altgsumbcALT - Mathbox for Alexander van der Vekens

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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 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · (𝑁C𝑘)) = 0)

Distinct variable group: 𝑘,𝑁

Proof of Theorem altgsumbcALT Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elfzelz 12342	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑁) → 𝑘 ∈ ℤ)
2		bcpascm1 42129	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (((𝑁 − 1)C𝑘) + ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (𝑁C𝑘))
3	1, 2	sylan2 491	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → (((𝑁 − 1)C𝑘) + ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (𝑁C𝑘))
4	3	eqcomd 2628	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → (𝑁C𝑘) = (((𝑁 − 1)C𝑘) + ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
5	4	oveq2d 6666	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · (𝑁C𝑘)) = ((-1↑𝑘) · (((𝑁 − 1)C𝑘) + ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
6		ax-1cn 9994	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ ℂ
7		negcl 10281	. . . . . . . 8 ⊢ (1 ∈ ℂ → -1 ∈ ℂ)
8		elfznn0 12433	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑁) → 𝑘 ∈ ℕ₀)
9		expcl 12878	. . . . . . . 8 ⊢ ((-1 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ₀) → (-1↑𝑘) ∈ ℂ)
10	7, 8, 9	syl2an 494	. . . . . . 7 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → (-1↑𝑘) ∈ ℂ)
11	6, 10	mpan 706	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑁) → (-1↑𝑘) ∈ ℂ)
12	11	adantl 482	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → (-1↑𝑘) ∈ ℂ)
13		nnm1nn0 11334	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) ∈ ℕ₀)
14		bccl 13109	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑁 − 1) ∈ ℕ₀ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑁 − 1)C𝑘) ∈ ℕ₀)
15	14	nn0cnd 11353	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 − 1) ∈ ℕ₀ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑁 − 1)C𝑘) ∈ ℂ)
16	13, 1, 15	syl2an 494	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 1)C𝑘) ∈ ℂ)
17		peano2zm 11420	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ ℤ → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
18	1, 17	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑁) → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
19		bccl 13109	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑁 − 1) ∈ ℕ₀ ∧ (𝑘 − 1) ∈ ℤ) → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) ∈ ℕ₀)
20	19	nn0cnd 11353	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 − 1) ∈ ℕ₀ ∧ (𝑘 − 1) ∈ ℤ) → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
21	13, 18, 20	syl2an 494	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
22	12, 16, 21	adddid 10064	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · (((𝑁 − 1)C𝑘) + ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = (((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
23	5, 22	eqtrd 2656	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · (𝑁C𝑘)) = (((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
24	23	sumeq2dv 14433	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · (𝑁C𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
25		fzfid 12772	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (0...𝑁) ∈ Fin)
26		neg1cn 11124	. . . . . . 7 ⊢ -1 ∈ ℂ
27	26	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → -1 ∈ ℂ)
28	27, 8, 9	syl2an 494	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → (-1↑𝑘) ∈ ℂ)
29	28, 16	mulcld 10060	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) ∈ ℂ)
30		1z 11407	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℤ
31	30	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑁) → 1 ∈ ℤ)
32	1, 31	zsubcld 11487	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑁) → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
33	13, 32, 20	syl2an 494	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
34	28, 33	mulcld 10060	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) ∈ ℂ)
35	25, 29, 34	fsumadd 14470	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = (Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
36	30	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈ ℤ)
37		0zd 11389	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ∈ ℤ)
38		nnz 11399	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
39		oveq2 6658	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = (𝑗 − 1) → (-1↑𝑘) = (-1↑(𝑗 − 1)))
40		oveq2 6658	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = (𝑗 − 1) → ((𝑁 − 1)C𝑘) = ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1)))
41	39, 40	oveq12d 6668	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = (𝑗 − 1) → ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) = ((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))))
