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Theorem eirrlem 12444
Description: Lemma for eirr 12445. (Contributed by Paul Chapman, 9-Feb-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 29-Apr-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
eirr.1  |-  F  =  ( n  e.  NN0  |->  ( 1  /  ( ! `  n )
) )
eirr.2  |-  ( ph  ->  P  e.  ZZ )
eirr.3  |-  ( ph  ->  Q  e.  NN )
eirr.4  |-  ( ph  ->  _e  =  ( P  /  Q ) )
Assertion
Ref Expression
eirrlem  |-  -.  ph
Distinct variable group:    Q, n
Allowed substitution hints:    ph( n)    P( n)    F( n)

Proof of Theorem eirrlem
StepHypRef Expression
1 esum 12324 . . . . . . . . . 10  |-  _e  =  sum_ k  e.  NN0  (
1  /  ( ! `
 k ) )
2 fveq2 5458 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  =  k  ->  ( ! `  n )  =  ( ! `  k ) )
32oveq2d 5808 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  =  k  ->  (
1  /  ( ! `
 n ) )  =  ( 1  / 
( ! `  k
) ) )
4 eirr.1 . . . . . . . . . . . 12  |-  F  =  ( n  e.  NN0  |->  ( 1  /  ( ! `  n )
) )
5 ovex 5817 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 1  /  ( ! `  k ) )  e. 
_V
63, 4, 5fvmpt 5536 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( F `
 k )  =  ( 1  /  ( ! `  k )
) )
76sumeq2i 12137 . . . . . . . . . 10  |-  sum_ k  e.  NN0  ( F `  k )  =  sum_ k  e.  NN0  ( 1  /  ( ! `  k ) )
81, 7eqtr4i 2281 . . . . . . . . 9  |-  _e  =  sum_ k  e.  NN0  ( F `  k )
9 nn0uz 10229 . . . . . . . . . 10  |-  NN0  =  ( ZZ>= `  0 )
10 eqid 2258 . . . . . . . . . 10  |-  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) )  =  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) )
11 eirr.3 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  Q  e.  NN )
1211peano2nnd 9731 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( Q  +  1 )  e.  NN )
1312nnnn0d 9985 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q  +  1 )  e.  NN0 )
14 eqidd 2259 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( F `  k )  =  ( F `  k ) )
15 nn0z 10013 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( n  e.  NN0  ->  n  e.  ZZ )
16 1exp 11097 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
1 ^ n )  =  1 )
1715, 16syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( n  e.  NN0  ->  ( 1 ^ n )  =  1 )
1817oveq1d 5807 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( n  e.  NN0  ->  ( ( 1 ^ n )  /  ( ! `  n ) )  =  ( 1  /  ( ! `  n )
) )
1918mpteq2ia 4076 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1 ^ n )  /  ( ! `  n ) ) )  =  ( n  e. 
NN0  |->  ( 1  / 
( ! `  n
) ) )
204, 19eqtr4i 2281 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F  =  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1 ^ n )  /  ( ! `  n )
) )
2120eftval 12320 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( F `
 k )  =  ( ( 1 ^ k )  /  ( ! `  k )
) )
2221adantl 454 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( F `  k )  =  ( ( 1 ^ k
)  /  ( ! `
 k ) ) )
23 ax-1cn 8763 . . . . . . . . . . . . 13  |-  1  e.  CC
2423a1i 12 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  1  e.  CC )
25 eftcl 12317 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( 1 ^ k )  /  ( ! `  k )
)  e.  CC )
2624, 25sylan 459 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( (
1 ^ k )  /  ( ! `  k ) )  e.  CC )
2722, 26eqeltrd 2332 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( F `  k )  e.  CC )
2820efcllem 12321 . . . . . . . . . . 11  |-  ( 1  e.  CC  ->  seq  0 (  +  ,  F )  e.  dom  ~~>  )
2924, 28syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  seq  0 (  +  ,  F )  e. 
