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Theorem faclbnd6 12346
Description: Geometric lower bound for the factorial function, where N is usually held constant. (Contributed by Paul Chapman, 28-Dec-2007.)
Assertion
Ref Expression
faclbnd6  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  M  e.  NN0 )  -> 
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ M ) )  <_  ( ! `  ( N  +  M
) ) )

Proof of Theorem faclbnd6
Dummy variables  m  k are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq2 6293 . . . . . 6  |-  ( m  =  0  ->  (
( N  +  1 ) ^ m )  =  ( ( N  +  1 ) ^
0 ) )
21oveq2d 6301 . . . . 5  |-  ( m  =  0  ->  (
( ! `  N
)  x.  ( ( N  +  1 ) ^ m ) )  =  ( ( ! `
 N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ 0 ) ) )
3 oveq2 6293 . . . . . 6  |-  ( m  =  0  ->  ( N  +  m )  =  ( N  + 
0 ) )
43fveq2d 5870 . . . . 5  |-  ( m  =  0  ->  ( ! `  ( N  +  m ) )  =  ( ! `  ( N  +  0 ) ) )
52, 4breq12d 4460 . . . 4  |-  ( m  =  0  ->  (
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ m ) )  <_  ( ! `  ( N  +  m
) )  <->  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ 0 ) )  <_  ( ! `  ( N  +  0 ) ) ) )
65imbi2d 316 . . 3  |-  ( m  =  0  ->  (
( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ m ) )  <_  ( ! `  ( N  +  m
) ) )  <->  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ 0 ) )  <_  ( ! `  ( N  +  0 ) ) ) ) )
7 oveq2 6293 . . . . . 6  |-  ( m  =  k  ->  (
( N  +  1 ) ^ m )  =  ( ( N  +  1 ) ^
k ) )
87oveq2d 6301 . . . . 5  |-  ( m  =  k  ->  (
( ! `  N
)  x.  ( ( N  +  1 ) ^ m ) )  =  ( ( ! `
 N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ k
) ) )
9 oveq2 6293 . . . . . 6  |-  ( m  =  k  ->  ( N  +  m )  =  ( N  +  k ) )
109fveq2d 5870 . . . . 5  |-  ( m  =  k  ->  ( ! `  ( N  +  m ) )  =  ( ! `  ( N  +  k )
) )
118, 10breq12d 4460 . . . 4  |-  ( m  =  k  ->  (
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ m ) )  <_  ( ! `  ( N  +  m
) )  <->  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ k
) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) ) ) )
1211imbi2d 316 . . 3  |-  ( m  =  k  ->  (
( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ m ) )  <_  ( ! `  ( N  +  m
) ) )  <->  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ k
) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) ) ) ) )
13 oveq2 6293 . . . . . 6  |-  ( m  =  ( k  +  1 )  ->  (
( N  +  1 ) ^ m )  =  ( ( N  +  1 ) ^
( k  +  1 ) ) )
1413oveq2d 6301 . . . . 5  |-  ( m  =  ( k  +  1 )  ->  (
( ! `  N
)  x.  ( ( N  +  1 ) ^ m ) )  =  ( ( ! `
 N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ (
k  +  1 ) ) ) )
15 oveq2 6293 . . . . . 6  |-  ( m  =  ( k  +  1 )  ->  ( N  +  m )  =  ( N  +  ( k  +  1 ) ) )
1615fveq2d 5870 . . . . 5  |-  ( m  =  ( k  +  1 )  ->  ( ! `  ( N  +  m ) )  =  ( ! `  ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) )
1714, 16breq12d 4460 . . . 4  |-  ( m  =  ( k  +  1 )  ->  (
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ m ) )  <_  ( ! `  ( N  +  m
) )  <->  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ (
k  +  1 ) ) )  <_  ( ! `  ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) ) )
1817imbi2d 316 . . 3  |-  ( m  =  ( k  +  1 )  ->  (
( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ m ) )  <_  ( ! `  ( N  +  m
) ) )  <->  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ (
k  +  1 ) ) )  <_  ( ! `  ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) ) ) )
19 oveq2 6293 . . . . . 6  |-  ( m  =  M  ->  (
( N  +  1 ) ^ m )  =  ( ( N  +  1 ) ^ M ) )
2019oveq2d 6301 . . . . 5  |-  ( m  =  M  ->  (
( ! `  N
)  x.  ( ( N  +  1 ) ^ m ) )  =  ( ( ! `
 N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ M
) ) )
21 oveq2 6293 . . . . . 6  |-  ( m  =  M  ->  ( N  +  m )  =  ( N  +  M ) )
2221fveq2d 5870 . . . . 5  |-  ( m  =  M  ->  ( ! `  ( N  +  m ) )  =  ( ! `  ( N  +  M )
) )
2320, 22breq12d 4460 . . . 4  |-  ( m  =  M  ->  (
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ m ) )  <_  ( ! `  ( N  +  m
) )  <->  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ M
) )  <_  ( ! `  ( N  +  M ) ) ) )
