MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  geoser Unicode version

Theorem geoser 12199
Description: The value of the finite geometric series  1  +  A ^ 1  +  A ^ 2  +...  +  A ^
( N  -  1 ). (Contributed by NM, 12-May-2006.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 15-Jun-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
geoser.1  |-  ( ph  ->  A  e.  CC )
geoser.2  |-  ( ph  ->  A  =/=  1 )
geoser.3  |-  ( ph  ->  N  e.  NN0 )
Assertion
Ref Expression
geoser  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( A ^ k
)  =  ( ( 1  -  ( A ^ N ) )  /  ( 1  -  A ) ) )
Distinct variable groups:    A, k    k, N    ph, k

Proof of Theorem geoser
StepHypRef Expression
1 geoser.1 . . 3  |-  ( ph  ->  A  e.  CC )
2 geoser.2 . . 3  |-  ( ph  ->  A  =/=  1 )
3 0nn0 9859 . . . 4  |-  0  e.  NN0
43a1i 12 . . 3  |-  ( ph  ->  0  e.  NN0 )
5 geoser.3 . . . 4  |-  ( ph  ->  N  e.  NN0 )
6 nn0uz 10141 . . . 4  |-  NN0  =  ( ZZ>= `  0 )
75, 6syl6eleq 2343 . . 3  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= ` 
0 ) )
81, 2, 4, 7geoserg 12198 . 2  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 0..^ N ) ( A ^ k )  =  ( ( ( A ^ 0 )  -  ( A ^ N ) )  / 
( 1  -  A
) ) )
95nn0zd 9994 . . . 4  |-  ( ph  ->  N  e.  ZZ )
10 fzoval 10754 . . . 4  |-  ( N  e.  ZZ  ->  (
0..^ N )  =  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )
119, 10syl 17 . . 3  |-  ( ph  ->  ( 0..^ N )  =  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) )
1211sumeq1d 12051 . 2  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 0..^ N ) ( A ^ k )  =  sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( A ^ k
) )
131exp0d 11117 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A ^ 0 )  =  1 )
1413oveq1d 5725 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( A ^
0 )  -  ( A ^ N ) )  =  ( 1  -  ( A ^ N
) ) )
1514oveq1d 5725 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( ( A ^ 0 )  -  ( A ^ N ) )  /  ( 1  -  A ) )  =  ( ( 1  -  ( A ^ N ) )  / 
( 1  -  A
) ) )
168, 12, 153eqtr3d 2293 1  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 0 ... ( N  -  1 ) ) ( A ^ k
)  =  ( ( 1  -  ( A ^ N ) )  /  ( 1  -  A ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 6    = wceq 1619    e. wcel 1621    =/= wne 2412   ` cfv 4592  (class class class)co 5710   CCcc 8615   0cc0 8617   1c1 8618    - cmin 8917    / cdiv 9303   NN0cn0 9844   ZZcz 9903   ZZ>=cuz 10109   ...cfz 10660  ..^cfzo 10748   ^cexp 10982   sum_csu 12035
This theorem is referenced by:  geolim  12200  geolim2  12201  geo2sum  12203  geo2sum2  12204  3dvds  12465  1sgm2ppw  20271  mersenne  20298
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-5 1533  ax-6 1534  ax-7 1535  ax-gen 1536  ax-8 1623  ax-11 1624  ax-13 1625  ax-14 1626  ax-17 1628  ax-12o 1664  ax-10 1678  ax-9 1684  ax-4 1692  ax-16 1926  ax-ext 2234  ax-rep 4028  ax-sep 4038  ax-nul 4046  ax-pow 4082  ax-pr 4108  ax-un 4403  ax-inf2 7226  ax-cnex 8673  ax-resscn 8674  ax-1cn 8675  ax-icn 8676  ax-addcl 8677  ax-addrcl 8678  ax-mulcl 8679  ax-mulrcl 8680  ax-mulcom 8681  ax-addass 8682  ax-mulass 8683  ax-distr 8684  ax-i2m1 8685  ax-1ne0 8686  ax-1rid 8687  ax-rnegex 8688  ax-rrecex 8689  ax-cnre 8690  ax-pre-lttri 8691  ax-pre-lttrn 8692  ax-pre-ltadd 8693  ax-pre-mulgt0 8694  ax-pre-sup 8695
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 940  df-3an 941  df-tru 1315  df-ex 1538  df-nf 1540  df-sb 1883  df-eu 2118  df-mo 2119  df-clab 2240  df-cleq 2246  df-clel 2249  df-nfc 2374  df-ne 2414  df-nel 2415  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rab 2516  df-v 2729  df-sbc 2922  df-csb 3010  df-dif 3081  df-un 3083  df-in 3085  df-ss 3089  df-pss 3091  df-nul 3363  df-if 3471  df-pw 3532  df-sn 3550  df-pr 3551  df-tp 3552  df-op 3553  df-uni 3728  df-int 3761  df-iun 3805  df-br 3921  df-opab 3975  df-mpt 3976  df-tr 4011  df-eprel 4198  df-id 4202  df-po 4207  df-so 4208  df-fr 4245  df-se 4246  df-we 4247  df-ord 4288  df-on 4289  df-lim 4290  df-suc 4291  df-om 4548  df-xp 4594  df-rel 4595  df-cnv 4596  df-co 4597  df-dm 4598  df-rn 4599  df-res 4600  df-ima 4601  df-fun 4602  df-fn 4603  df-f 4604  df-f1 4605  df-fo 4606  df-f1o 4607  df-fv 4608  df-isom 4609  df-ov 5713  df-oprab 5714  df-mpt2 5715  df-1st 5974  df-2nd 5975  df-iota 6143  df-riota 6190  df-recs 6274  df-rdg 6309  df-1o 6365  df-oadd 6369  df-er 6546  df-en 6750  df-dom 6751  df-sdom 6752  df-fin 6753  df-sup 7078  df-oi 7109  df-card 7456  df-pnf 8749  df-mnf 8750  df-xr 8751  df-ltxr 8752  df-le 8753  df-sub 8919  df-neg 8920  df-div 9304  df-n 9627  df-2 9684  df-3 9685  df-n0 9845  df-z 9904  df-uz 10110  df-rp 10234  df-fz 10661  df-fzo 10749  df-seq 10925  df-exp 10983  df-hash 11216  df-cj 11461  df-re 11462  df-im 11463  df-sqr 11597  df-abs 11598  df-clim 11839  df-sum 12036
  Copyright terms: Public domain W3C validator