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Theorem bpolylem 25525
Description: Lemma for bpolyval 25526. (Contributed by Scott Fenton, 22-May-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 23-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
bpoly.1  |-  G  =  ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g )  /  n ]_ ( ( X ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) )
bpoly.2  |-  F  = 
U. { f  |  E. s ( f  Fn  s  /\  (
s  C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 , 
e )  C_  s
)  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( G `  ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) }
Assertion
Ref Expression
bpolylem  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( N BernPoly  X )  =  ( ( X ^ N )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( N  _C  k
)  x.  ( ( k BernPoly  X )  /  (
( N  -  k
)  +  1 ) ) ) ) )
Distinct variable groups:    e, f,
g, k, n, s, F    e, N, g, k, n    e, X, f, g, k, n, s    e, G, f, s
Allowed substitution hints:    G( g, k, n)    N( f, s)

Proof of Theorem bpolylem
Dummy variables  m  x are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq1 5988 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( x  =  X  ->  (
x ^ n )  =  ( X ^
n ) )
21oveq1d 5996 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  =  X  ->  (
( x ^ n
)  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k )  x.  ( ( g `
 k )  / 
( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) )  =  ( ( X ^ n )  -  sum_ k  e.  dom  g
( ( n  _C  k )  x.  (
( g `  k
)  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) )
32csbeq2dv 3192 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  X  ->  [_ ( # `
 dom  g )  /  n ]_ ( ( x ^ n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k )  x.  ( ( g `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) )  = 
[_ ( # `  dom  g )  /  n ]_ ( ( X ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) )
43mpteq2dv 4209 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  X  ->  (
g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g
)  /  n ]_ ( ( x ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) )  =  ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g
)  /  n ]_ ( ( X ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) ) )
5 bpoly.1 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  G  =  ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g )  /  n ]_ ( ( X ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) )
64, 5syl6eqr 2416 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  X  ->  (
g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g
)  /  n ]_ ( ( x ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) )  =  G )
76fveq1d 5634 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  X  ->  (
( g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g )  /  n ]_ ( ( x ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) ) `  (
f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) )  =  ( G `
 ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) )
87eqeq2d 2377 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  X  ->  (
( f `  e
)  =  ( ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g
)  /  n ]_ ( ( x ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) ) `  (
f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) )  <->  ( f `  e )  =  ( G `  ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) )
98ralbidv 2648 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  X  ->  ( A. e  e.  s 
( f `  e
)  =  ( ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g
)  /  n ]_ ( ( x ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) ) `  (
f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) )  <->  A. e  e.  s  ( f `  e
)  =  ( G `
 ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) )
1093anbi3d 1259 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  X  ->  (
( f  Fn  s  /\  ( s  C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 , 
e )  C_  s
)  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g )  /  n ]_ ( ( x ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) ) `  (
f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) )  <->  ( f  Fn  s  /\  (
s  C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 , 
e )  C_  s
)  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( G `  ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) ) )
1110exbidv 1631 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  X  ->  ( E. s ( f  Fn  s  /\  ( s 
C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) 
C_  s )  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `
 dom  g )  /  n ]_ ( ( x ^ n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k )  x.  ( ( g `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) ) ) `
 ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) )  <->  E. s ( f  Fn  s  /\  (
s  C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 , 
e )  C_  s
)  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( G `  ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) ) )
1211abbidv 2480 . . . . . . 7  |-  ( x  =  X  ->  { f  |  E. s ( f  Fn  s  /\  ( s  C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 , 
e )  C_  s
