Theorem trirecip 11270

Description: The sum of the reciprocals of the triangle numbers converge to two. This is Metamath 100 proof #42. (Contributed by Scott Fenton, 23-Apr-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 22-May-2014.)

Assertion

Ref	Expression
trirecip	|- sum_ k e. NN ( 2 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) = 2

Proof of Theorem trirecip

Dummy variable n is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		2cnd 8793	. . . 4 |- ( k e. NN -> 2 e. CC )
2		peano2nn 8732	. . . . . 6 |- ( k e. NN -> ( k + 1 ) e. NN )
3		nnmulcl 8741	. . . . . 6 |- ( ( k e. NN /\ ( k + 1 ) e. NN ) -> ( k x. ( k + 1 ) ) e. NN )
4	2, 3	mpdan 417	. . . . 5 |- ( k e. NN -> ( k x. ( k + 1 ) ) e. NN )
5	4	nncnd 8734	. . . 4 |- ( k e. NN -> ( k x. ( k + 1 ) ) e. CC )
6	4	nnap0d 8766	. . . 4 |- ( k e. NN -> ( k x. ( k + 1 ) ) # 0 )
7	1, 5, 6	divrecapd 8553	. . 3 |- ( k e. NN -> ( 2 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) = ( 2 x. ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) ) )
8	7	sumeq2i 11133	. 2 |- sum_ k e. NN ( 2 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) = sum_ k e. NN ( 2 x. ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) )
9		nnuz 9361	. . . . 5 |- NN = ( ZZ>= ` 1 )
10		1zzd 9081	. . . . 5 |- ( T. -> 1 e. ZZ )
11		simpr 109	. . . . . 6 |- ( ( T. /\ k e. NN ) -> k e. NN )
12	4	adantl 275	. . . . . . 7 |- ( ( T. /\ k e. NN ) -> ( k x. ( k + 1 ) ) e. NN )
13	12	nnrecred 8767	. . . . . 6 |- ( ( T. /\ k e. NN ) -> ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) e. RR )
14		id 19	. . . . . . . . 9 |- ( n = k -> n = k )
15		oveq1 5781	. . . . . . . . 9 |- ( n = k -> ( n + 1 ) = ( k + 1 ) )
16	14, 15	oveq12d 5792	. . . . . . . 8 |- ( n = k -> ( n x. ( n + 1 ) ) = ( k x. ( k + 1 ) ) )
17	16	oveq2d 5790	. . . . . . 7 |- ( n = k -> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) = ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) )
18		eqid 2139	. . . . . . 7 |- ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) = ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) )
19	17, 18	fvmptg 5497	. . . . . 6 |- ( ( k e. NN /\ ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) e. RR ) -> ( ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ` k ) = ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) )
20	11, 13, 19	syl2anc 408	. . . . 5 |- ( ( T. /\ k e. NN ) -> ( ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ` k ) = ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) )
21	4	nnrecred 8767	. . . . . . 7 |- ( k e. NN -> ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) e. RR )
22	21	recnd 7794	. . . . . 6 |- ( k e. NN -> ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) e. CC )
23	22	adantl 275	. . . . 5 |- ( ( T. /\ k e. NN ) -> ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) e. CC )
24	18	trireciplem 11269	. . . . . . 7 |- seq 1 ( + , ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ) ~~> 1
25	24	a1i 9	. . . . . 6 |- ( T. -> seq 1 ( + , ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ) ~~> 1 )
26		climrel 11049	. . . . . . 7 |- Rel ~~>
27	26	releldmi 4778	. . . . . 6 |- ( seq 1 ( + , ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ) ~~> 1 -> seq 1 ( + , ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ) e. dom ~~> )
28	25, 27	syl 14	. . . . 5 |- ( T. -> seq 1 ( + , ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ) e. dom ~~> )
29		2cnd 8793	. . . . 5 |- ( T. -> 2 e. CC )
30	9, 10, 20, 23, 28, 29	isummulc2 11195	. . . 4 |- ( T. -> ( 2 x. sum_ k e. NN ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) ) = sum_ k e. NN ( 2 x. ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) ) )
31	9, 10, 20, 23, 25	isumclim 11190	. . . . 5 |- ( T. -> sum_ k e. NN ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) = 1 )
32	31	oveq2d 5790	. . . 4 |- ( T. -> ( 2 x. sum_ k e. NN ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) ) = ( 2 x. 1 ) )
33	30, 32	eqtr3d 2174	. . 3 |- ( T. -> sum_ k e. NN ( 2 x. ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) ) = ( 2 x. 1 ) )
34	33	mptru 1340	. 2 |- sum_ k e. NN ( 2 x. ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) ) = ( 2 x. 1 )
35		2t1e2 8873	. 2 |- ( 2 x. 1 ) = 2
36	8, 34, 35	3eqtri 2164	1 |- sum_ k e. NN ( 2 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) = 2