2423imbi2d 316 . . 3  |-  ( m  =  M  ->  (
( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ m ) )  <_  ( ! `  ( N  +  m
) ) )  <->  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ M
) )  <_  ( ! `  ( N  +  M ) ) ) ) )
25 faccl 12332 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ! `
 N )  e.  NN )
2625nnred 10552 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ! `
 N )  e.  RR )
2726leidd 10120 . . . 4  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ! `
 N )  <_ 
( ! `  N
) )
28 nn0cn 10806 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN0  ->  N  e.  CC )
29 peano2cn 9752 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  CC  ->  ( N  +  1 )  e.  CC )
3028, 29syl 16 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( N  +  1 )  e.  CC )
3130exp0d 12273 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( N  +  1 ) ^ 0 )  =  1 )
3231oveq2d 6301 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  +  1 ) ^
0 ) )  =  ( ( ! `  N )  x.  1 ) )
3325nncnd 10553 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ! `
 N )  e.  CC )
3433mulid1d 9614 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  1 )  =  ( ! `  N
) )
3532, 34eqtrd 2508 . . . 4  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  +  1 ) ^
0 ) )  =  ( ! `  N
) )
3628addid1d 9780 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( N  +  0 )  =  N )
3736fveq2d 5870 . . . 4  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ! `
 ( N  + 
0 ) )  =  ( ! `  N
) )
3827, 35, 373brtr4d 4477 . . 3  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  +  1 ) ^
0 ) )  <_ 
( ! `  ( N  +  0 ) ) )
3926adantr 465 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ! `  N
)  e.  RR )
40 peano2nn0 10837 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( N  +  1 )  e. 
NN0 )
4140nn0red 10854 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( N  +  1 )  e.  RR )
42 reexpcl 12152 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  +  1 )  e.  RR  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( N  + 
1 ) ^ k
)  e.  RR )
4341, 42sylan 471 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( N  + 
1 ) ^ k
)  e.  RR )
4439, 43remulcld 9625 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) )  e.  RR )
45 nnnn0 10803 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ! `  N )  e.  NN  ->  ( ! `  N )  e.  NN0 )
4645nn0ge0d 10856 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ! `  N )  e.  NN  ->  0  <_  ( ! `  N
) )
4725, 46syl 16 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN0  ->  0  <_ 
( ! `  N
) )
4847adantr 465 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
0  <_  ( ! `  N ) )
4941adantr 465 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( N  +  1 )  e.  RR )
50 simpr 461 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
k  e.  NN0 )
5140nn0ge0d 10856 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( N  e.  NN0  ->  0  <_ 
( N  +  1 ) )
5251adantr 465 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
0  <_  ( N  +  1 ) )
5349, 50, 52expge0d 12297 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
0  <_  ( ( N  +  1 ) ^ k ) )
5439, 43, 48, 53mulge0d 10130 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
0  <_  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ k
) ) )
5544, 54jca 532 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( ( ! `
 N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ k
) )  e.  RR  /\  0  <_  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ k
) ) ) )
56 nn0addcl 10832 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( N  +  k )  e.  NN0 )
57 faccl 12332 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  +  k )  e.  NN0  ->  ( ! `
 ( N  +  k ) )  e.  NN )
5856, 57syl 16 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ! `  ( N  +  k )
)  e.  NN )
5958nnred 10552 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ! `  ( N  +  k )
)  e.  RR )
60 nn0re 10805 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN0  ->  N  e.  RR )
61 peano2nn0 10837 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( k  +  1 )  e. 