)  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g )  /  n ]_ ( ( x ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) ) `  (
f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) }  =  { f  |  E. s ( f  Fn  s  /\  ( s 
C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) 
C_  s )  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( G `  ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) } )
1312unieqd 3940 . . . . . 6  |-  ( x  =  X  ->  U. {
f  |  E. s
( f  Fn  s  /\  ( s  C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 , 
e )  C_  s
)  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g )  /  n ]_ ( ( x ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) ) `  (
f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) }  =  U. { f  |  E. s ( f  Fn  s  /\  ( s 
C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) 
C_  s )  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( G `  ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) } )
14 bpoly.2 . . . . . 6  |-  F  = 
U. { f  |  E. s ( f  Fn  s  /\  (
s  C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 , 
e )  C_  s
)  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( G `  ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) }
1513, 14syl6eqr 2416 . . . . 5  |-  ( x  =  X  ->  U. {
f  |  E. s
( f  Fn  s  /\  ( s  C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 , 
e )  C_  s
)  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g )  /  n ]_ ( ( x ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) ) `  (
f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) }  =  F )
1615fveq1d 5634 . . . 4  |-  ( x  =  X  ->  ( U. { f  |  E. s ( f  Fn  s  /\  ( s 
C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) 
C_  s )  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `
 dom  g )  /  n ]_ ( ( x ^ n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k )  x.  ( ( g `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) ) ) `
 ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) } `  m
)  =  ( F `
 m ) )
17 fveq2 5632 . . . 4  |-  ( m  =  N  ->  ( F `  m )  =  ( F `  N ) )
1816, 17sylan9eqr 2420 . . 3  |-  ( ( m  =  N  /\  x  =  X )  ->  ( U. { f  |  E. s ( f  Fn  s  /\  ( s  C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 , 
e )  C_  s
)  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g )  /  n ]_ ( ( x ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) ) `  (
f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) } `  m )  =  ( F `  N ) )
19 df-bpoly 25524 . . 3  |- BernPoly  =  ( m  e.  NN0 ,  x  e.  CC  |->  ( U. { f  |  E. s ( f  Fn  s  /\  ( s 
C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) 
C_  s )  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `
 dom  g )  /  n ]_ ( ( x ^ n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k )  x.  ( ( g `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) ) ) `
 ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) } `  m
) )
20 fvex 5646 . . 3  |-  ( F `
 N )  e. 
_V
2118, 19, 20ovmpt2a 6104 . 2  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( N BernPoly  X )  =  ( F `  N ) )
22 ltweuz 11188 . . . . 5  |-  <  We  ( ZZ>= `  0 )
23 nn0uz 10413 . . . . . 6  |-  NN0  =  ( ZZ>= `  0 )
24 weeq2 4485 . . . . . 6  |-  ( NN0  =  ( ZZ>= `  0
)  ->  (  <  We 
NN0 
<->  <  We  ( ZZ>= ` 
0 ) ) )
2523, 24ax-mp 8 . . . . 5  |-  (  < 
We  NN0  <->  <  We  ( ZZ>= ` 
0 ) )
2622, 25mpbir 200 . . . 4  |-  <  We  NN0
27 nn0ex 10120 . . . . 5  |-  NN0  e.  _V
28 exse 4460 . . . . 5  |-  ( NN0 
e.  _V  ->  < Se  NN0 )
2927, 28ax-mp 8 . . . 4  |-  < Se  NN0
30 eqid 2366 . . . 4  |-  { f  |  E. s ( f  Fn  s  /\  ( s  C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 , 
e )  C_  s
)  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( G `  ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) }  =  { f  |  E. s ( f  Fn  s  /\  ( s 
C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) 
C_  s )  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( G `  ( f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) }
3126, 29, 30, 14wfr2c 25015 . . 3  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( F `
 N )  =  ( G `  ( F  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  N ) ) ) )
3231adantr 451 . 2  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( F `  N
)  =  ( G `
 ( F  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  N ) ) ) )
33 prednn0 24943 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  Pred (  <  ,  NN0 ,  N
)  =  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) )
3433adantr 451 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  Pred (  <  ,  NN0 ,  N )  =  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )
3534reseq2d 5058 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( F  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  N
) )  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ) )
3635fveq2d 5636 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( G `  ( F  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  N ) ) )  =  ( G `
 ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ) ) )
3726, 29, 30, 14wfr1 25013 . . . . . . 7  |-  F  Fn  NN0
38 fnfun 5446 . . . . . . 7  |-  ( F  Fn  NN0  ->  Fun  F
)
3937, 38ax-mp 8 . . . . . 6  |-  Fun  F
40 ovex 6006 . . . . . 6  |-  ( 0 ... ( N  - 
1 ) )  e. 
