cj 11905  df-re 11906  df-im 11907  df-sqr 12041  df-abs 12042  df-clim 12283  df-sum 12481  df-pred 25440  df-wrecs 25532  df-bpoly 26094
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