NN0 )
6261nn0red 10854 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( k  +  1 )  e.  RR )
63 readdcl 9576 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  RR  /\  ( k  +  1 )  e.  RR )  ->  ( N  +  ( k  +  1 ) )  e.  RR )
6460, 62, 63syl2an 477 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( N  +  ( k  +  1 ) )  e.  RR )
6549, 52, 64jca31 534 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( ( N  +  1 )  e.  RR  /\  0  <_ 
( N  +  1 ) )  /\  ( N  +  ( k  +  1 ) )  e.  RR ) )
6655, 59, 65jca31 534 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( ( ( ( ! `  N
)  x.  ( ( N  +  1 ) ^ k ) )  e.  RR  /\  0  <_  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) ) )  /\  ( ! `  ( N  +  k ) )  e.  RR )  /\  ( ( ( N  +  1 )  e.  RR  /\  0  <_ 
( N  +  1 ) )  /\  ( N  +  ( k  +  1 ) )  e.  RR ) ) )
6766adantr 465 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  /\  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) ) )  -> 
( ( ( ( ( ! `  N
)  x.  ( ( N  +  1 ) ^ k ) )  e.  RR  /\  0  <_  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) ) )  /\  ( ! `  ( N  +  k ) )  e.  RR )  /\  ( ( ( N  +  1 )  e.  RR  /\  0  <_ 
( N  +  1 ) )  /\  ( N  +  ( k  +  1 ) )  e.  RR ) ) )
68 simpr 461 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  /\  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) ) )  -> 
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) ) )
6936adantr 465 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( N  +  0 )  =  N )
70 nn0ge0 10822 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( k  e.  NN0  ->  0  <_ 
k )
7170adantl 466 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
0  <_  k )
72 nn0re 10805 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( k  e.  NN0  ->  k  e.  RR )
7372adantl 466 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
k  e.  RR )
7460adantr 465 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  ->  N  e.  RR )
75 0re 9597 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  0  e.  RR
76 leadd2 10022 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( 0  e.  RR  /\  k  e.  RR  /\  N  e.  RR )  ->  (
0  <_  k  <->  ( N  +  0 )  <_ 
( N  +  k ) ) )
7775, 76mp3an1 1311 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( k  e.  RR  /\  N  e.  RR )  ->  ( 0  <_  k  <->  ( N  +  0 )  <_  ( N  +  k ) ) )
7873, 74, 77syl2anc 661 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( 0  <_  k  <->  ( N  +  0 )  <_  ( N  +  k ) ) )
7971, 78mpbid 210 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( N  +  0 )  <_  ( N  +  k ) )
8069, 79eqbrtrrd 4469 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  ->  N  <_  ( N  +  k ) )
8156nn0red 10854 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( N  +  k )  e.  RR )
82 1re 9596 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  1  e.  RR
83 leadd1 10021 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( N  e.  RR  /\  ( N  +  k
)  e.  RR  /\  1  e.  RR )  ->  ( N  <_  ( N  +  k )  <->  ( N  +  1 )  <_  ( ( N  +  k )  +  1 ) ) )
8482, 83mp3an3 1313 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  e.  RR  /\  ( N  +  k
)  e.  RR )  ->  ( N  <_ 
( N  +  k )  <->  ( N  + 
1 )  <_  (
( N  +  k )  +  1 ) ) )
8574, 81, 84syl2anc 661 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( N  <_  ( N  +  k )  <->  ( N  +  1 )  <_  ( ( N  +  k )  +  1 ) ) )
8680, 85mpbid 210 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( N  +  1 )  <_  ( ( N  +  k )  +  1 ) )
87 nn0cn 10806 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  NN0  ->  k  e.  CC )
88 ax-1cn 9551 . . . . . . . . . . . . 13  |-  1  e.  CC
89 addass 9580 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  e.  CC  /\  k  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  (
( N  +  k )  +  1 )  =  ( N  +  ( k  +  1 ) ) )
9088, 89mp3an3 1313 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  CC  /\  k  e.  CC )  ->  ( ( N  +  k )  +  1 )  =  ( N  +  ( k  +  1 ) ) )
