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Theorem altgsumbcALT 42131
Description: Alternate proof of altgsumbc 42130, using Pascal's rule (bcpascm1 42129) instead of the binomial theorem (binom 14562). (Contributed by AV, 8-Sep-2019.) (Proof modification is discouraged.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
altgsumbcALT  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( N  _C  k ) )  =  0 )
Distinct variable group:    k, N

Proof of Theorem altgsumbcALT
Dummy variable  j is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 elfzelz 12342 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  ( 0 ... N )  ->  k  e.  ZZ )
2 bcpascm1 42129 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ZZ )  ->  ( ( ( N  -  1 )  _C  k )  +  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  =  ( N  _C  k ) )
31, 2sylan2 491 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ( N  -  1 )  _C  k )  +  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) )  =  ( N  _C  k ) )
43eqcomd 2628 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  _C  k )  =  ( ( ( N  - 
1 )  _C  k
)  +  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  - 
1 ) ) ) )
54oveq2d 6666 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( N  _C  k ) )  =  ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( ( ( N  -  1 )  _C  k )  +  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) ) )
6 ax-1cn 9994 . . . . . . 7  |-  1  e.  CC
7 negcl 10281 . . . . . . . 8  |-  ( 1  e.  CC  ->  -u 1  e.  CC )
8 elfznn0 12433 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  ( 0 ... N )  ->  k  e.  NN0 )
9 expcl 12878 . . . . . . . 8  |-  ( (
-u 1  e.  CC  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( -u 1 ^ k )  e.  CC )
107, 8, 9syl2an 494 . . . . . . 7  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( -u 1 ^ k )  e.  CC )
116, 10mpan 706 . . . . . 6  |-  ( k  e.  ( 0 ... N )  ->  ( -u 1 ^ k )  e.  CC )
1211adantl 482 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( -u 1 ^ k )  e.  CC )
13 nnm1nn0 11334 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  -  1 )  e.  NN0 )
14 bccl 13109 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  NN0  /\  k  e.  ZZ )  ->  ( ( N  - 
1 )  _C  k
)  e.  NN0 )
1514nn0cnd 11353 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  NN0  /\  k  e.  ZZ )  ->  ( ( N  - 
1 )  _C  k
)  e.  CC )
1613, 1, 15syl2an 494 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( N  -  1 )  _C  k )  e.  CC )
17 peano2zm 11420 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  ZZ  ->  (
k  -  1 )  e.  ZZ )
181, 17syl 17 . . . . . 6  |-  ( k  e.  ( 0 ... N )  ->  (
k  -  1 )  e.  ZZ )
19 bccl 13109 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  NN0  /\  ( k  -  1 )  e.  ZZ )  ->  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) )  e.  NN0 )
2019nn0cnd 11353 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  NN0  /\  ( k  -  1 )  e.  ZZ )  ->  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) )  e.  CC )
2113, 18, 20syl2an 494 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) )  e.  CC )
2212, 16, 21adddid 10064 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( ( N  -  1 )  _C  k )  +  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) )  =  ( ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  k ) )  +  ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) )
235, 22eqtrd 2656 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( N  _C  k ) )  =  ( ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  k ) )  +  ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) )
2423sumeq2dv 14433 . 2  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( N  _C  k ) )  = 
sum_ k  e.  ( 0 ... N ) ( ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  k ) )  +  ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) )
25 fzfid 12772 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  (
0 ... N )  e. 