42	36, 37, 38, 29, 41	fsumshft 14512	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) = Σ𝑗 ∈ ((0 + 1)...(𝑁 + 1))((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))))
43		0p1e1 11132	. . . . . . . 8 ⊢ (0 + 1) = 1
44	43	oveq1i 6660	. . . . . . 7 ⊢ ((0 + 1)...(𝑁 + 1)) = (1...(𝑁 + 1))
45	44	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((0 + 1)...(𝑁 + 1)) = (1...(𝑁 + 1)))
46	45	sumeq1d 14431	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑗 ∈ ((0 + 1)...(𝑁 + 1))((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = Σ𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))))
47		elnnuz 11724	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ ↔ 𝑁 ∈ (ℤ_≥‘1))
48	47	biimpi 206	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ (ℤ_≥‘1))
49	26	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))) → -1 ∈ ℂ)
50		elfznn 12370	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1)) → 𝑗 ∈ ℕ)
51		nnm1nn0 11334	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑗 ∈ ℕ → (𝑗 − 1) ∈ ℕ₀)
52	50, 51	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1)) → (𝑗 − 1) ∈ ℕ₀)
53	52	adantl 482	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))) → (𝑗 − 1) ∈ ℕ₀)
54	49, 53	expcld 13008	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))) → (-1↑(𝑗 − 1)) ∈ ℂ)
55		elfzelz 12342	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1)) → 𝑗 ∈ ℤ)
56		elfzel1 12341	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1)) → 1 ∈ ℤ)
57	55, 56	zsubcld 11487	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1)) → (𝑗 − 1) ∈ ℤ)
58		bccl 13109	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑁 − 1) ∈ ℕ₀ ∧ (𝑗 − 1) ∈ ℤ) → ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1)) ∈ ℕ₀)
59	58	nn0cnd 11353	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 − 1) ∈ ℕ₀ ∧ (𝑗 − 1) ∈ ℤ) → ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1)) ∈ ℂ)
60	13, 57, 59	syl2an 494	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))) → ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1)) ∈ ℂ)
61	54, 60	mulcld 10060	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))) → ((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) ∈ ℂ)
62		oveq1 6657	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 = (𝑁 + 1) → (𝑗 − 1) = ((𝑁 + 1) − 1))
63	62	oveq2d 6666	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = (𝑁 + 1) → (-1↑(𝑗 − 1)) = (-1↑((𝑁 + 1) − 1)))
64	62	oveq2d 6666	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = (𝑁 + 1) → ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1)) = ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1)))
65	63, 64	oveq12d 6668	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 = (𝑁 + 1) → ((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1))))
66	48, 61, 65	fsump1 14487	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = (Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) + ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1)))))
67		nncn 11028	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
68		pncan1 10454	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑁 ∈ ℂ → ((𝑁 + 1) − 1) = 𝑁)
69	67, 68	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 + 1) − 1) = 𝑁)
70		nnnn0 11299	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ₀)
71	69, 70	eqeltrd 2701	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 + 1) − 1) ∈ ℕ₀)
72	71	nn0zd 11480	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 + 1) − 1) ∈ ℤ)
73		nnre 11027	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ)
74		ltm1 10863	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑁 ∈ ℝ → (𝑁 − 1) < 𝑁)
75	73, 74	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) < 𝑁)
76	75, 69	breqtrrd 4681	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) < ((𝑁 + 1) − 1))
77	76	olcd 408	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((𝑁 + 1) − 1) < 0 ∨ (𝑁 − 1) < ((𝑁 + 1) − 1)))
78		bcval4 13094	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑁 − 1) ∈ ℕ₀ ∧ ((𝑁 + 1) − 1) ∈ ℤ ∧ (((𝑁 + 1) − 1) < 0 ∨ (𝑁 − 1) < ((𝑁 + 1) − 1))) → ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1)) = 0)
79	13, 72, 77, 78	syl3anc 1326	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1)) = 0)
80	79	oveq2d 6666	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1))) = ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · 0))
81	27, 71	expcld 13008	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (-1↑((𝑁 + 1) − 1)) ∈ ℂ)
82	81	mul01d 10235	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · 0) = 0)
83	80, 82	eqtrd 2656	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1))) = 0)
84	83	oveq2d 6666	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) + ((-1↑((𝑁 + 1) − 1)) · ((𝑁 − 1)C((𝑁 + 1) − 1)))) = (Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) + 0))