9128, 87, 90syl2an 477 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( N  +  k )  +  1 )  =  ( N  +  ( k  +  1 ) ) )
9286, 91breqtrd 4471 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( N  +  1 )  <_  ( N  +  ( k  +  1 ) ) )
9392adantr 465 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  /\  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) ) )  -> 
( N  +  1 )  <_  ( N  +  ( k  +  1 ) ) )
9468, 93jca 532 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  /\  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) ) )  -> 
( ( ( ! `
 N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ k
) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) )  /\  ( N  + 
1 )  <_  ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) )
95 lemul12a 10401 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  +  1 ) ^
k ) )  e.  RR  /\  0  <_ 
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) ) )  /\  ( ! `  ( N  +  k ) )  e.  RR )  /\  ( ( ( N  +  1 )  e.  RR  /\  0  <_ 
( N  +  1 ) )  /\  ( N  +  ( k  +  1 ) )  e.  RR ) )  ->  ( ( ( ( ! `  N
)  x.  ( ( N  +  1 ) ^ k ) )  <_  ( ! `  ( N  +  k
) )  /\  ( N  +  1 )  <_  ( N  +  ( k  +  1 ) ) )  -> 
( ( ( ! `
 N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ k
) )  x.  ( N  +  1 ) )  <_  ( ( ! `  ( N  +  k ) )  x.  ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) ) )
9667, 94, 95sylc 60 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  /\  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) ) )  -> 
( ( ( ! `
 N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ k
) )  x.  ( N  +  1 ) )  <_  ( ( ! `  ( N  +  k ) )  x.  ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) )
97 expp1 12142 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  +  1 )  e.  CC  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( N  + 
1 ) ^ (
k  +  1 ) )  =  ( ( ( N  +  1 ) ^ k )  x.  ( N  + 
1 ) ) )
9830, 97sylan 471 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( N  + 
1 ) ^ (
k  +  1 ) )  =  ( ( ( N  +  1 ) ^ k )  x.  ( N  + 
1 ) ) )
9998oveq2d 6301 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ ( k  +  1 ) ) )  =  ( ( ! `  N )  x.  ( ( ( N  +  1 ) ^ k )  x.  ( N  +  1 ) ) ) )
10033adantr 465 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ! `  N
)  e.  CC )
101 expcl 12153 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  +  1 )  e.  CC  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( N  + 
1 ) ^ k
)  e.  CC )
10230, 101sylan 471 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( N  + 
1 ) ^ k
)  e.  CC )
10330adantr 465 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( N  +  1 )  e.  CC )
104100, 102, 103mulassd 9620 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( ( ! `
 N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ k
) )  x.  ( N  +  1 ) )  =  ( ( ! `  N )  x.  ( ( ( N  +  1 ) ^ k )  x.  ( N  +  1 ) ) ) )
10599, 104eqtr4d 2511 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ ( k  +  1 ) ) )  =  ( ( ( ! `  N
)  x.  ( ( N  +  1 ) ^ k ) )  x.  ( N  + 
1 ) ) )
106105adantr 465 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  /\  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) ) )  -> 
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ ( k  +  1 ) ) )  =  ( ( ( ! `  N
)  x.  ( ( N  +  1 ) ^ k ) )  x.  ( N  + 
1 ) ) )
107 facp1 12327 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  +  k )  e.  NN0  ->  ( ! `
 ( ( N  +  k )  +  1 ) )  =  ( ( ! `  ( N  +  k
) )  x.  (
( N  +  k )  +  1 ) ) )
10856, 107syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ! `  (
( N  +  k )  +  1 ) )  =  ( ( ! `  ( N  +  k ) )  x.  ( ( N  +  k )  +  1 ) ) )
10991fveq2d 5870 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ! `  (
( N  +  k )  +  1 ) )  =  ( ! `
 ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) )
11091oveq2d 6301 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( ! `  ( N  +  k
) )  x.  (
( N  +  k )  +  1 ) )  =  ( ( ! `  ( N  +  k ) )  x.  ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) )