Fin )
26 neg1cn 11124 . . . . . . 7  |-  -u 1  e.  CC
2726a1i 11 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  -u 1  e.  CC )
2827, 8, 9syl2an 494 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( -u 1 ^ k )  e.  CC )
2928, 16mulcld 10060 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  k ) )  e.  CC )
30 1z 11407 . . . . . . . 8  |-  1  e.  ZZ
3130a1i 11 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  ( 0 ... N )  ->  1  e.  ZZ )
321, 31zsubcld 11487 . . . . . 6  |-  ( k  e.  ( 0 ... N )  ->  (
k  -  1 )  e.  ZZ )
3313, 32, 20syl2an 494 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) )  e.  CC )
3428, 33mulcld 10060 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  e.  CC )
3525, 29, 34fsumadd 14470 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( (
-u 1 ^ k
)  x.  ( ( N  -  1 )  _C  k ) )  +  ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) )  =  ( sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  k ) )  + 
sum_ k  e.  ( 0 ... N ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) )
3630a1i 11 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  1  e.  ZZ )
37 0zd 11389 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  0  e.  ZZ )
38 nnz 11399 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  ZZ )
39 oveq2 6658 . . . . . . 7  |-  ( k  =  ( j  - 
1 )  ->  ( -u 1 ^ k )  =  ( -u 1 ^ ( j  - 
1 ) ) )
40 oveq2 6658 . . . . . . 7  |-  ( k  =  ( j  - 
1 )  ->  (
( N  -  1 )  _C  k )  =  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) ) )
4139, 40oveq12d 6668 . . . . . 6  |-  ( k  =  ( j  - 
1 )  ->  (
( -u 1 ^ k
)  x.  ( ( N  -  1 )  _C  k ) )  =  ( ( -u
1 ^ ( j  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) ) ) )
4236, 37, 38, 29, 41fsumshft 14512 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  k ) )  = 
sum_ j  e.  ( ( 0  +  1 ) ... ( N  +  1 ) ) ( ( -u 1 ^ ( j  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
j  -  1 ) ) ) )
43 0p1e1 11132 . . . . . . . 8  |-  ( 0  +  1 )  =  1
4443oveq1i 6660 . . . . . . 7  |-  ( ( 0  +  1 ) ... ( N  + 
1 ) )  =  ( 1 ... ( N  +  1 ) )
4544a1i 11 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( 0  +  1 ) ... ( N  +  1 ) )  =  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) )
4645sumeq1d 14431 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ j  e.  ( ( 0  +  1 ) ... ( N  +  1 ) ) ( ( -u
1 ^ ( j  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) ) )  = 
sum_ j  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( ( -u 1 ^ ( j  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
j  -  1 ) ) ) )
47 elnnuz 11724 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  <->  N  e.  ( ZZ>= `  1 )
)
4847biimpi 206 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  ( ZZ>= `  1 )
)
4926a1i 11 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  j  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) )  ->  -u 1  e.  CC )
50 elfznn 12370 . . . . . . . . . . 11  |-  ( j  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) )  ->  j  e.  NN )
51 nnm1nn0 11334 . . . . . . . . . . 11  |-  ( j  e.  NN  ->  (
j  -  1 )  e.  NN0 )
5250, 51syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( j  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) )  ->  (
j  -  1 )  e.  NN0 )
5352adantl 482 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  j  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) )  ->  ( j  - 
1 )  e.  NN0 )
5449, 53expcld 13008 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  j  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ ( j  - 
1 ) )  e.  CC )
55 elfzelz 12342 . . . . . . . . . 10  |-  ( j  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) )  ->  j  e.  ZZ )
56 elfzel1 12341 . . . . . . . . . 10  |-  ( j  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) )  ->  1  e.  ZZ )
5755, 56zsubcld 11487 . . . . . . . . 9  |-  ( j  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) )  ->  (
j  -  1 )  e.  ZZ )
58 bccl 13109 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  NN0  /\  ( j  -  1 )  e.  ZZ )  ->  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) )  e.  NN0 )
5958nn0cnd 11353 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  NN0  /\  ( j  -  1 )  e.  ZZ )  ->  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) )  e.  CC )
6013, 57, 59syl2an 494 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  j  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) )  ->  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) )  e.  CC )
6154, 60mulcld 10060 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  j  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) )  ->  ( ( -u
1 ^ ( j  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) ) )  e.  CC )
62 oveq1 6657 . . . . . . . . 9  |-  ( j  =  ( N  + 
1 )  ->  (
j  -  1 )  =  ( ( N  +  1 )  - 
1 ) )
6362oveq2d 6666 . . . . . . . 8  |-  ( j  =  ( N  + 
