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Theorem bcp1ctr 22734
Description: Ratio of two central binomial coefficients. (Contributed by Mario Carneiro, 10-Mar-2014.)
Assertion
Ref Expression
bcp1ctr  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  ( N  +  1 ) )  _C  ( N  + 
1 ) )  =  ( ( ( 2  x.  N )  _C  N )  x.  (
2  x.  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  /  ( N  + 
1 ) ) ) ) )

Proof of Theorem bcp1ctr
StepHypRef Expression
1 2t1e2 10571 . . . . . . 7  |-  ( 2  x.  1 )  =  2
2 df-2 10481 . . . . . . 7  |-  2  =  ( 1  +  1 )
31, 2eqtri 2480 . . . . . 6  |-  ( 2  x.  1 )  =  ( 1  +  1 )
43oveq2i 6201 . . . . 5  |-  ( ( 2  x.  N )  +  ( 2  x.  1 ) )  =  ( ( 2  x.  N )  +  ( 1  +  1 ) )
5 nn0cn 10690 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  N  e.  CC )
6 2cn 10493 . . . . . . 7  |-  2  e.  CC
7 ax-1cn 9441 . . . . . . 7  |-  1  e.  CC
8 adddi 9472 . . . . . . 7  |-  ( ( 2  e.  CC  /\  N  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  (
2  x.  ( N  +  1 ) )  =  ( ( 2  x.  N )  +  ( 2  x.  1 ) ) )
96, 7, 8mp3an13 1306 . . . . . 6  |-  ( N  e.  CC  ->  (
2  x.  ( N  +  1 ) )  =  ( ( 2  x.  N )  +  ( 2  x.  1 ) ) )
105, 9syl 16 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( 2  x.  ( N  + 
1 ) )  =  ( ( 2  x.  N )  +  ( 2  x.  1 ) ) )
11 2nn0 10697 . . . . . . . 8  |-  2  e.  NN0
12 nn0mulcl 10717 . . . . . . . 8  |-  ( ( 2  e.  NN0  /\  N  e.  NN0 )  -> 
( 2  x.  N
)  e.  NN0 )
1311, 12mpan 670 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( 2  x.  N )  e. 
NN0 )
1413nn0cnd 10739 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( 2  x.  N )  e.  CC )
15 addass 9470 . . . . . . 7  |-  ( ( ( 2  x.  N
)  e.  CC  /\  1  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  (
( ( 2  x.  N )  +  1 )  +  1 )  =  ( ( 2  x.  N )  +  ( 1  +  1 ) ) )
167, 7, 15mp3an23 1307 . . . . . 6  |-  ( ( 2  x.  N )  e.  CC  ->  (
( ( 2  x.  N )  +  1 )  +  1 )  =  ( ( 2  x.  N )  +  ( 1  +  1 ) ) )
1714, 16syl 16 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  +  1 )  =  ( ( 2  x.  N )  +  ( 1  +  1 ) ) )
184, 10, 173eqtr4a 2518 . . . 4  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( 2  x.  ( N  + 
1 ) )  =  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  +  1 ) )
1918oveq1d 6205 . . 3  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  ( N  +  1 ) )  _C  ( N  + 
1 ) )  =  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  +  1 )  _C  ( N  +  1 ) ) )
20 peano2nn0 10721 . . . . 5  |-  ( ( 2  x.  N )  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  N )  +  1 )  e. 
NN0 )
2113, 20syl 16 . . . 4  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  N )  +  1 )  e. 
NN0 )
22 nn0p1nn 10720 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( N  +  1 )  e.  NN )
2322nnzd 10847 . . . 4  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( N  +  1 )  e.  ZZ )
24 bcpasc 12198 . . . 4  |-  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  e.  NN0  /\  ( N  +  1
)  e.  ZZ )  ->  ( ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  _C  ( N  + 
1 ) )  +  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  (
( N  +  1 )  -  1 ) ) )  =  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  +  1 )  _C  ( N  +  1 ) ) )
2521, 23, 24syl2anc 661 . . 3  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  ( N  +  1 ) )  +  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  ( ( N  + 
1 )  -  1 ) ) )  =  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  +  1 )  _C  ( N  +  1 ) ) )
2619, 25eqtr4d 2495 . 2  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  ( N  +  1 ) )  _C  ( N  + 
1 ) )  =  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  ( N  +  1 ) )  +  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  ( ( N  +  1 )  -  1 ) ) ) )
27 nn0z 10770 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN0  ->  N  e.  ZZ )
28 bccl 12199 . . . . . . 7  |-  ( ( ( 2  x.  N
)  e.  NN0  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( ( 2  x.  N )  _C  N
)  e.  NN0 )
2913, 27, 28syl2anc 661 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  N )  _C  N )  e. 
NN0 )
3029nn0cnd 10739 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  N )  _C  N )  e.  CC )
31 2cnd 10495 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  2  e.  CC )
3221nn0red 10738 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  N )  +  1 )  e.  RR )
3332, 22nndivred 10471 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  /  ( N  + 
1 ) )  e.  RR )
3433recnd 9513 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  /  ( N  + 
1 ) )  e.  CC )
3530, 31, 34mul12d 9679 . . . 4  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  _C  N )  x.  ( 2  x.  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  /  ( N  +  1 ) ) ) )  =  ( 2  x.  (
( ( 2  x.  N )  _C  N
)  x.  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  /  ( N  + 
1 ) ) ) ) )
367a1i 11 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN0  ->  1  e.  CC )
3714, 36, 5addsubd 9841 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  -  N )  =  ( ( ( 2  x.  N )  -  N )  +  1 ) )
3852timesd 10668 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( 2  x.  N )  =  ( N  +  N
) )
3938oveq1d 6205 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  N )  -  N )  =  ( ( N  +  N )  -  N
) )
405, 5pncand 9821 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( N  +  N )  -  N )  =  N )
4139, 40eqtrd 2492 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  N )  -  N )  =  N )
4241oveq1d 6205 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  -  N )  +  1 )  =  ( N  +  1 ) )
4337, 42eqtr2d 2493 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( N  +  1 )  =  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  -  N
) )
4443oveq2d 6206 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  /  ( N  + 
1 ) )  =  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  /  (
( ( 2  x.  N )  +  1 )  -  N ) ) )
4544oveq2d 6206 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  _C  N )  x.  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  / 
( N  +  1 ) ) )  =  ( ( ( 2  x.  N )  _C  N )  x.  (
( ( 2  x.  N )  +  1 )  /  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  -  N ) ) ) )
46 fzctr 11630 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN0  ->  N  e.  ( 0 ... (
2  x.  N ) ) )
47 bcp1n 12193 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  ( 0 ... ( 2  x.  N
) )  ->  (
( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N )  =  ( ( ( 2  x.  N )  _C  N )  x.  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  /  (
( ( 2  x.  N )  +  1 )  -  N ) ) ) )
4846, 47syl 16 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  _C  N )  =  ( ( ( 2  x.  N )  _C  N )  x.  (
( ( 2  x.  N )  +  1 )  /  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  -  N ) ) ) )
4945, 48eqtr4d 2495 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  _C  N )  x.  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  / 
( N  +  1 ) ) )  =  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N
) )
5049oveq2d 6206 . . . 4  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( 2  x.  ( ( ( 2  x.  N )  _C  N )  x.  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  /  ( N  +  1 ) ) ) )  =  ( 2  x.  (
( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N ) ) )
5135, 50eqtrd 2492 . . 3  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  _C  N )  x.  ( 2  x.  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  /  ( N  +  1 ) ) ) )  =  ( 2  x.  (
( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N ) ) )
52 bccmpl 12186 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  e.  NN0  /\  ( N  +  1
)  e.  ZZ )  ->  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  ( N  +  1 ) )  =  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  -  ( N  + 
1 ) ) ) )
5321, 23, 52syl2anc 661 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  _C  ( N  + 
1 ) )  =  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  (
( ( 2  x.  N )  +  1 )  -  ( N  +  1 ) ) ) )
5438oveq1d 6205 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  N )  +  1 )  =  ( ( N  +  N )  +  1 ) )
555, 5, 36addassd 9509 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( N  +  N )  +  1 )  =  ( N  +  ( N  +  1 ) ) )
5654, 55eqtrd 2492 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  N )  +  1 )  =  ( N  +  ( N  +  1 ) ) )
5756oveq1d 6205 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  -  ( N  + 
1 ) )  =  ( ( N  +  ( N  +  1
) )  -  ( N  +  1 ) ) )
5822nncnd 10439 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( N  +  1 )  e.  CC )
595, 58pncand 9821 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( N  +  ( N  +  1 ) )  -  ( N  + 
1 ) )  =  N )
6057, 59eqtrd 2492 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  -  ( N  + 
1 ) )  =  N )
6160oveq2d 6206 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  _C  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  -  ( N  +  1
) ) )  =  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N
) )
6253, 61eqtrd 2492 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  _C  ( N  + 
1 ) )  =  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N
) )
63 pncan 9717 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( N  + 
1 )  -  1 )  =  N )
645, 7, 63sylancl 662 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( N  +  1 )  -  1 )  =  N )
6564oveq2d 6206 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  _C  ( ( N  +  1 )  - 
1 ) )  =  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N
) )
6662, 65oveq12d 6208 . . . 4  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  ( N  +  1 ) )  +  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  ( ( N  + 
1 )  -  1 ) ) )  =  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N )  +  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N ) ) )
67 bccl 12199 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  e.  NN0  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N
)  e.  NN0 )
6821, 27, 67syl2anc 661 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  _C  N )  e. 
NN0 )
6968nn0cnd 10739 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  _C  N )  e.  CC )
70692timesd 10668 . . . 4  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( 2  x.  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N ) )  =  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N )  +  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N ) ) )
7166, 70eqtr4d 2495 . . 3  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  ( N  +  1 ) )  +  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  ( ( N  + 
1 )  -  1 ) ) )  =  ( 2  x.  (
( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  N ) ) )
7251, 71eqtr4d 2495 . 2  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( 2  x.  N
)  _C  N )  x.  ( 2  x.  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  /  ( N  +  1 ) ) ) )  =  ( ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  ( N  +  1 ) )  +  ( ( ( 2  x.  N )  +  1 )  _C  ( ( N  +  1 )  -  1 ) ) ) )
7326, 72eqtr4d 2495 1  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( 2  x.  ( N  +  1 ) )  _C  ( N  + 
1 ) )  =  ( ( ( 2  x.  N )  _C  N )  x.  (
2  x.  ( ( ( 2  x.  N
)  +  1 )  /  ( N  + 
1 ) ) ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    = wceq 1370    e. wcel 1758  (class class class)co 6190   CCcc 9381   0cc0 9383   1c1 9384    + caddc 9386    x. cmul 9388    - cmin 9696    / cdiv 10094   2c2 10472   NN0cn0 10680   ZZcz 10747   ...cfz 11538    _C cbc 12179
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1592  ax-4 1603  ax-5 1671  ax-6 1710  ax-7 1730  ax-8 1760  ax-9 1762  ax-10 1777  ax-11 1782  ax-12 1794  ax-13 1952  ax-ext 2430  ax-sep 4511  ax-nul 4519  ax-pow 4568  ax-pr 4629  ax-un 6472  ax-cnex 9439  ax-resscn 9440  ax-1cn 9441  ax-icn 9442  ax-addcl 9443  ax-addrcl 9444  ax-mulcl 9445  ax-mulrcl 9446  ax-mulcom 9447  ax-addass 9448  ax-mulass 9449  ax-distr 9450  ax-i2m1 9451  ax-1ne0 9452  ax-1rid 9453  ax-rnegex 9454  ax-rrecex 9455  ax-cnre 9456  ax-pre-lttri 9457  ax-pre-lttrn 9458  ax-pre-ltadd 9459  ax-pre-mulgt0 9460
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1373  df-ex 1588  df-nf 1591  df-sb 1703  df-eu 2264  df-mo 2265  df-clab 2437  df-cleq 2443  df-clel 2446  df-nfc 2601  df-ne 2646  df-nel 2647  df-ral 2800  df-rex 2801  df-reu 2802  df-rmo 2803  df-rab 2804  df-v 3070  df-sbc 3285  df-csb 3387  df-dif 3429  df-un 3431  df-in 3433  df-ss 3440  df-pss 3442  df-nul 3736  df-if 3890  df-pw 3960  df-sn 3976  df-pr 3978  df-tp 3980  df-op 3982  df-uni 4190  df-iun 4271  df-br 4391  df-opab 4449  df-mpt 4450  df-tr 4484  df-eprel 4730  df-id 4734  df-po 4739  df-so 4740  df-fr 4777  df-we 4779  df-ord 4820  df-on 4821  df-lim 4822  df-suc 4823  df-xp 4944  df-rel 4945  df-cnv 4946  df-co 4947  df-dm 4948  df-rn 4949  df-res 4950  df-ima 4951  df-iota 5479  df-fun 5518  df-fn 5519  df-f 5520  df-f1 5521  df-fo 5522  df-f1o 5523  df-fv 5524  df-riota 6151  df-ov 6193  df-oprab 6194  df-mpt2 6195  df-om 6577  df-1st 6677  df-2nd 6678  df-recs 6932  df-rdg 6966  df-er 7201  df-en 7411  df-dom 7412  df-sdom 7413  df-pnf 9521  df-mnf 9522  df-xr 9523  df-ltxr 9524  df-le 9525  df-sub 9698  df-neg 9699  df-div 10095  df-nn 10424  df-2 10481  df-n0 10681  df-z 10748  df-uz 10963  df-rp 11093  df-fz 11539  df-seq 11908  df-fac 12153  df-bc 12180
This theorem is referenced by:  bclbnd  22735
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