_V
41 resfunexg 5857 . . . . . 6  |-  ( ( Fun  F  /\  (
0 ... ( N  - 
1 ) )  e. 
_V )  ->  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  e. 
_V )
4239, 40, 41mp2an 653 . . . . 5  |-  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  e.  _V
43 dmeq 4982 . . . . . . . . . . 11  |-  ( g  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  dom  g  =  dom  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ) )
44 elfznn0 10975 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) )  ->  k  e.  NN0 )
4544ssriv 3270 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( 0 ... ( N  - 
1 ) )  C_  NN0
46 fnssres 5462 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( F  Fn  NN0  /\  ( 0 ... ( N  -  1 ) )  C_  NN0 )  -> 
( F  |`  (
0 ... ( N  - 
1 ) ) )  Fn  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )
4737, 45, 46mp2an 653 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  Fn  (
0 ... ( N  - 
1 ) )
48 fndm 5448 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( F  |`  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) )  Fn  ( 0 ... ( N  -  1 ) )  ->  dom  ( F  |`  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) )  =  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )
4947, 48ax-mp 8 . . . . . . . . . . 11  |-  dom  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  =  ( 0 ... ( N  -  1 ) )
5043, 49syl6eq 2414 . . . . . . . . . 10  |-  ( g  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  dom  g  =  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) )
51 fveq1 5631 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( g  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  (
g `  k )  =  ( ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ) `  k
) )
52 fvres 5649 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) )  ->  (
( F  |`  (
0 ... ( N  - 
1 ) ) ) `
 k )  =  ( F `  k
) )
5351, 52sylan9eq 2418 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( g  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  (
g `  k )  =  ( F `  k ) )
5453oveq1d 5996 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( g  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  (
( g `  k
)  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) )  =  ( ( F `
 k )  / 
( ( n  -  k )  +  1 ) ) )
5554oveq2d 5997 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( g  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  (
( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) )  =  ( ( n  _C  k )  x.  ( ( F `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) )
5650, 55sumeq12rdv 12388 . . . . . . . . 9  |-  ( g  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k )  x.  ( ( g `
 k )  / 
( ( n  -  k )  +  1 ) ) )  = 
sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( n  _C  k )  x.  (
( F `  k
)  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) )
5756oveq2d 5997 . . . . . . . 8  |-  ( g  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  (
( X ^ n
)  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k )  x.  ( ( g `
 k )  / 
( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) )  =  ( ( X ^ n )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( F `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) )
5857csbeq2dv 3192 . . . . . . 7  |-  ( g  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  [_ ( # `
 dom  g )  /  n ]_ ( ( X ^ n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k )  x.  ( ( g `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) )  = 
[_ ( # `  dom  g )  /  n ]_ ( ( X ^
n )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( F `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) )
5950fveq2d 5636 . . . . . . . 8  |-  ( g  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  ( # `
 dom  g )  =  ( # `  (
0 ... ( N  - 
1 ) ) ) )
6059csbeq1d 3173 . . . . . . 7  |-  ( g  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  [_ ( # `
 dom  g )  /  n ]_ ( ( X ^ n )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( n  _C  k )  x.  (
( F `  k
)  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) )  =  [_ ( # `  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) )  /  n ]_ (
( X ^ n
)  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( n  _C  k )  x.  ( ( F `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) ) )
6158, 60eqtrd 2398 . . . . . 6  |-  ( g  =  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  [_ ( # `