85		oveq1 6657	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (𝑗 − 1) = (𝑘 − 1))
86	85	oveq2d 6666	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (-1↑(𝑗 − 1)) = (-1↑(𝑘 − 1)))
87	85	oveq2d 6666	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1)) = ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))
88	86, 87	oveq12d 6668	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → ((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = ((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
89	88	cbvsumv 14426	. . . . . . . . 9 ⊢ Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))
90	89	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
91	90	oveq1d 6665	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) + 0) = (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + 0))
92		fzfid 12772	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1...𝑁) ∈ Fin)
93	26	a1i 11	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → -1 ∈ ℂ)
94		elfznn 12370	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 ∈ ℕ)
95		nnm1nn0 11334	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 − 1) ∈ ℕ₀)
96	94, 95	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ (1...𝑁) → (𝑘 − 1) ∈ ℕ₀)
97	96	adantl 482	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → (𝑘 − 1) ∈ ℕ₀)
98	93, 97	expcld 13008	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → (-1↑(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
99		elfzelz 12342	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 ∈ ℤ)
100		elfzel1 12341	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 1 ∈ ℤ)
101	99, 100	zsubcld 11487	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ (1...𝑁) → (𝑘 − 1) ∈ ℤ)
102	13, 101, 19	syl2an 494	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) ∈ ℕ₀)
103	102	nn0cnd 11353	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
104	98, 103	mulcld 10060	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) ∈ ℂ)
105	92, 104	fsumcl 14464	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) ∈ ℂ)
106	105	addid1d 10236	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + 0) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
107	91, 106	eqtrd 2656	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑗 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) + 0) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
108	66, 84, 107	3eqtrd 2660	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑗 ∈ (1...(𝑁 + 1))((-1↑(𝑗 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑗 − 1))) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
109	42, 46, 108	3eqtrd 2660	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
110		elnn0uz 11725	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ₀ ↔ 𝑁 ∈ (ℤ_≥‘0))
111	70, 110	sylib 208	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ (ℤ_≥‘0))
112		oveq2 6658	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = 0 → (-1↑𝑘) = (-1↑0))
113		oveq1 6657	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 = 0 → (𝑘 − 1) = (0 − 1))
114	113	oveq2d 6666	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = 0 → ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)) = ((𝑁 − 1)C(0 − 1)))
115	112, 114	oveq12d 6668	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = 0 → ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = ((-1↑0) · ((𝑁 − 1)C(0 − 1))))
116	111, 34, 115	fsum1p 14482	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (((-1↑0) · ((𝑁 − 1)C(0 − 1))) + Σ𝑘 ∈ ((0 + 1)...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
117	27	exp0d 13002	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (-1↑0) = 1)
118		0z 11388	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 0 ∈ ℤ
119		zsubcl 11419	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((0 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (0 − 1) ∈ ℤ)
120	118, 30, 119	mp2an 708	. . . . . . . . . 10 ⊢ (0 − 1) ∈ ℤ
121	120	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (0 − 1) ∈ ℤ)
122		0re 10040	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 0 ∈ ℝ
123		ltm1 10863	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (0 ∈ ℝ → (0 − 1) < 0)
124	122, 123	mp1i 13	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (0 − 1) < 0)
125	124	orcd 407	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((0 − 1) < 0 ∨ (𝑁 − 1) < (0 − 1)))
126		bcval4 13094	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 − 1) ∈ ℕ₀ ∧ (0 − 1) ∈ ℤ ∧ ((0 − 1) < 0 ∨ (𝑁 − 1) < (0 − 1))) → ((𝑁 − 1)C(0 − 1)) = 0)
127	13, 121, 125, 126	syl3anc 1326	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 − 1)C(0 − 1)) = 0)
128	117, 127	oveq12d 6668	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((-1↑0) · ((𝑁 − 1)C(0 − 1))) = (1 · 0))
129	6	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈ ℂ)
130	129	mul01d 10235	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 · 0) = 0)