111108, 109, 1103eqtr3d 2516 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ! `  ( N  +  ( k  +  1 ) ) )  =  ( ( ! `  ( N  +  k ) )  x.  ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) )
112111adantr 465 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  /\  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) ) )  -> 
( ! `  ( N  +  ( k  +  1 ) ) )  =  ( ( ! `  ( N  +  k ) )  x.  ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) )
11396, 106, 1123brtr4d 4477 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  /\  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ k ) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) ) )  -> 
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ ( k  +  1 ) ) )  <_  ( ! `  ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) )
114113ex 434 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( ( ! `
 N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ k
) )  <_  ( ! `  ( N  +  k ) )  ->  ( ( ! `
 N )  x.  ( ( N  + 
1 ) ^ (
k  +  1 ) ) )  <_  ( ! `  ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) ) )
115114expcom 435 . . . 4  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ( ! `  N
)  x.  ( ( N  +  1 ) ^ k ) )  <_  ( ! `  ( N  +  k
) )  ->  (
( ! `  N
)  x.  ( ( N  +  1 ) ^ ( k  +  1 ) ) )  <_  ( ! `  ( N  +  (
k  +  1 ) ) ) ) ) )
116115a2d 26 . . 3  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N
)  x.  ( ( N  +  1 ) ^ k ) )  <_  ( ! `  ( N  +  k
) ) )  -> 
( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ ( k  +  1 ) ) )  <_  ( ! `  ( N  +  ( k  +  1 ) ) ) ) ) )
1176, 12, 18, 24, 38, 116nn0ind 10958 . 2  |-  ( M  e.  NN0  ->  ( N  e.  NN0  ->  ( ( ! `  N )  x.  ( ( N  +  1 ) ^ M ) )  <_ 
( ! `  ( N  +  M )
) ) )
118117impcom 430 1  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  M  e.  NN0 )  -> 
( ( ! `  N )  x.  (
( N  +  1 ) ^ M ) )  <_  ( ! `  ( N  +  M
) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    = wceq 1379    e. wcel 1767   class class class wbr 4447   ` cfv 5588  (class class class)co 6285   CCcc 9491   RRcr 9492   0cc0 9493   1c1 9494    + caddc 9496    x. cmul 9498    <_ cle 9630   NNcn 10537   NN0cn0 10796   ^cexp 12135   !cfa 12322
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1601  ax-4 1612  ax-5 1680  ax-6 1719  ax-7 1739  ax-8 1769  ax-9 1771  ax-10 1786  ax-11 1791  ax-12 1803  ax-13 1968  ax-ext 2445  ax-sep 4568  ax-nul 4576  ax-pow 4625  ax-pr 4686  ax-un 6577  ax-cnex 9549  ax-resscn 9550  ax-1cn 9551  ax-icn 9552  ax-addcl 9553  ax-addrcl 9554  ax-mulcl 9555  ax-mulrcl 9556  ax-mulcom 9557  ax-addass 9558  ax-mulass 9559  ax-distr 9560  ax-i2m1 9561  ax-1ne0 9562  ax-1rid 9563  ax-rnegex 9564  ax-rrecex 9565  ax-cnre 9566  ax-pre-lttri 9567  ax-pre-lttrn 9568  ax-pre-ltadd 9569  ax-pre-mulgt0 9570
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1382  df-ex 1597  df-nf 1600  df-sb 1712  df-eu 2279  df-mo 2280  df-clab 2453  df-cleq 2459  df-clel 2462  df-nfc 2617  df-ne 2664  df-nel 2665  df-ral 2819  df-rex 2820  df-reu 2821  df-rab 2823  df-v 3115  df-sbc 3332  df-csb 3436  df-dif 3479  df-un 3481  df-in 3483  df-ss 3490  df-pss 3492  df-nul 3786  df-if 3940  df-pw 4012  df-sn 4028  df-pr 4030  df-tp 4032  df-op 4034  df-uni 4246  df-iun 4327  df-br 4448  df-opab 4506  df-mpt 4507  df-tr 4541  df-eprel 4791  df-id 4795  df-po 4800  df-so 4801  df-fr 4838  df-we 4840  df-ord 4881  df-on 4882  df-lim 4883  df-suc 4884  df-xp 5005  df-rel 5006  df-cnv 5007  df-co 5008  df-dm 5009  df-rn 5010  df-res 5011  df-ima 5012  df-iota 5551  df-fun 5590  df-fn 5591  df-f 5592  df-f1 5593  df-fo 5594  df-f1o 5595  df-fv 5596  df-riota 6246  df-ov 6288  df-oprab 6289  df-mpt2 6290  df-om 6686  df-2nd 6786  df-recs 7043  df-rdg 7077  df-er 7312  df-en 7518  df-dom 7519  df-sdom 7520  df-pnf 9631  df-mnf 9632  df-xr 9633  df-ltxr 9634  df-le 9635  df-sub 9808  df-neg 9809  df-nn 10538  df-n0 10797  df-z 10866  df-uz 11084  df-seq 12077  df-exp 12136  df-fac 12323
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