 dom  g )  /  n ]_ ( ( X ^ n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k )  x.  ( ( g `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) )  = 
[_ ( # `  (
0 ... ( N  - 
1 ) ) )  /  n ]_ (
( X ^ n
)  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( n  _C  k )  x.  ( ( F `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) ) )
62 fvex 5646 . . . . . . 7  |-  ( # `  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  e.  _V
63 ovex 6006 . . . . . . 7  |-  ( ( X ^ n )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( n  _C  k )  x.  (
( F `  k
)  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) )  e.  _V
6462, 63csbex 3178 . . . . . 6  |-  [_ ( # `
 ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  /  n ]_ ( ( X ^ n )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( F `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) )  e.  _V
6561, 5, 64fvmpt 5709 . . . . 5  |-  ( ( F  |`  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) )  e.  _V  ->  ( G `  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ) )  = 
[_ ( # `  (
0 ... ( N  - 
1 ) ) )  /  n ]_ (
( X ^ n
)  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( n  _C  k )  x.  ( ( F `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) ) )
6642, 65ax-mp 8 . . . 4  |-  ( G `
 ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ) )  = 
[_ ( # `  (
0 ... ( N  - 
1 ) ) )  /  n ]_ (
( X ^ n
)  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( n  _C  k )  x.  ( ( F `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) )
67 nfcvd 2503 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN0  ->  F/_ n
( ( X ^ N )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( N  _C  k
)  x.  ( ( F `  k )  /  ( ( N  -  k )  +  1 ) ) ) ) )
68 oveq2 5989 . . . . . . . 8  |-  ( n  =  N  ->  ( X ^ n )  =  ( X ^ N
) )
69 oveq1 5988 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  =  N  ->  (
n  _C  k )  =  ( N  _C  k ) )
70 oveq1 5988 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  =  N  ->  (
n  -  k )  =  ( N  -  k ) )
7170oveq1d 5996 . . . . . . . . . . 11  |-  ( n  =  N  ->  (
( n  -  k
)  +  1 )  =  ( ( N  -  k )  +  1 ) )
7271oveq2d 5997 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  =  N  ->  (
( F `  k
)  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) )  =  ( ( F `
 k )  / 
( ( N  -  k )  +  1 ) ) )
7369, 72oveq12d 5999 . . . . . . . . 9  |-  ( n  =  N  ->  (
( n  _C  k
)  x.  ( ( F `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) )  =  ( ( N  _C  k )  x.  ( ( F `  k )  /  (
( N  -  k
)  +  1 ) ) ) )
7473sumeq2sdv 12385 . . . . . . . 8  |-  ( n  =  N  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( n  _C  k )  x.  ( ( F `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) )  =  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( N  _C  k
)  x.  ( ( F `  k )  /  ( ( N  -  k )  +  1 ) ) ) )
7568, 74oveq12d 5999 . . . . . . 7  |-  ( n  =  N  ->  (
( X ^ n
)  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( n  _C  k )  x.  ( ( F `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) )  =  ( ( X ^ N )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( N  _C  k
)  x.  ( ( F `  k )  /  ( ( N  -  k )  +  1 ) ) ) ) )
7667, 75csbiegf 3207 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  [_ N  /  n ]_ ( ( X ^ n )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( n  _C  k )  x.  (
( F `  k
)  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) )  =  ( ( X ^ N
)  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( N  _C  k )  x.  ( ( F `  k )  /  (
( N  -  k
)  +  1 ) ) ) ) )
7776adantr 451 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  [_ N  /  n ]_ ( ( X ^
n )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( F `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) )  =  ( ( X ^ N )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( N  _C  k )  x.  (
( F `  k
)  /  ( ( N  -  k )  +  1 ) ) ) ) )
78 nn0z 10197 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN0  ->  N  e.  ZZ )
79 fz01en 10971 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  ZZ  ->  (
0 ... ( N  - 
1 ) )  ~~  ( 1 ... N
) )
8078, 79syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( 0 ... ( N  - 
1 ) )  ~~  ( 1 ... N
) )
81 fzfi 11198 . . . . . . . . . 10  |-  ( 0 ... ( N  - 
1 ) )  e. 
Fin
82 fzfi 11198 . . . . . . . . . 10  |-  ( 1 ... N )  e. 