dom 
~~>  )
309, 10, 13, 14, 27, 29isumsplit 12261 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  NN0  ( F `  k )  =  ( sum_ k  e.  ( 0 ... (
( Q  +  1 )  -  1 ) ) ( F `  k )  +  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) ) )
318, 30syl5eq 2302 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  _e  =  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( ( Q  +  1 )  - 
1 ) ) ( F `  k )  +  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) ) )
3211nncnd 9730 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  Q  e.  CC )
33 pncan 9025 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( Q  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( Q  + 
1 )  -  1 )  =  Q )
3432, 23, 33sylancl 646 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  -  1 )  =  Q )
3534oveq2d 5808 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 0 ... (
( Q  +  1 )  -  1 ) )  =  ( 0 ... Q ) )
3635sumeq1d 12139 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 0 ... ( ( Q  +  1 )  -  1 ) ) ( F `  k
)  =  sum_ k  e.  ( 0 ... Q
) ( F `  k ) )
3736oveq1d 5807 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( ( Q  +  1 )  -  1 ) ) ( F `  k
)  +  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1 ) ) ( F `  k
) )  =  (
sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k
)  +  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1 ) ) ( F `  k
) ) )
3831, 37eqtrd 2290 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  _e  =  ( sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k )  +  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) ) )
3938oveq1d 5807 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( _e  -  sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k ) )  =  ( (
sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k
)  +  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1 ) ) ( F `  k
) )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k ) ) )
40 fzfid 11001 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( 0 ... Q
)  e.  Fin )
41 elfznn0 10788 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  ( 0 ... Q )  ->  k  e.  NN0 )
4241, 27sylan2 462 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  ( F `  k )  e.  CC )
4340, 42fsumcl 12171 . . . . . . 7  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k
)  e.  CC )
446adantl 454 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( F `  k )  =  ( 1  /  ( ! `
 k ) ) )
45 faccl 11264 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ! `
 k )  e.  NN )
4645adantl 454 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( ! `  k )  e.  NN )
4746nnrpd 10356 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( ! `  k )  e.  RR+ )
4847rpreccld 10367 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( 1  /  ( ! `  k ) )  e.  RR+ )
4944, 48eqeltrd 2332 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( F `  k )  e.  RR+ )
509, 10, 13, 14, 49, 29isumrpcl 12264 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  e.  RR+ )
5150rpred 10357 . . . . . . . 8  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  e.  RR )
5251recnd 8829 . . . . . . 7  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  e.  CC )
5343, 52pncan2d 9127 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( sum_ k  e.  ( 0 ... Q
) ( F `  k )  +  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) )  -  sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k
) )  =  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) )
5439, 53eqtrd 2290 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( _e  -  sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k ) )  =  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1 ) ) ( F `  k
) )
5554oveq2d 5808 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  (
_e  -  sum_ k  e.  ( 0 ... Q
) ( F `  k ) ) )  =  ( ( ! `
 Q )  x. 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) ) )
5611nnnn0d 9985 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  Q  e.  NN0 )
57 faccl 11264 . . . . . . 7  |-  ( Q  e.  NN0  ->  ( ! `
 Q )  e.  NN )
5856, 57syl 17 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ! `  Q
)  e.  NN )
5958nncnd 9730 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ! `  Q
)  e.  CC )
60 ere 12332 . . . . . . 7  |-  _e  e.  RR
6160recni 8817 . . . . . 6  |-  _e  e.  CC
6261a1i 12 . . . . 5  |-  ( ph  ->  _e  e.  CC )
6359, 62, 43subdid 9203 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  (
_e  -  sum_ k  e.  ( 0 ... Q
