Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  lply1binom Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lply1binom 19497
 Description: The binomial theorem for linear polynomials (monic polynomials of degree 1) over commutative rings: (𝑋 + 𝐴)↑𝑁 is the sum from 𝑘 = 0 to 𝑁 of (𝑁C𝑘) · ((𝐴↑(𝑁 − 𝑘)) · (𝑋↑𝑘)). (Contributed by AV, 25-Aug-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
cply1binom.p 𝑃 = (Poly1𝑅)
cply1binom.x 𝑋 = (var1𝑅)
cply1binom.a + = (+g𝑃)
cply1binom.m × = (.r𝑃)
cply1binom.t · = (.g𝑃)
cply1binom.g 𝐺 = (mulGrp‘𝑃)
cply1binom.e = (.g𝐺)
cply1binom.b 𝐵 = (Base‘𝑃)
Assertion
Ref Expression
lply1binom ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0𝐴𝐵) → (𝑁 (𝑋 + 𝐴)) = (𝑃 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁𝑘) 𝐴) × (𝑘 𝑋))))))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝑁   𝑃,𝑘   𝑅,𝑘   𝑘,𝑋   × ,𝑘   · ,𝑘   ,𝑘   + ,𝑘
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑘)   𝐺(𝑘)

Proof of Theorem lply1binom
StepHypRef Expression
1 crngring 18381 . . . . . 6 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
2 cply1binom.p . . . . . . 7 𝑃 = (Poly1𝑅)
32ply1ring 19439 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
4 ringcmn 18404 . . . . . 6 (𝑃 ∈ Ring → 𝑃 ∈ CMnd)
51, 3, 43syl 18 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ CMnd)
653ad2ant1 1075 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0𝐴𝐵) → 𝑃 ∈ CMnd)
7 cply1binom.x . . . . . . 7 𝑋 = (var1𝑅)
8 cply1binom.b . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘𝑃)
97, 2, 8vr1cl 19408 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → 𝑋𝐵)
101, 9syl 17 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → 𝑋𝐵)
11103ad2ant1 1075 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0𝐴𝐵) → 𝑋𝐵)
12 simp3 1056 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0𝐴𝐵) → 𝐴𝐵)
13 cply1binom.a . . . . 5 + = (+g𝑃)
148, 13cmncom 18032 . . . 4 ((𝑃 ∈ CMnd ∧ 𝑋𝐵𝐴𝐵) → (𝑋 + 𝐴) = (𝐴 + 𝑋))
156, 11, 12, 14syl3anc 1318 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0𝐴𝐵) → (𝑋 + 𝐴) = (𝐴 + 𝑋))
1615oveq2d 6565 . 2 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0𝐴𝐵) → (𝑁 (𝑋 + 𝐴)) = (𝑁 (𝐴 + 𝑋)))
172ply1crng 19389 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ CRing)
18173ad2ant1 1075 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0𝐴𝐵) → 𝑃 ∈ CRing)
19 simp2 1055 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0𝐴𝐵) → 𝑁 ∈ ℕ0)
208eleq2i 2680 . . . . 5 (𝐴𝐵𝐴 ∈ (Base‘𝑃))
2120biimpi 205 . . . 4 (𝐴𝐵𝐴 ∈ (Base‘𝑃))
22213ad2ant3 1077 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0𝐴𝐵) → 𝐴 ∈ (Base‘𝑃))
2310, 8syl6eleq 2698 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
24233ad2ant1 1075 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0𝐴𝐵) → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
25 eqid 2610 . . . 4 (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
26 cply1binom.m . . . 4 × = (.r𝑃)
27 cply1binom.t . . . 4 · = (.g𝑃)
28 cply1binom.g . . . 4 𝐺 = (mulGrp‘𝑃)
29 cply1binom.e . . . 4 = (.g𝐺)
3025, 26, 27, 13, 28, 29crngbinom 18444 . . 3 (((𝑃 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ (𝐴 ∈ (Base‘𝑃) ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))) → (𝑁 (𝐴 + 𝑋)) = (𝑃 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁𝑘) 𝐴) × (𝑘 𝑋))))))
3118, 19, 22, 24, 30syl22anc 1319 . 2 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0𝐴𝐵) → (𝑁 (𝐴 + 𝑋)) = (𝑃 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁𝑘) 𝐴) × (𝑘 𝑋))))))
3216, 31eqtrd 2644 1 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑁 ∈ ℕ0𝐴𝐵) → (𝑁 (𝑋 + 𝐴)) = (𝑃 Σg (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↦ ((𝑁C𝑘) · (((𝑁𝑘) 𝐴) × (𝑘 𝑋))))))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ w3a 1031   = wceq 1475   ∈ wcel 1977   ↦ cmpt 4643  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  0cc0 9815   − cmin 10145  ℕ0cn0 11169  ...cfz 12197  Ccbc 12951  Basecbs 15695  +gcplusg 15768  .rcmulr 15769   Σg cgsu 15924  .gcmg 17363  CMndccmn 18016  mulGrpcmgp 18312  Ringcrg 18370  CRingccrg 18371  var1cv1 19367  Poly1cpl1 19368 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-inf2 8421  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-iin 4458  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-se 4998  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-isom 5813  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-of 6795  df-ofr 6796  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-supp 7183  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-2o 7448  df-oadd 7451  df-er 7629  df-map 7746  df-pm 7747  df-ixp 7795  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-fsupp 8159  df-oi 8298  df-card 8648  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-4 10958  df-5 10959  df-6 10960  df-7 10961  df-8 10962  df-9 10963  df-n0 11170  df-z 11255  df-dec 11370  df-uz 11564  df-rp 11709  df-fz 12198  df-fzo 12335  df-seq 12664  df-fac 12923  df-bc 12952  df-hash 12980  df-struct 15697  df-ndx 15698  df-slot 15699  df-base 15700  df-sets 15701  df-ress 15702  df-plusg 15781  df-mulr 15782  df-sca 15784  df-vsca 15785  df-tset 15787  df-ple 15788  df-0g 15925  df-gsum 15926  df-mre 16069  df-mrc 16070  df-acs 16072  df-mgm 17065  df-sgrp 17107  df-mnd 17118  df-mhm 17158  df-submnd 17159  df-grp 17248  df-minusg 17249  df-mulg 17364  df-subg 17414  df-ghm 17481  df-cntz 17573  df-cmn 18018  df-abl 18019  df-mgp 18313  df-ur 18325  df-srg 18329  df-ring 18372  df-cring 18373  df-subrg 18601  df-psr 19177  df-mvr 19178  df-mpl 19179  df-opsr 19181  df-psr1 19371  df-vr1 19372  df-ply1 19373 This theorem is referenced by:  lply1binomsc  19498
 Copyright terms: Public domain W3C validator