1 )  ->  ( -u 1 ^ ( j  -  1 ) )  =  ( -u 1 ^ ( ( N  +  1 )  - 
1 ) ) )
6462oveq2d 6666 . . . . . . . 8  |-  ( j  =  ( N  + 
1 )  ->  (
( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) )  =  ( ( N  -  1 )  _C  ( ( N  + 
1 )  -  1 ) ) )
6563, 64oveq12d 6668 . . . . . . 7  |-  ( j  =  ( N  + 
1 )  ->  (
( -u 1 ^ (
j  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  - 
1 ) ) )  =  ( ( -u
1 ^ ( ( N  +  1 )  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( ( N  + 
1 )  -  1 ) ) ) )
6648, 61, 65fsump1 14487 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ j  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( ( -u
1 ^ ( j  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) ) )  =  ( sum_ j  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( j  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
j  -  1 ) ) )  +  ( ( -u 1 ^ ( ( N  + 
1 )  -  1 ) )  x.  (
( N  -  1 )  _C  ( ( N  +  1 )  -  1 ) ) ) ) )
67 nncn 11028 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  CC )
68 pncan1 10454 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  CC  ->  (
( N  +  1 )  -  1 )  =  N )
6967, 68syl 17 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  -  1 )  =  N )
70 nnnn0 11299 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  NN0 )
7169, 70eqeltrd 2701 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  -  1 )  e.  NN0 )
7271nn0zd 11480 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  -  1 )  e.  ZZ )
73 nnre 11027 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  RR )
74 ltm1 10863 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  RR  ->  ( N  -  1 )  <  N )
7573, 74syl 17 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  -  1 )  <  N )
7675, 69breqtrrd 4681 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  -  1 )  <  ( ( N  +  1 )  - 
1 ) )
7776olcd 408 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( ( N  + 
1 )  -  1 )  <  0  \/  ( N  -  1 )  <  ( ( N  +  1 )  -  1 ) ) )
78 bcval4 13094 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  NN0  /\  ( ( N  + 
1 )  -  1 )  e.  ZZ  /\  ( ( ( N  +  1 )  - 
1 )  <  0  \/  ( N  -  1 )  <  ( ( N  +  1 )  -  1 ) ) )  ->  ( ( N  -  1 )  _C  ( ( N  +  1 )  - 
1 ) )  =  0 )
7913, 72, 77, 78syl3anc 1326 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  -  1 )  _C  ( ( N  +  1 )  -  1 ) )  =  0 )
8079oveq2d 6666 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( -u 1 ^ (
( N  +  1 )  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( ( N  +  1 )  - 
1 ) ) )  =  ( ( -u
1 ^ ( ( N  +  1 )  -  1 ) )  x.  0 ) )
8127, 71expcld 13008 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  ( -u 1 ^ ( ( N  +  1 )  -  1 ) )  e.  CC )
8281mul01d 10235 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( -u 1 ^ (
( N  +  1 )  -  1 ) )  x.  0 )  =  0 )
8380, 82eqtrd 2656 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( -u 1 ^ (
( N  +  1 )  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( ( N  +  1 )  - 
1 ) ) )  =  0 )
8483oveq2d 6666 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ j  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( j  -  1 ) )  x.  (
( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) ) )  +  ( (
-u 1 ^ (
( N  +  1 )  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( ( N  +  1 )  - 
1 ) ) ) )  =  ( sum_ j  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( j  -  1 ) )  x.  (
( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) ) )  +  0 ) )
85 oveq1 6657 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( j  =  k  ->  (
j  -  1 )  =  ( k  - 
1 ) )
8685oveq2d 6666 . . . . . . . . . . 11  |-  ( j  =  k  ->  ( -u 1 ^ ( j  -  1 ) )  =  ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) ) )
8785oveq2d 6666 . . . . . . . . . . 11  |-  ( j  =  k  ->  (
( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) )  =  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )
8886, 87oveq12d 6668 . . . . . . . . . 10  |-  ( j  =  k  ->  (
( -u 1 ^ (
j  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  - 
1 ) ) )  =  ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) )
8988cbvsumv 14426 . . . . . . . . 9  |-  sum_ j  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( j  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) ) )  = 
sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) )
9089a1i 11 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ j  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( j  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) ) )  = 
sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) )
9190oveq1d 6665 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ j  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( j  -  1 ) )  x.  (
( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) ) )  +  0 )  =  ( sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  +  0 ) )
92 fzfid 12772 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1 ... N )  e. 
