Users' Mathboxes Mathbox for Scott Fenton < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  iprodfac Structured version   Visualization version   Unicode version

Theorem iprodfac 31633
Description: An infinite product expression for factorial. (Contributed by Scott Fenton, 15-Dec-2017.)
Assertion
Ref Expression
iprodfac  |-  ( A  e.  NN0  ->  ( ! `
 A )  = 
prod_ k  e.  NN  ( ( ( 1  +  ( 1  / 
k ) ) ^ A )  /  (
1  +  ( A  /  k ) ) ) )
Distinct variable group:    A, k

Proof of Theorem iprodfac
Dummy variable  x is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nnuz 11723 . . 3  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
2 1zzd 11408 . . 3  |-  ( A  e.  NN0  ->  1  e.  ZZ )
3 facne0 13073 . . 3  |-  ( A  e.  NN0  ->  ( ! `
 A )  =/=  0 )
4 eqid 2622 . . . 4  |-  ( x  e.  NN  |->  ( ( ( 1  +  ( 1  /  x ) ) ^ A )  /  ( 1  +  ( A  /  x
) ) ) )  =  ( x  e.  NN  |->  ( ( ( 1  +  ( 1  /  x ) ) ^ A )  / 
( 1  +  ( A  /  x ) ) ) )
54faclim 31632 . . 3  |-  ( A  e.  NN0  ->  seq 1
(  x.  ,  ( x  e.  NN  |->  ( ( ( 1  +  ( 1  /  x
) ) ^ A
)  /  ( 1  +  ( A  /  x ) ) ) ) )  ~~>  ( ! `
 A ) )
6 oveq2 6658 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  k  ->  (
1  /  x )  =  ( 1  / 
k ) )
76oveq2d 6666 . . . . . . 7  |-  ( x  =  k  ->  (
1  +  ( 1  /  x ) )  =  ( 1  +  ( 1  /  k
) ) )
87oveq1d 6665 . . . . . 6  |-  ( x  =  k  ->  (
( 1  +  ( 1  /  x ) ) ^ A )  =  ( ( 1  +  ( 1  / 
k ) ) ^ A ) )
9 oveq2 6658 . . . . . . 7  |-  ( x  =  k  ->  ( A  /  x )  =  ( A  /  k
) )
109oveq2d 6666 . . . . . 6  |-  ( x  =  k  ->  (
1  +  ( A  /  x ) )  =  ( 1  +  ( A  /  k
) ) )
118, 10oveq12d 6668 . . . . 5  |-  ( x  =  k  ->  (
( ( 1  +  ( 1  /  x
) ) ^ A
)  /  ( 1  +  ( A  /  x ) ) )  =  ( ( ( 1  +  ( 1  /  k ) ) ^ A )  / 
( 1  +  ( A  /  k ) ) ) )
12 ovex 6678 . . . . 5  |-  ( ( ( 1  +  ( 1  /  k ) ) ^ A )  /  ( 1  +  ( A  /  k
) ) )  e. 
_V
1311, 4, 12fvmpt 6282 . . . 4  |-  ( k  e.  NN  ->  (
( x  e.  NN  |->  ( ( ( 1  +  ( 1  /  x ) ) ^ A )  /  (
1  +  ( A  /  x ) ) ) ) `  k
)  =  ( ( ( 1  +  ( 1  /  k ) ) ^ A )  /  ( 1  +  ( A  /  k
) ) ) )
1413adantl 482 . . 3  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( x  e.  NN  |->  ( ( ( 1  +  ( 1  /  x ) ) ^ A )  / 
( 1  +  ( A  /  x ) ) ) ) `  k )  =  ( ( ( 1  +  ( 1  /  k
) ) ^ A
)  /  ( 1  +  ( A  / 
k ) ) ) )
15 1rp 11836 . . . . . . . 8  |-  1  e.  RR+
1615a1i 11 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  1  e.  RR+ )
17 simpr 477 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  k  e.  NN )
1817nnrpd 11870 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  k  e.  RR+ )
1918rpreccld 11882 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  ( 1  /  k
)  e.  RR+ )
2016, 19rpaddcld 11887 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  ( 1  +  ( 1  /  k ) )  e.  RR+ )
21 nn0z 11400 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  NN0  ->  A  e.  ZZ )
2221adantr 481 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  A  e.  ZZ )
2320, 22rpexpcld 13032 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( 1  +  ( 1  /  k
) ) ^ A
)  e.  RR+ )
24 1cnd 10056 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  1  e.  CC )
25 nn0nndivcl 11362 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  ( A  /  k
)  e.  RR )
2625recnd 10068 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  ( A  /  k
)  e.  CC )
2724, 26addcomd 10238 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  ( 1  +  ( A  /  k ) )  =  ( ( A  /  k )  +  1 ) )
28 nn0ge0div 11446 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  0  <_  ( A  /  k ) )
2925, 28ge0p1rpd 11902 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( A  / 
k )  +  1 )  e.  RR+ )
3027, 29eqeltrd 2701 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  ( 1  +  ( A  /  k ) )  e.  RR+ )
3123, 30rpdivcld 11889 . . . 4  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( ( 1  +  ( 1  / 
k ) ) ^ A )  /  (
1  +  ( A  /  k ) ) )  e.  RR+ )
3231rpcnd 11874 . . 3  |-  ( ( A  e.  NN0  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( ( 1  +  ( 1  / 
k ) ) ^ A )  /  (
1  +  ( A  /  k ) ) )  e.  CC )
331, 2, 3, 5, 14, 32iprodn0 14670 . 2  |-  ( A  e.  NN0  ->  prod_ k  e.  NN  ( ( ( 1  +  ( 1  /  k ) ) ^ A )  / 
( 1  +  ( A  /  k ) ) )  =  ( ! `  A ) )
3433eqcomd 2628 1  |-  ( A  e.  NN0  ->  ( ! `
 A )  = 
prod_ k  e.  NN  ( ( ( 1  +  ( 1  / 
k ) ) ^ A )  /  (
1  +  ( A  /  k ) ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 384    = wceq 1483    e. wcel 1990    |-> cmpt 4729   ` cfv 5888  (class class class)co 6650   1c1 9937    + caddc 9939    / cdiv 10684   NNcn 11020   NN0cn0 11292   ZZcz 11377   RR+crp 11832   ^cexp 12860   !cfa 13060   prod_cprod 14635
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-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-pm 7860  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-sup 8348  df-inf 8349  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-fl 12593  df-seq 12802  df-exp 12861  df-fac 13061  df-hash 13118  df-shft 13807  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-clim 14219  df-rlim 14220  df-prod 14636
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator