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Theorem birthdaylem2 20744
Description: For general  N and  K, count the fraction of injective functions from  1 ... K to  1 ... N. (Contributed by Mario Carneiro, 7-May-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
birthday.s  |-  S  =  { f  |  f : ( 1 ... K ) --> ( 1 ... N ) }
birthday.t  |-  T  =  { f  |  f : ( 1 ... K ) -1-1-> ( 1 ... N ) }
Assertion
Ref Expression
birthdaylem2  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( # `  T )  /  ( # `
 S ) )  =  ( exp `  sum_ k  e.  ( 0 ... ( K  - 
1 ) ) ( log `  ( 1  -  ( k  /  N ) ) ) ) )
Distinct variable groups:    f, k, K    f, N, k
Allowed substitution hints:    S( f, k)    T( f, k)

Proof of Theorem birthdaylem2
Dummy variable  n is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 birthday.t . . . . . . 7  |-  T  =  { f  |  f : ( 1 ... K ) -1-1-> ( 1 ... N ) }
21fveq2i 5690 . . . . . 6  |-  ( # `  T )  =  (
# `  { f  |  f : ( 1 ... K )
-1-1-> ( 1 ... N
) } )
3 fzfi 11266 . . . . . . 7  |-  ( 1 ... K )  e. 
Fin
4 fzfi 11266 . . . . . . 7  |-  ( 1 ... N )  e. 
Fin
5 hashf1 11661 . . . . . . 7  |-  ( ( ( 1 ... K
)  e.  Fin  /\  ( 1 ... N
)  e.  Fin )  ->  ( # `  {
f  |  f : ( 1 ... K
) -1-1-> ( 1 ... N ) } )  =  ( ( ! `
 ( # `  (
1 ... K ) ) )  x.  ( (
# `  ( 1 ... N ) )  _C  ( # `  (
1 ... K ) ) ) ) )
63, 4, 5mp2an 654 . . . . . 6  |-  ( # `  { f  |  f : ( 1 ... K ) -1-1-> ( 1 ... N ) } )  =  ( ( ! `  ( # `  ( 1 ... K
) ) )  x.  ( ( # `  (
1 ... N ) )  _C  ( # `  (
1 ... K ) ) ) )
72, 6eqtri 2424 . . . . 5  |-  ( # `  T )  =  ( ( ! `  ( # `
 ( 1 ... K ) ) )  x.  ( ( # `  ( 1 ... N
) )  _C  ( # `
 ( 1 ... K ) ) ) )
8 elfznn0 11039 . . . . . . . . 9  |-  ( K  e.  ( 0 ... N )  ->  K  e.  NN0 )
98adantl 453 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  K  e.  NN0 )
10 hashfz1 11585 . . . . . . . 8  |-  ( K  e.  NN0  ->  ( # `  ( 1 ... K
) )  =  K )
119, 10syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  (
1 ... K ) )  =  K )
1211fveq2d 5691 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  ( # `  ( 1 ... K ) ) )  =  ( ! `
 K ) )
13 nnnn0 10184 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  NN0 )
14 hashfz1 11585 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( # `  ( 1 ... N
) )  =  N )
1513, 14syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  ( # `
 ( 1 ... N ) )  =  N )
1615adantr 452 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  (
1 ... N ) )  =  N )
1716, 11oveq12d 6058 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( # `  ( 1 ... N
) )  _C  ( # `
 ( 1 ... K ) ) )  =  ( N  _C  K ) )
1812, 17oveq12d 6058 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ! `
 ( # `  (
1 ... K ) ) )  x.  ( (
# `  ( 1 ... N ) )  _C  ( # `  (
1 ... K ) ) ) )  =  ( ( ! `  K
)  x.  ( N  _C  K ) ) )
197, 18syl5eq 2448 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  T
)  =  ( ( ! `  K )  x.  ( N  _C  K ) ) )
2013adantr 452 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  N  e.  NN0 )
21 faccl 11531 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ! `
 N )  e.  NN )
2220, 21syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  N )  e.  NN )
2322nncnd 9972 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  N )  e.  CC )
24 fznn0sub 11041 . . . . . . . . . 10  |-  ( K  e.  ( 0 ... N )  ->  ( N  -  K )  e.  NN0 )
2524adantl 453 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  e.  NN0 )
26 faccl 11531 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  -  K )  e.  NN0  ->  ( ! `
 ( N  -  K ) )  e.  NN )
2725, 26syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  ( N  -  K
) )  e.  NN )
2827nncnd 9972 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  ( N  -  K
) )  e.  CC )
2927nnne0d 10000 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  ( N  -  K
) )  =/=  0
)
3023, 28, 29divcld 9746 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ! `
 N )  / 
( ! `  ( N  -  K )
) )  e.  CC )
31 faccl 11531 . . . . . . . 8  |-  ( K  e.  NN0  ->  ( ! `
 K )  e.  NN )
329, 31syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  K )  e.  NN )
3332nncnd 9972 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  K )  e.  CC )
3432nnne0d 10000 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  K )  =/=  0
)
3530, 33, 34divcan2d 9748 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ! `
 K )  x.  ( ( ( ! `
 N )  / 
( ! `  ( N  -  K )
) )  /  ( ! `  K )
) )  =  ( ( ! `  N
)  /  ( ! `
 ( N  -  K ) ) ) )
36 bcval2 11551 . . . . . . . 8  |-  ( K  e.  ( 0 ... N )  ->  ( N  _C  K )  =  ( ( ! `  N )  /  (
( ! `  ( N  -  K )
)  x.  ( ! `
 K ) ) ) )
3736adantl 453 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  _C  K )  =  ( ( ! `  N
)  /  ( ( ! `  ( N  -  K ) )  x.  ( ! `  K ) ) ) )
3823, 28, 33, 29, 34divdiv1d 9777 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ( ! `  N )  /  ( ! `  ( N  -  K
) ) )  / 
( ! `  K
) )  =  ( ( ! `  N
)  /  ( ( ! `  ( N  -  K ) )  x.  ( ! `  K ) ) ) )
3937, 38eqtr4d 2439 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  _C  K )  =  ( ( ( ! `  N )  /  ( ! `  ( N  -  K ) ) )  /  ( ! `  K ) ) )
4039oveq2d 6056 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ! `
 K )  x.  ( N  _C  K
) )  =  ( ( ! `  K
)  x.  ( ( ( ! `  N
)  /  ( ! `
 ( N  -  K ) ) )  /  ( ! `  K ) ) ) )
41 fzfid 11267 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( 1 ... N )  e.  Fin )
42 elfznn 11036 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  e.  ( 1 ... N )  ->  n  e.  NN )
4342adantl 453 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( 1 ... N ) )  ->  n  e.  NN )
44 nnrp 10577 . . . . . . . . . . 11  |-  ( n  e.  NN  ->  n  e.  RR+ )
4544relogcld 20471 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  e.  NN  ->  ( log `  n )  e.  RR )
4645recnd 9070 . . . . . . . . 9  |-  ( n  e.  NN  ->  ( log `  n )  e.  CC )
4743, 46syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( log `  n )  e.  CC )
4841, 47fsumcl 12482 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n
)  e.  CC )
49 fzfid 11267 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( 1 ... ( N  -  K
) )  e.  Fin )
50 elfznn 11036 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) )  ->  n  e.  NN )
5150adantl 453 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) )  ->  n  e.  NN )
5251, 46syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) )  ->  ( log `  n )  e.  CC )
5349, 52fsumcl 12482 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n
)  e.  CC )
54 efsub 12656 . . . . . . 7  |-  ( (
sum_ n  e.  (
1 ... N ) ( log `  n )  e.  CC  /\  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n )  e.  CC )  ->  ( exp `  ( sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n )  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n
) ) )  =  ( ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n ) )  / 
( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) ) ) )
5548, 53, 54syl2anc 643 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n )  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n
) ) )  =  ( ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n ) )  / 
( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) ) ) )
5625nn0red 10231 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  e.  RR )
5756ltp1d 9897 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  <  (
( N  -  K
)  +  1 ) )
58 fzdisj 11034 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  -  K )  <  ( ( N  -  K )  +  1 )  ->  (
( 1 ... ( N  -  K )
)  i^i  ( (
( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) )  =  (/) )
5957, 58syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( 1 ... ( N  -  K ) )  i^i  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) )  =  (/) )
60 fznn0sub2 11042 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( K  e.  ( 0 ... N )  ->  ( N  -  K )  e.  ( 0 ... N
) )
6160adantl 453 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  e.  ( 0 ... N ) )
62 elfzle2 11017 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( N  -  K )  e.  ( 0 ... N )  ->  ( N  -  K )  <_  N )
6361, 62syl 16 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  <_  N
)
6463adantr 452 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  ( N  -  K )  <_  N
)
65 simpr 448 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  ( N  -  K )  e.  NN )
66 nnuz 10477 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
6765, 66syl6eleq 2494 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  ( N  -  K )  e.  (
ZZ>= `  1 ) )
68 nnz 10259 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  ZZ )
6968ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  N  e.  ZZ )
70 elfz5 11007 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( N  -  K
)  e.  ( ZZ>= ` 
1 )  /\  N  e.  ZZ )  ->  (
( N  -  K
)  e.  ( 1 ... N )  <->  ( N  -  K )  <_  N
) )
7167, 69, 70syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  ( ( N  -  K )  e.  ( 1 ... N
)  <->  ( N  -  K )  <_  N
) )
7264, 71mpbird 224 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  ( N  -  K )  e.  ( 1 ... N ) )
73 fzsplit 11033 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  -  K )  e.  ( 1 ... N )  ->  (
1 ... N )  =  ( ( 1 ... ( N  -  K
) )  u.  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ) )
7472, 73syl 16 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  e.  NN )  ->  ( 1 ... N )  =  ( ( 1 ... ( N  -  K )
)  u.  ( ( ( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ) )
75 simpr 448 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( N  -  K )  =  0 )
7675oveq2d 6056 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( 1 ... ( N  -  K ) )  =  ( 1 ... 0
) )
77 fz10 11031 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( 1 ... 0 )  =  (/)
7876, 77syl6eq 2452 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( 1 ... ( N  -  K ) )  =  (/) )
7978uneq1d 3460 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( (
1 ... ( N  -  K ) )  u.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) )  =  (
(/)  u.  ( (
( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ) )
80 uncom 3451 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (/)  u.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) )  =  ( ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
)  u.  (/) )
81 un0 3612 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N )  u.  (/) )  =  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N )
8280, 81eqtri 2424 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (/)  u.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) )  =  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N )
8375oveq1d 6055 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( ( N  -  K )  +  1 )  =  ( 0  +  1 ) )
84 1e0p1 10366 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  1  =  ( 0  +  1 )
8583, 84syl6eqr 2454 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( ( N  -  K )  +  1 )  =  1 )
8685oveq1d 6055 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( (
( N  -  K
)  +  1 ) ... N )  =  ( 1 ... N
) )
8782, 86syl5eq 2448 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( (/)  u.  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  =  ( 1 ... N ) )
8879, 87eqtr2d 2437 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  ( N  -  K )  =  0 )  ->  ( 1 ... N )  =  ( ( 1 ... ( N  -  K
) )  u.  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ) )
89 elnn0 10179 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  -  K )  e.  NN0  <->  ( ( N  -  K )  e.  NN  \/  ( N  -  K )  =  0 ) )
9025, 89sylib 189 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( N  -  K )  e.  NN  \/  ( N  -  K )  =  0 ) )
9174, 88, 90mpjaodan 762 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( 1 ... N )  =  ( ( 1 ... ( N  -  K )
)  u.  ( ( ( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ) )
9259, 91, 41, 47fsumsplit 12488 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n
)  =  ( sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n )  +  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n ) ) )
9392oveq1d 6055 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( sum_ n  e.  ( 1 ... N
) ( log `  n
)  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K )
) ( log `  n
) )  =  ( ( sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n
)  +  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  n
) )  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) ) )
94 fzfid 11267 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N )  e.  Fin )
95 nn0p1nn 10215 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  -  K )  e.  NN0  ->  ( ( N  -  K )  +  1 )  e.  NN )
9625, 95syl 16 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( N  -  K )  +  1 )  e.  NN )
97 elfzuz 11011 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N )  ->  n  e.  ( ZZ>= `  ( ( N  -  K )  +  1 ) ) )
9866uztrn2 10459 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( N  -  K )  +  1 )  e.  NN  /\  n  e.  ( ZZ>= `  ( ( N  -  K )  +  1 ) ) )  ->  n  e.  NN )
9996, 97, 98syl2an 464 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  n  e.  NN )
10099, 46syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  ( log `  n )  e.  CC )
10194, 100fsumcl 12482 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
)  e.  CC )
10253, 101pncan2d 9369 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n )  +  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n ) )  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n ) )  =  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  n
) )
10393, 102eqtr2d 2437 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
)  =  ( sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n )  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) ) )
104103fveq2d 5691 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n ) )  =  ( exp `  ( sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n )  -  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n
) ) ) )
10522nnne0d 10000 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  N )  =/=  0
)
106 eflog 20427 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ! `  N
)  e.  CC  /\  ( ! `  N )  =/=  0 )  -> 
( exp `  ( log `  ( ! `  N ) ) )  =  ( ! `  N ) )
10723, 105, 106syl2anc 643 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( log `  ( ! `  N ) ) )  =  ( ! `  N ) )
108 logfac 20448 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( log `  ( ! `  N
) )  =  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n ) )
10920, 108syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( log `  ( ! `  N )
)  =  sum_ n  e.  ( 1 ... N
) ( log `  n
) )
110109fveq2d 5691 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( log `  ( ! `  N ) ) )  =  ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n ) ) )
111107, 110eqtr3d 2438 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  N )  =  ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... N
) ( log `  n
) ) )
112 eflog 20427 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ! `  ( N  -  K )
)  e.  CC  /\  ( ! `  ( N  -  K ) )  =/=  0 )  -> 
( exp `  ( log `  ( ! `  ( N  -  K
) ) ) )  =  ( ! `  ( N  -  K
) ) )
11328, 29, 112syl2anc 643 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( log `  ( ! `  ( N  -  K
) ) ) )  =  ( ! `  ( N  -  K
) ) )
114 logfac 20448 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  -  K )  e.  NN0  ->  ( log `  ( ! `  ( N  -  K )
) )  =  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) )
11525, 114syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( log `  ( ! `  ( N  -  K ) ) )  =  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K ) ) ( log `  n
) )
116115fveq2d 5691 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( log `  ( ! `  ( N  -  K
) ) ) )  =  ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) ) )
117113, 116eqtr3d 2438 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ! `  ( N  -  K
) )  =  ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K )
) ( log `  n
) ) )
118111, 117oveq12d 6058 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ! `
 N )  / 
( ! `  ( N  -  K )
) )  =  ( ( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... N ) ( log `  n ) )  / 
( exp `  sum_ n  e.  ( 1 ... ( N  -  K
) ) ( log `  n ) ) ) )
11955, 104, 1183eqtr4d 2446 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n ) )  =  ( ( ! `  N )  /  ( ! `  ( N  -  K ) ) ) )
12035, 40, 1193eqtr4d 2446 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( ! `
 K )  x.  ( N  _C  K
) )  =  ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  n
) ) )
12119, 120eqtrd 2436 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  T
)  =  ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
) ) )
122 birthday.s . . . . . . . 8  |-  S  =  { f  |  f : ( 1 ... K ) --> ( 1 ... N ) }
123 mapvalg 6987 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( 1 ... N
)  e.  Fin  /\  ( 1 ... K
)  e.  Fin )  ->  ( ( 1 ... N )  ^m  (
1 ... K ) )  =  { f  |  f : ( 1 ... K ) --> ( 1 ... N ) } )
1244, 3, 123mp2an 654 . . . . . . . 8  |-  ( ( 1 ... N )  ^m  ( 1 ... K ) )  =  { f  |  f : ( 1 ... K ) --> ( 1 ... N ) }
125122, 124eqtr4i 2427 . . . . . . 7  |-  S  =  ( ( 1 ... N )  ^m  (
1 ... K ) )
126125fveq2i 5690 . . . . . 6  |-  ( # `  S )  =  (
# `  ( (
1 ... N )  ^m  ( 1 ... K
) ) )
127 hashmap 11653 . . . . . . 7  |-  ( ( ( 1 ... N
)  e.  Fin  /\  ( 1 ... K
)  e.  Fin )  ->  ( # `  (
( 1 ... N
)  ^m  ( 1 ... K ) ) )  =  ( (
# `  ( 1 ... N ) ) ^
( # `  ( 1 ... K ) ) ) )
1284, 3, 127mp2an 654 . . . . . 6  |-  ( # `  ( ( 1 ... N )  ^m  (
1 ... K ) ) )  =  ( (
# `  ( 1 ... N ) ) ^
( # `  ( 1 ... K ) ) )
129126, 128eqtri 2424 . . . . 5  |-  ( # `  S )  =  ( ( # `  (
1 ... N ) ) ^ ( # `  (
1 ... K ) ) )
13016, 11oveq12d 6058 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( # `  ( 1 ... N
) ) ^ ( # `
 ( 1 ... K ) ) )  =  ( N ^ K ) )
131129, 130syl5eq 2448 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  S
)  =  ( N ^ K ) )
132 nncn 9964 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  CC )
133132adantr 452 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  N  e.  CC )
134 nnne0 9988 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  N  =/=  0 )
135134adantr 452 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  N  =/=  0
)
136 elfzelz 11015 . . . . . 6  |-  ( K  e.  ( 0 ... N )  ->  K  e.  ZZ )
137136adantl 453 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  K  e.  ZZ )
138 explog 20441 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  CC  /\  N  =/=  0  /\  K  e.  ZZ )  ->  ( N ^ K )  =  ( exp `  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) )
139133, 135, 137, 138syl3anc 1184 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N ^ K )  =  ( exp `  ( K  x.  ( log `  N
) ) ) )
140131, 139eqtrd 2436 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  S
)  =  ( exp `  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) )
141121, 140oveq12d 6058 . 2  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( # `  T )  /  ( # `
 S ) )  =  ( ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
) )  /  ( exp `  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) ) )
1429nn0cnd 10232 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  K  e.  CC )
143 nnrp 10577 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  RR+ )
144143adantr 452 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  N  e.  RR+ )
145144relogcld 20471 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( log `  N
)  e.  RR )
146145recnd 9070 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( log `  N
)  e.  CC )
147142, 146mulcld 9064 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( K  x.  ( log `  N ) )  e.  CC )
148 efsub 12656 . . 3  |-  ( (
sum_ n  e.  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
)  e.  CC  /\  ( K  x.  ( log `  N ) )  e.  CC )  -> 
( exp `  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ( log `  n )  -  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) )  =  ( ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n ) )  / 
( exp `  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) ) )
149101, 147, 148syl2anc 643 . 2  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ( log `  n )  -  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) )  =  ( ( exp `  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n ) )  / 
( exp `  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) ) )
150 relogdiv 20440 . . . . . . 7  |-  ( ( n  e.  RR+  /\  N  e.  RR+ )  ->  ( log `  ( n  /  N ) )  =  ( ( log `  n
)  -  ( log `  N ) ) )
15144, 144, 150syl2anr 465 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  NN )  ->  ( log `  (
n  /  N ) )  =  ( ( log `  n )  -  ( log `  N
) ) )
15299, 151syldan 457 . . . . 5  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  ( log `  ( n  /  N
) )  =  ( ( log `  n
)  -  ( log `  N ) ) )
153152sumeq2dv 12452 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  (
n  /  N ) )  =  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( ( log `  n )  -  ( log `  N ) ) )
15468adantr 452 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  N  e.  ZZ )
15525nn0zd 10329 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  e.  ZZ )
156155peano2zd 10334 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( N  -  K )  +  1 )  e.  ZZ )
15799, 44syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  n  e.  RR+ )
158144adantr 452 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  N  e.  RR+ )
159157, 158rpdivcld 10621 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  ( n  /  N )  e.  RR+ )
160159relogcld 20471 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  ( log `  ( n  /  N
) )  e.  RR )
161160recnd 9070 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  ( log `  ( n  /  N
) )  e.  CC )
162 oveq1 6047 . . . . . . 7  |-  ( n  =  ( N  -  k )  ->  (
n  /  N )  =  ( ( N  -  k )  /  N ) )
163162fveq2d 5691 . . . . . 6  |-  ( n  =  ( N  -  k )  ->  ( log `  ( n  /  N ) )  =  ( log `  (
( N  -  k
)  /  N ) ) )
164154, 156, 154, 161, 163fsumrev 12517 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  (
n  /  N ) )  =  sum_ k  e.  ( ( N  -  N ) ... ( N  -  ( ( N  -  K )  +  1 ) ) ) ( log `  (
( N  -  k
)  /  N ) ) )
165133subidd 9355 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  N )  =  0 )
166 ax-1cn 9004 . . . . . . . . . . 11  |-  1  e.  CC
167166a1i 11 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  1  e.  CC )
168133, 142, 167subsubd 9395 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  ( K  -  1
) )  =  ( ( N  -  K
)  +  1 ) )
169168oveq2d 6056 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  ( N  -  ( K  -  1 ) ) )  =  ( N  -  ( ( N  -  K )  +  1 ) ) )
170 subcl 9261 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( K  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( K  -  1 )  e.  CC )
171142, 166, 170sylancl 644 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( K  - 
1 )  e.  CC )
172133, 171nncand 9372 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  ( N  -  ( K  -  1 ) ) )  =  ( K  -  1 ) )
173169, 172eqtr3d 2438 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  ( ( N  -  K )  +  1 ) )  =  ( K  -  1 ) )
174165, 173oveq12d 6058 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( N  -  N ) ... ( N  -  (
( N  -  K
)  +  1 ) ) )  =  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )
175133adantr 452 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  N  e.  CC )
176 elfznn0 11039 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) )  ->  k  e.  NN0 )
177176adantl 453 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  k  e.  NN0 )
178177nn0cnd 10232 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  k  e.  CC )
179135adantr 452 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  N  =/=  0 )
180175, 178, 175, 179divsubdird 9785 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  ( ( N  -  k )  /  N )  =  ( ( N  /  N
)  -  ( k  /  N ) ) )
181175, 179dividd 9744 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  ( N  /  N )  =  1 )
182181oveq1d 6055 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  ( ( N  /  N )  -  ( k  /  N
) )  =  ( 1  -  ( k  /  N ) ) )
183180, 182eqtrd 2436 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  ( ( N  -  k )  /  N )  =  ( 1  -  ( k  /  N ) ) )
184183fveq2d 5691 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) )  ->  ( log `  ( ( N  -  k )  /  N
) )  =  ( log `  ( 1  -  ( k  /  N ) ) ) )
185174, 184sumeq12rdv 12456 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ k  e.  ( ( N  -  N
) ... ( N  -  ( ( N  -  K )  +  1 ) ) ) ( log `  ( ( N  -  k )  /  N ) )  =  sum_ k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) ( log `  (
1  -  ( k  /  N ) ) ) )
186164, 185eqtrd 2436 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  (
n  /  N ) )  =  sum_ k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) ( log `  (
1  -  ( k  /  N ) ) ) )
187146adantr 452 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  /\  n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  ->  ( log `  N )  e.  CC )
18894, 100, 187fsumsub 12526 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( ( log `  n
)  -  ( log `  N ) )  =  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
)  -  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  N
) ) )
189 fsumconst 12528 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
)  e.  Fin  /\  ( log `  N )  e.  CC )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ( log `  N )  =  ( ( # `  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) )  x.  ( log `  N ) ) )
19094, 146, 189syl2anc 643 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  N
)  =  ( (
# `  ( (
( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) )  x.  ( log `  N
) ) )
191 1z 10267 . . . . . . . . . . . . 13  |-  1  e.  ZZ
192191a1i 11 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  1  e.  ZZ )
193 fzen 11028 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( 1  e.  ZZ  /\  K  e.  ZZ  /\  ( N  -  K )  e.  ZZ )  ->  (
1 ... K )  ~~  ( ( 1  +  ( N  -  K
) ) ... ( K  +  ( N  -  K ) ) ) )
194192, 137, 155, 193syl3anc 1184 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( 1 ... K )  ~~  (
( 1  +  ( N  -  K ) ) ... ( K  +  ( N  -  K ) ) ) )
19525nn0cnd 10232 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( N  -  K )  e.  CC )
196 addcom 9208 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  ( N  -  K
)  e.  CC )  ->  ( 1  +  ( N  -  K
) )  =  ( ( N  -  K
)  +  1 ) )
197166, 195, 196sylancr 645 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( 1  +  ( N  -  K
) )  =  ( ( N  -  K
)  +  1 ) )
198142, 133pncan3d 9370 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( K  +  ( N  -  K
) )  =  N )
199197, 198oveq12d 6058 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( 1  +  ( N  -  K ) ) ... ( K  +  ( N  -  K ) ) )  =  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )
200194, 199breqtrd 4196 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( 1 ... K )  ~~  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )
201 hasheni 11587 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( 1 ... K ) 
~~  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N )  ->  ( # `
 ( 1 ... K ) )  =  ( # `  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ) )
202200, 201syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  (
1 ... K ) )  =  ( # `  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ) )
203202, 11eqtr3d 2438 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( # `  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) )  =  K )
204203oveq1d 6055 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( # `  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) )  x.  ( log `  N ) )  =  ( K  x.  ( log `  N ) ) )
205190, 204eqtrd 2436 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  N
)  =  ( K  x.  ( log `  N
) ) )
206205oveq2d 6056 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  n
)  -  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  N
) )  =  (
sum_ n  e.  (
( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
)  -  ( K  x.  ( log `  N
) ) ) )
207188, 206eqtrd 2436 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( ( log `  n
)  -  ( log `  N ) )  =  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N ) ( log `  n
)  -  ( K  x.  ( log `  N
) ) ) )
208153, 186, 2073eqtr3rd 2445 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K )  +  1 ) ... N
) ( log `  n
)  -  ( K  x.  ( log `  N
) ) )  = 
sum_ k  e.  ( 0 ... ( K  -  1 ) ) ( log `  (
1  -  ( k  /  N ) ) ) )
209208fveq2d 5691 . 2  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( exp `  ( sum_ n  e.  ( ( ( N  -  K
)  +  1 ) ... N ) ( log `  n )  -  ( K  x.  ( log `  N ) ) ) )  =  ( exp `  sum_ k  e.  ( 0 ... ( K  - 
1 ) ) ( log `  ( 1  -  ( k  /  N ) ) ) ) )
210141, 149, 2093eqtr2d 2442 1  |-  ( ( N  e.  NN  /\  K  e.  ( 0 ... N ) )  ->  ( ( # `  T )  /  ( # `
 S ) )  =  ( exp `  sum_ k  e.  ( 0 ... ( K  - 
1 ) ) ( log `  ( 1  -  ( k  /  N ) ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 177    \/ wo 358    /\ wa 359    = wceq 1649    e. wcel 1721   {cab 2390    =/= wne 2567    u. cun 3278    i^i cin 3279   (/)c0 3588   class class class wbr 4172   -->wf 5409   -1-1->wf1 5410   ` cfv 5413  (class class class)co 6040    ^m cmap 6977    ~~ cen 7065   Fincfn 7068   CCcc 8944   0cc0 8946   1c1 8947    + caddc 8949    x. cmul 8951    < clt 9076    <_ cle 9077    - cmin 9247    / cdiv 9633   NNcn 9956   NN0cn0 10177   ZZcz 10238   ZZ>=cuz 10444   RR+crp 10568   ...cfz 10999   ^cexp 11337   !cfa 11521    _C cbc 11548   #chash 11573   sum_csu 12434   expce 12619   logclog 20405
This theorem is referenced by:  birthdaylem3  20745
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1662  ax-8 1683  ax-13 1723  ax-14 1725  ax-6 1740  ax-7 1745  ax-11 1757  ax-12 1946  ax-ext 2385  ax-rep 4280  ax-sep 4290  ax-nul 4298  ax-pow 4337  ax-pr 4363  ax-un 4660  ax-inf2 7552  ax-cnex 9002  ax-resscn 9003  ax-1cn 9004  ax-icn 9005  ax-addcl 9006  ax-addrcl 9007  ax-mulcl 9008  ax-mulrcl 9009  ax-mulcom 9010  ax-addass 9011  ax-mulass 9012  ax-distr 9013  ax-i2m1 9014  ax-1ne0 9015  ax-1rid 9016  ax-rnegex 9017  ax-rrecex 9018  ax-cnre 9019  ax-pre-lttri 9020  ax-pre-lttrn 9021  ax-pre-ltadd 9022  ax-pre-mulgt0 9023  ax-pre-sup 9024  ax-addf 9025  ax-mulf 9026
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2258  df-mo 2259  df-clab 2391  df-cleq 2397  df-clel 2400  df-nfc 2529  df-ne 2569  df-nel 2570  df-ral 2671  df-rex 2672  df-reu 2673  df-rmo 2674  df-rab 2675  df-v 2918  df-sbc 3122  df-csb 3212  df-dif 3283  df-un 3285  df-in 3287  df-ss 3294  df-pss 3296  df-nul 3589  df-if 3700  df-pw 3761  df-sn 3780  df-pr 3781  df-tp 3782  df-op 3783  df-uni 3976  df-int 4011  df-iun 4055  df-iin 4056  df-br 4173  df-opab 4227  df-mpt 4228  df-tr 4263  df-eprel 4454  df-id 4458  df-po 4463  df-so 4464  df-fr 4501  df-se 4502  df-we 4503  df-ord 4544  df-on 4545  df-lim 4546  df-suc 4547  df-om 4805  df-xp 4843  df-rel 4844  df-cnv 4845  df-co 4846  df-dm 4847  df-rn 4848  df-res 4849  df-ima 4850  df-iota 5377  df-fun 5415  df-fn 5416  df-f 5417  df-f1 5418  df-fo 5419  df-f1o 5420  df-fv 5421  df-isom 5422  df-ov 6043  df-oprab 6044  df-mpt2 6045  df-of 6264  df-1st 6308  df-2nd 6309  df-riota 6508  df-recs 6592  df-rdg 6627  df-1o 6683  df-2o 6684  df-oadd 6687  df-er 6864  df-map 6979  df-pm 6980  df-ixp 7023  df-en 7069  df-dom 7070  df-sdom 7071  df-fin 7072  df-fi 7374  df-sup 7404  df-oi 7435  df-card 7782  df-cda 8004  df-pnf 9078  df-mnf 9079  df-xr 9080  df-ltxr 9081  df-le 9082  df-sub 9249  df-neg 9250  df-div 9634  df-nn 9957  df-2 10014  df-3 10015  df-4 10016  df-5 10017  df-6 10018  df-7 10019  df-8 10020  df-9 10021  df-10 10022  df-n0 10178  df-z 10239  df-dec 10339  df-uz 10445  df-q 10531  df-rp 10569  df-xneg 10666  df-xadd 10667  df-xmul 10668  df-ioo 10876  df-ioc 10877  df-ico 10878  df-icc 10879  df-fz 11000  df-fzo 11091  df-fl 11157  df-mod 11206  df-seq 11279  df-exp 11338  df-fac 11522  df-bc 11549  df-hash 11574  df-shft 11837  df-cj 11859  df-re 11860  df-im 11861  df-sqr 11995  df-abs 11996  df-limsup 12220  df-clim 12237  df-rlim 12238  df-sum 12435  df-ef 12625  df-sin 12627  df-cos 12628  df-pi 12630  df-struct 13426  df-ndx 13427  df-slot 13428  df-base 13429  df-sets 13430  df-ress 13431  df-plusg 13497  df-mulr 13498  df-starv 13499  df-sca 13500  df-vsca 13501  df-tset 13503  df-ple 13504  df-ds 13506  df-unif 13507  df-hom 13508  df-cco 13509  df-rest 13605  df-topn 13606  df-topgen 13622  df-pt 13623  df-prds 13626  df-xrs 13681  df-0g 13682  df-gsum 13683  df-qtop 13688  df-imas 13689  df-xps 13691  df-mre 13766  df-mrc 13767  df-acs 13769  df-mnd 14645  df-submnd 14694  df-mulg 14770  df-cntz 15071  df-cmn 15369  df-psmet 16649  df-xmet 16650  df-met 16651  df-bl 16652  df-mopn 16653  df-fbas 16654  df-fg 16655  df-cnfld 16659  df-top 16918  df-bases 16920  df-topon 16921  df-topsp 16922  df-cld 17038  df-ntr 17039  df-cls 17040  df-nei 17117  df-lp 17155  df-perf 17156  df-cn 17245  df-cnp 17246  df-haus 17333  df-tx 17547  df-hmeo 17740  df-fil 17831  df-fm 17923  df-flim 17924  df-flf 17925  df-xms 18303  df-ms 18304  df-tms 18305  df-cncf 18861  df-limc 19706  df-dv 19707  df-log 20407
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