Fin
83 hashen 11518 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( 0 ... ( N  -  1 ) )  e.  Fin  /\  ( 1 ... N
)  e.  Fin )  ->  ( ( # `  (
0 ... ( N  - 
1 ) ) )  =  ( # `  (
1 ... N ) )  <-> 
( 0 ... ( N  -  1 ) )  ~~  ( 1 ... N ) ) )
8481, 82, 83mp2an 653 . . . . . . . . 9  |-  ( (
# `  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  =  ( # `  (
1 ... N ) )  <-> 
( 0 ... ( N  -  1 ) )  ~~  ( 1 ... N ) )
8580, 84sylibr 203 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( # `  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  =  (
# `  ( 1 ... N ) ) )
86 hashfz1 11517 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( # `  ( 1 ... N
) )  =  N )
8785, 86eqtrd 2398 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( # `  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  =  N )
8887adantr 451 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( # `  (
0 ... ( N  - 
1 ) ) )  =  N )
8988csbeq1d 3173 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  [_ ( # `  (
0 ... ( N  - 
1 ) ) )  /  n ]_ (
( X ^ n
)  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( n  _C  k )  x.  ( ( F `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) )  = 
[_ N  /  n ]_ ( ( X ^
n )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( F `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) )
90 simpr 447 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  X  e.  CC )
91 fveq2 5632 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( m  =  k  ->  ( F `  m )  =  ( F `  k ) )
9216, 91sylan9eqr 2420 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( m  =  k  /\  x  =  X )  ->  ( U. { f  |  E. s ( f  Fn  s  /\  ( s  C_  NN0  /\  A. e  e.  s  Pred (  <  ,  NN0 , 
e )  C_  s
)  /\  A. e  e.  s  ( f `  e )  =  ( ( g  e.  _V  |->  [_ ( # `  dom  g )  /  n ]_ ( ( x ^
n )  -  sum_ k  e.  dom  g ( ( n  _C  k
)  x.  ( ( g `  k )  /  ( ( n  -  k )  +  1 ) ) ) ) ) `  (
f  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  e ) ) ) ) } `  m )  =  ( F `  k ) )
93 fvex 5646 . . . . . . . . . . 11  |-  ( F `
 k )  e. 
_V
9492, 19, 93ovmpt2a 6104 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( k BernPoly  X )  =  ( F `  k ) )
9544, 90, 94syl2anr 464 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  /\  k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  ( k BernPoly  X )  =  ( F `
 k ) )
9695oveq1d 5996 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  /\  k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  ( (
k BernPoly  X )  /  (
( N  -  k
)  +  1 ) )  =  ( ( F `  k )  /  ( ( N  -  k )  +  1 ) ) )
9796oveq2d 5997 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  /\  k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )  ->  ( ( N  _C  k )  x.  ( ( k BernPoly  X
)  /  ( ( N  -  k )  +  1 ) ) )  =  ( ( N  _C  k )  x.  ( ( F `
 k )  / 
( ( N  -  k )  +  1 ) ) ) )
9897sumeq2dv 12384 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  -> 
sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( N  _C  k )  x.  (
( k BernPoly  X )  /  ( ( N  -  k )  +  1 ) ) )  =  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( N  _C  k )  x.  (
( F `  k
)  /  ( ( N  -  k )  +  1 ) ) ) )
9998oveq2d 5997 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( ( X ^ N )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( N  _C  k
)  x.  ( ( k BernPoly  X )  /  (
( N  -  k
)  +  1 ) ) ) )  =  ( ( X ^ N )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( N  _C  k
)  x.  ( ( F `  k )  /  ( ( N  -  k )  +  1 ) ) ) ) )
10077, 89, 993eqtr4d 2408 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  [_ ( # `  (
0 ... ( N  - 
1 ) ) )  /  n ]_ (
( X ^ n
)  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( n  _C  k )  x.  ( ( F `  k )  /  (
( n  -  k
)  +  1 ) ) ) )  =  ( ( X ^ N )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( N  _C  k
)  x.  ( ( k BernPoly  X )  /  (
( N  -  k
)  +  1 ) ) ) ) )
10166, 100syl5eq 2410 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( G `  ( F  |`  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ) )  =  ( ( X ^ N )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( N  _C  k
)  x.  ( ( k BernPoly  X )  /  (
( N  -  k
)  +  1 ) ) ) ) )
10236, 101eqtrd 2398 . 2  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( G `  ( F  |`  Pred (  <  ,  NN0 ,  N ) ) )  =  ( ( X ^ N )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( ( N  _C  k )  x.  (
( k BernPoly  X )  /  ( ( N  -  k )  +  1 ) ) ) ) )
10321, 32, 1023eqtrd 2402 1  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  X  e.  CC )  ->  ( N BernPoly  X )  =  ( ( X ^ N )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  - 
1 ) ) ( ( N  _C  k
)  x.  ( ( k BernPoly  X )  /  (
( N  -  k
)  +  1 ) ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    /\ w3a 935   E.wex 1546    = wceq 1647    e. wcel 1715   {cab 2352   A.wral 2628   _Vcvv 2873   [_csb 3167    C_ wss 3238   U.cuni 3929   class class class wbr 4125    e. cmpt 4179   Se wse 4453    We wwe 4454   dom cdm 4792    |` cres 4794   Fun wfun 5352    Fn wfn 5353   ` cfv 5358  (class class class)co 5981    ~~ cen 7003   Fincfn 7006   CCcc 8882   0cc0 8884   1c1 8885    + caddc 8887    x. cmul 8889    < clt 9014    - cmin 9184    / cdiv 9570   NN0cn0 10114   ZZcz 10175   ZZ>=cuz 10381   ...cfz 10935   ^cexp 11269    _C cbc 11480   #chash 11505   sum_csu 12366   Predcpred 24908   BernPoly cbp 25523
This theorem is referenced by:  bpolyval  25526
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1551  ax-5 1562  ax-17 1621  ax-9 1659  ax-8 1680  ax-13 1717  ax-14 1719  ax-6 1734  ax-7 1739  ax-11 1751  ax-12 1937  ax-ext 2347  ax-rep 4233  ax-sep 4243  ax-nul 4251  ax-pow 4290  ax-pr 4316  ax-un 4615  ax-inf2 7489  ax-cnex 8940  ax-resscn 8941  ax-1cn 8942  ax-icn 8943  ax-addcl 8944  ax-addrcl 8945  ax-mulcl 8946  ax-mulrcl 8947  ax-mulcom 8948  ax-addass 8949  ax-mulass 8950  ax-distr 8951  ax-i2m1 8952  ax-1ne0 8953  ax-1rid 8954  ax-rnegex 8955  ax-rrecex 8956  ax-cnre 8957  ax-pre-lttri 8958  ax-pre-lttrn 8959  ax-pre-ltadd 8960  ax-pre-mulgt0 8961
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 936  df-3an 937  df-tru 1324  df-ex 1547  df-nf 1550  df-sb 1654  df-eu 2221  df-mo 2222  df-clab 2353  df-cleq 2359  df-clel 2362  df-nfc 2491  df-ne 2531  df-nel 2532  df-ral 2633  df-rex 2634  df-reu 2635  df-rmo 2636  df-rab 2637  df-v 2875  df-sbc 3078  df-csb 3168  df-dif 3241  df-un 3243  df-in 3245  df-ss 3252  df-pss 3254  df-nul 3544  df-if 3655  df-pw 3716  df-sn 3735  df-pr 3736  df-tp 3737  df-op 3738  df-uni 3930  df-int 3965  df-iun 4009  df-br 4126  df-opab 4180  df-mpt 4181  df-tr 4216  df-eprel 4408  df-id 4412  df-po 4417  df-so 4418  df-fr 4455  df-se 4456  df-we 4457  df-ord 4498  df-on 4499  df-lim 4500  df-suc 4501  df-om 4760  df-xp 4798  df-rel 4799  df-cnv 4800  df-co 4801  df-dm 4802  df-rn 4803  df-res 4804  df-ima 4805  df-iota 5322  df-fun 5360  df-fn 5361  df-f 5362  df-f1 5363  df-fo 5364  df-f1o 5365  df-fv 5366  df-isom 5367  df-ov 5984  df-oprab 5985  df-mpt2 5986  df-1st 6249  df-2nd 6250  df-riota 6446  df-recs 6530  df-rdg 6565  df-1o 6621  df-er 6802  df-en 7007  df-dom 7008  df-sdom 7009  df-fin 7010  df-card 7719  df-pnf 9016  df-mnf 9017  df-xr 9018  df-ltxr 9019  df-le 9020  df-sub 9186  df-neg 9187  df-nn 9894  df-n0 10115  df-z 10176  df-uz 10382  df-fz 10936  df-seq 11211  df-hash 11506  df-sum 12367  df-pred 24909  df-bpoly 25524
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