Fin )
9326a1i 11 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  -u 1  e.  CC )
94 elfznn 12370 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  ( 1 ... N )  ->  k  e.  NN )
95 nnm1nn0 11334 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  NN  ->  (
k  -  1 )  e.  NN0 )
9694, 95syl 17 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  ( 1 ... N )  ->  (
k  -  1 )  e.  NN0 )
9796adantl 482 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( k  - 
1 )  e.  NN0 )
9893, 97expcld 13008 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  e.  CC )
99 elfzelz 12342 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  ( 1 ... N )  ->  k  e.  ZZ )
100 elfzel1 12341 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  ( 1 ... N )  ->  1  e.  ZZ )
10199, 100zsubcld 11487 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  ( 1 ... N )  ->  (
k  -  1 )  e.  ZZ )
10213, 101, 19syl2an 494 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) )  e.  NN0 )
103102nn0cnd 11353 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) )  e.  CC )
10498, 103mulcld 10060 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  e.  CC )
10592, 104fsumcl 14464 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  e.  CC )
106105addid1d 10236 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  (
( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  +  0 )  =  sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) )
10791, 106eqtrd 2656 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ j  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( j  -  1 ) )  x.  (
( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) ) )  +  0 )  =  sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) )
10866, 84, 1073eqtrd 2660 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ j  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( ( -u
1 ^ ( j  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( j  -  1 ) ) )  = 
sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) )
10942, 46, 1083eqtrd 2660 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  k ) )  = 
sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) )
110 elnn0uz 11725 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN0  <->  N  e.  ( ZZ>=
`  0 ) )
11170, 110sylib 208 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  ( ZZ>= `  0 )
)
112 oveq2 6658 . . . . . . 7  |-  ( k  =  0  ->  ( -u 1 ^ k )  =  ( -u 1 ^ 0 ) )
113 oveq1 6657 . . . . . . . 8  |-  ( k  =  0  ->  (
k  -  1 )  =  ( 0  -  1 ) )
114113oveq2d 6666 . . . . . . 7  |-  ( k  =  0  ->  (
( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) )  =  ( ( N  -  1 )  _C  ( 0  -  1 ) ) )
115112, 114oveq12d 6668 . . . . . 6  |-  ( k  =  0  ->  (
( -u 1 ^ k
)  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  - 
1 ) ) )  =  ( ( -u
1 ^ 0 )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( 0  -  1 ) ) ) )
116111, 34, 115fsum1p 14482 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  =  ( ( ( -u
1 ^ 0 )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( 0  -  1 ) ) )  + 
sum_ k  e.  ( ( 0  +  1 ) ... N ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) )
11727exp0d 13002 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  ( -u 1 ^ 0 )  =  1 )
118 0z 11388 . . . . . . . . . . 11  |-  0  e.  ZZ
119 zsubcl 11419 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( 0  e.  ZZ  /\  1  e.  ZZ )  ->  ( 0  -  1 )  e.  ZZ )
120118, 30, 119mp2an 708 . . . . . . . . . 10  |-  ( 0  -  1 )  e.  ZZ
121120a1i 11 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  (
0  -  1 )  e.  ZZ )
122 0re 10040 . . . . . . . . . . 11  |-  0  e.  RR
123 ltm1 10863 . . . . . . . . . . 11  |-  ( 0  e.  RR  ->  (
0  -  1 )  <  0 )
124122, 123mp1i 13 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  (
0  -  1 )  <  0 )
125124orcd 407 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( 0  -  1 )  <  0  \/  ( N  -  1 )  <  ( 0  -  1 ) ) )
126 bcval4 13094 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  NN0  /\  ( 0  -  1 )  e.  ZZ  /\  ( ( 0  -  1 )  <  0  \/  ( N  -  1 )  <  ( 0  -  1 ) ) )  ->  ( ( N  -  1 )  _C  ( 0  -  1 ) )  =  0 )
12713, 121, 125, 126syl3anc 1326 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  -  1 )  _C  ( 0  -  1 ) )  =  0 )
128117, 127oveq12d 6668 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( -u 1 ^ 0 )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( 0  -  1 ) ) )  =  ( 1  x.  0 ) )
1296a1i 11 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  1  e.  CC )
130129mul01d 10235 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  x.  0 )  =  0 )
131128, 130eqtrd 2656 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( -u 1 ^ 0 )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( 0  -  1 ) ) )  =  0 )
13243a1i 11 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  (
0  +  1 )  =  1 )
133132oveq1d 6665 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( 0  +  1 ) ... N )  =  ( 1 ... N ) )
13499zcnd 11483 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  e.  ( 1 ... N )  ->  k  e.  CC )
135 npcan1 10455 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( k  e.  CC  ->  (
( k  -  1 )  +  1 )  =  k )
136135eqcomd 2628 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  e.  CC  ->  k  =  ( ( k  -  1 )  +  1 ) )
137134, 136syl 17 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  ( 1 ... N )  ->  k  =  ( ( k  -  1 )  +  1 ) )
138137adantl 482 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  k  =  ( ( k  -  1 )  +  1 ) )
139138oveq2d 6666 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( -u 1 ^ k )  =  ( -u 1 ^ ( ( k  - 
1 )  +  1 ) ) )
140 expp1 12867 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
-u 1  e.  CC  /\  ( k  -  1 )  e.  NN0 )  ->  ( -u 1 ^ ( ( k  - 
1 )  +  1 ) )  =  ( ( -u 1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  -u 1
) )
14127, 96, 140syl2an 494 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( -u 1 ^ ( ( k  -  1 )  +  1 ) )  =  ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  -u 1 ) )