131	128, 130	eqtrd 2656	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((-1↑0) · ((𝑁 − 1)C(0 − 1))) = 0)
132	43	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (0 + 1) = 1)
133	132	oveq1d 6665	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((0 + 1)...𝑁) = (1...𝑁))
134	99	zcnd 11483	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 ∈ ℂ)
135		npcan1 10455	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑘 ∈ ℂ → ((𝑘 − 1) + 1) = 𝑘)
136	135	eqcomd 2628	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑘 ∈ ℂ → 𝑘 = ((𝑘 − 1) + 1))
137	134, 136	syl 17	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ (1...𝑁) → 𝑘 = ((𝑘 − 1) + 1))
138	137	adantl 482	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → 𝑘 = ((𝑘 − 1) + 1))
139	138	oveq2d 6666	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → (-1↑𝑘) = (-1↑((𝑘 − 1) + 1)))
140		expp1 12867	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((-1 ∈ ℂ ∧ (𝑘 − 1) ∈ ℕ₀) → (-1↑((𝑘 − 1) + 1)) = ((-1↑(𝑘 − 1)) · -1))
141	27, 96, 140	syl2an 494	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → (-1↑((𝑘 − 1) + 1)) = ((-1↑(𝑘 − 1)) · -1))
142	139, 141	eqtrd 2656	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → (-1↑𝑘) = ((-1↑(𝑘 − 1)) · -1))
143	142	oveq1d 6665	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (((-1↑(𝑘 − 1)) · -1) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
144	98, 93	mulcomd 10061	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((-1↑(𝑘 − 1)) · -1) = (-1 · (-1↑(𝑘 − 1))))
145	144	oveq1d 6665	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → (((-1↑(𝑘 − 1)) · -1) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = ((-1 · (-1↑(𝑘 − 1))) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
146	93, 98, 103	mulassd 10063	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((-1 · (-1↑(𝑘 − 1))) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (-1 · ((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
147	143, 145, 146	3eqtrd 2660	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (1...𝑁)) → ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (-1 · ((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
148	133, 147	sumeq12rdv 14438	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ ((0 + 1)...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)(-1 · ((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
149	92, 27, 104	fsummulc2 14516	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)(-1 · ((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
150	148, 149	eqtr4d 2659	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ ((0 + 1)...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
151	131, 150	oveq12d 6668	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((-1↑0) · ((𝑁 − 1)C(0 − 1))) + Σ𝑘 ∈ ((0 + 1)...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = (0 + (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))))
152	27, 105	mulcld 10060	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) ∈ ℂ)
153	152	addid2d 10237	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (0 + (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))) = (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
154	116, 151, 153	3eqtrd 2660	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) = (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
155	109, 154	oveq12d 6668	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))))
156	35, 155	eqtrd 2656	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C𝑘)) + ((-1↑𝑘) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))))
157	105	mulm1d 10482	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = -Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))
158	157	oveq2d 6666	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))) = (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + -Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))))
159	105	negidd 10382	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + -Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1)))) = 0)
160	158, 159	eqtrd 2656	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))) + (-1 · Σ𝑘 ∈ (1...𝑁)((-1↑(𝑘 − 1)) · ((𝑁 − 1)C(𝑘 − 1))))) = 0)
161	24, 156, 160	3eqtrd 2660	1 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((-1↑𝑘) · (𝑁C𝑘)) = 0)

Colors of variables: wff setvar class

Syntax hints: → wi 4 ∨ wo 383 ∧ wa 384 = wceq 1483 ∈ wcel 1990 class class class wbr 4653 ‘cfv 5888 (class class class)co 6650 ℂcc 9934 ℝcr 9935 0cc0 9936 1c1 9937 + caddc 9939 · cmul 9941 < clt 10074 − cmin 10266 -cneg 10267 ℕcn 11020 ℕ₀cn0 11292 ℤcz 11377 ℤ_≥cuz 11687 ...cfz 12326 ↑cexp 12860 Ccbc 13089 Σcsu 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

This theorem is referenced by: (None)

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