Syntax hints:   /\ wa 103   = wceq 1331   T. wtru 1332   e. wcel 1480   class class class wbr 3929   |-> cmpt 3989   dom cdm 4539   ` cfv 5123  (class class class)co 5774   CCcc 7618   RRcr 7619   1c1 7621   + caddc 7623   x. cmul 7625   / cdiv 8432   NNcn 8720   2c2 8771   seqcseq 10218   ~~> cli 11047   sum_csu 11122

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2121  ax-coll 4043  ax-sep 4046  ax-nul 4054  ax-pow 4098  ax-pr 4131  ax-un 4355  ax-setind 4452  ax-iinf 4502  ax-cnex 7711  ax-resscn 7712  ax-1cn 7713  ax-1re 7714  ax-icn 7715  ax-addcl 7716  ax-addrcl 7717  ax-mulcl 7718  ax-mulrcl 7719  ax-addcom 7720  ax-mulcom 7721  ax-addass 7722  ax-mulass 7723  ax-distr 7724  ax-i2m1 7725  ax-0lt1 7726  ax-1rid 7727  ax-0id 7728  ax-rnegex 7729  ax-precex 7730  ax-cnre 7731  ax-pre-ltirr 7732  ax-pre-ltwlin 7733  ax-pre-lttrn 7734  ax-pre-apti 7735  ax-pre-ltadd 7736  ax-pre-mulgt0 7737  ax-pre-mulext 7738  ax-arch 7739  ax-caucvg 7740

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 820  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2002  df-mo 2003  df-clab 2126  df-cleq 2132  df-clel 2135  df-nfc 2270  df-ne 2309  df-nel 2404  df-ral 2421  df-rex 2422  df-reu 2423  df-rmo 2424  df-rab 2425  df-v 2688  df-sbc 2910  df-csb 3004  df-dif 3073  df-un 3075  df-in 3077  df-ss 3084  df-nul 3364  df-if 3475  df-pw 3512  df-sn 3533  df-pr 3534  df-op 3536  df-uni 3737  df-int 3772  df-iun 3815  df-br 3930  df-opab 3990  df-mpt 3991  df-tr 4027  df-id 4215  df-po 4218  df-iso 4219  df-iord 4288  df-on 4290  df-ilim 4291  df-suc 4293  df-iom 4505  df-xp 4545  df-rel 4546  df-cnv 4547  df-co 4548  df-dm 4549  df-rn 4550  df-res 4551  df-ima 4552  df-iota 5088  df-fun 5125  df-fn 5126  df-f 5127  df-f1 5128  df-fo 5129  df-f1o 5130  df-fv 5131  df-isom 5132  df-riota 5730  df-ov 5777  df-oprab 5778  df-mpo 5779  df-1st 6038  df-2nd 6039  df-recs 6202  df-irdg 6267  df-frec 6288  df-1o 6313  df-oadd 6317  df-er 6429  df-en 6635  df-dom 6636  df-fin 6637  df-pnf 7802  df-mnf 7803  df-xr 7804  df-ltxr 7805  df-le 7806  df-sub 7935  df-neg 7936  df-reap 8337  df-ap 8344  df-div 8433  df-inn 8721  df-2 8779  df-3 8780  df-4 8781  df-n0 8978  df-z 9055  df-uz 9327  df-q 9412  df-rp 9442  df-fz 9791  df-fzo 9920  df-seqfrec 10219  df-exp 10293  df-ihash 10522  df-shft 10587  df-cj 10614  df-re 10615  df-im 10616  df-rsqrt 10770  df-abs 10771  df-clim 11048  df-sumdc 11123

This theorem is referenced by: (None)