142139, 141eqtrd 2656 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( -u 1 ^ k )  =  ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  -u 1 ) )
143142oveq1d 6665 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  =  ( ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  -u 1 )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) )
14498, 93mulcomd 10061 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  -u 1 )  =  ( -u 1  x.  ( -u 1 ^ ( k  -  1 ) ) ) )
145144oveq1d 6665 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( ( (
-u 1 ^ (
k  -  1 ) )  x.  -u 1
)  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  - 
1 ) ) )  =  ( ( -u
1  x.  ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  - 
1 ) ) ) )
14693, 98, 103mulassd 10063 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( ( -u
1  x.  ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  - 
1 ) ) )  =  ( -u 1  x.  ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) )
147143, 145, 1463eqtrd 2660 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  =  ( -u 1  x.  ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) )
148133, 147sumeq12rdv 14438 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( ( 0  +  1 ) ... N
) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  = 
sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( -u 1  x.  ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) )
14992, 27, 104fsummulc2 14516 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( -u 1  x.  sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) )  =  sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( -u 1  x.  ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) )
150148, 149eqtr4d 2659 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( ( 0  +  1 ) ... N
) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  =  ( -u 1  x. 
sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) )
151131, 150oveq12d 6668 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( ( -u 1 ^ 0 )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
0  -  1 ) ) )  +  sum_ k  e.  ( (
0  +  1 ) ... N ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  (
( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) )  =  ( 0  +  ( -u
1  x.  sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) ) ) )
15227, 105mulcld 10060 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  ( -u 1  x.  sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) )  e.  CC )
153152addid2d 10237 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  (
0  +  ( -u
1  x.  sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) ) )  =  ( -u
1  x.  sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) ) )
154116, 151, 1533eqtrd 2660 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  =  ( -u 1  x. 
sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) )
155109, 154oveq12d 6668 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ k  e.  ( 0 ... N ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  (
( N  -  1 )  _C  k ) )  +  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) )  =  ( sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  +  ( -u 1  x. 
sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) ) )
15635, 155eqtrd 2656 . 2  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( (
-u 1 ^ k
)  x.  ( ( N  -  1 )  _C  k ) )  +  ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) )  =  ( sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  +  ( -u 1  x. 
sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) ) ) )
157105mulm1d 10482 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  ( -u 1  x.  sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) )  =  -u sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  - 
1 ) )  x.  ( ( N  - 
1 )  _C  (
k  -  1 ) ) ) )
158157oveq2d 6666 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  (
( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  +  ( -u
1  x.  sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) ) )  =  ( sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  (
( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  +  -u sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) ) )
159105negidd 10382 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  (
( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  +  -u sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) )  =  0 )
160158, 159eqtrd 2656 . 2  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ k  e.  ( 1 ... N ) ( ( -u 1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  (
( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) )  +  ( -u
1  x.  sum_ k  e.  ( 1 ... N
) ( ( -u
1 ^ ( k  -  1 ) )  x.  ( ( N  -  1 )  _C  ( k  -  1 ) ) ) ) )  =  0 )
16124, 156, 1603eqtrd 2660 1  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( N  _C  k ) )  =  0 )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    \/ wo 383    /\ wa 384    = wceq 1483    e. wcel 1990   class class class wbr 4653   ` cfv 5888  (class class class)co 6650   CCcc 9934   RRcr 9935   0cc0 9936   1c1 9937    + caddc 9939    x. cmul 9941    < clt 10074    - cmin 10266   -ucneg 10267   NNcn 11020   NN0cn0 11292   ZZcz 11377   ZZ>=cuz 11687   ...cfz 12326   ^cexp 12860    _C cbc 13089   sum_csu 14416
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-inf2 8538  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-pre-sup 10014
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-fal 1489  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-se 5074  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-isom 5897  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-oadd 7564  df-er 7742  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-sup 8348  df-oi 8415  df-card 8765  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-n0 11293  df-z 11378  df-uz 11688  df-rp 11833  df-fz 12327  df-fzo 12466  df-seq 12802  df-exp 12861  df-fac 13061  df-bc 13090  df-hash 13118  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-clim 14219  df-sum 14417
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