) ( F `  k ) ) )  =  ( ( ( ! `  Q )  x.  _e )  -  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k ) ) ) )
6455, 63eqtr3d 2292 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) )  =  ( ( ( ! `  Q )  x.  _e )  -  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k ) ) ) )
65 eirr.4 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  _e  =  ( P  /  Q ) )
6665oveq2d 5808 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  _e )  =  ( ( ! `  Q )  x.  ( P  /  Q
) ) )
67 eirr.2 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  P  e.  ZZ )
6867zcnd 10085 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  CC )
6911nnne0d 9758 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  Q  =/=  0 )
7059, 68, 32, 69div12d 9540 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  ( P  /  Q ) )  =  ( P  x.  ( ( ! `  Q )  /  Q
) ) )
7166, 70eqtrd 2290 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  _e )  =  ( P  x.  ( ( ! `  Q )  /  Q
) ) )
7211nnred 9729 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  Q  e.  RR )
7372leidd 9307 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  Q  <_  Q )
74 facdiv 11266 . . . . . . . 8  |-  ( ( Q  e.  NN0  /\  Q  e.  NN  /\  Q  <_  Q )  ->  (
( ! `  Q
)  /  Q )  e.  NN )
7556, 11, 73, 74syl3anc 1187 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  /  Q
)  e.  NN )
7675nnzd 10083 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  /  Q
)  e.  ZZ )
7767, 76zmulcld 10090 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( P  x.  (
( ! `  Q
)  /  Q ) )  e.  ZZ )
7871, 77eqeltrd 2332 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  _e )  e.  ZZ )
7940, 59, 42fsummulc2 12211 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k ) )  =  sum_ k  e.  ( 0 ... Q
) ( ( ! `
 Q )  x.  ( F `  k
) ) )
8041adantl 454 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  k  e.  NN0 )
8180, 6syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  ( F `  k )  =  ( 1  / 
( ! `  k
) ) )
8281oveq2d 5808 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  (
( ! `  Q
)  x.  ( F `
 k ) )  =  ( ( ! `
 Q )  x.  ( 1  /  ( ! `  k )
) ) )
8359adantr 453 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  ( ! `  Q )  e.  CC )
8441, 46sylan2 462 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  ( ! `  k )  e.  NN )
8584nncnd 9730 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  ( ! `  k )  e.  CC )
86 facne0 11265 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ! `
 k )  =/=  0 )
8780, 86syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  ( ! `  k )  =/=  0 )
8883, 85, 87divrecd 9507 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  (
( ! `  Q
)  /  ( ! `
 k ) )  =  ( ( ! `
 Q )  x.  ( 1  /  ( ! `  k )
) ) )
8982, 88eqtr4d 2293 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  (
( ! `  Q
)  x.  ( F `
 k ) )  =  ( ( ! `
 Q )  / 
( ! `  k
) ) )
90 permnn 11302 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  ( 0 ... Q )  ->  (
( ! `  Q
)  /  ( ! `
 k ) )  e.  NN )
9190adantl 454 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  (
( ! `  Q
)  /  ( ! `
 k ) )  e.  NN )
9289, 91eqeltrd 2332 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  (
( ! `  Q
)  x.  ( F `
 k ) )  e.  NN )
9392nnzd 10083 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  (
( ! `  Q
)  x.  ( F `
 k ) )  e.  ZZ )
9440, 93fsumzcl 12173 . . . . 5  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( ( ! `  Q )  x.  ( F `  k )
)  e.  ZZ )
9579, 94eqeltrd 2332 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k ) )  e.  ZZ )
9678, 95zsubcld 10089 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ( ! `
 Q )  x.  _e )  -  (
( ! `  Q
)  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... Q
) ( F `  k ) ) )  e.  ZZ )
9764, 96eqeltrd 2332 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) )  e.  ZZ )
98 0z 10002 . . . 4  |-  0  e.  ZZ
9998a1i 12 . . 3  |-  ( ph  ->  0  e.  ZZ )
10058nnrpd 10356 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ! `  Q
)  e.  RR+ )
101100, 50rpmulcld 10373 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) )  e.  RR+ )
102101rpgt0d 10360 . . 3  |-  ( ph  ->  0  <  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) ) )
10312peano2nnd 9731 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  1 )  e.  NN )
104103nnred 9729 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  1 )  e.  RR )
105 faccl 11264 . . . . . . . . 9  |-  ( ( Q  +  1 )  e.  NN0  ->  ( ! `
 ( Q  + 
1 ) )  e.  NN )
10613, 105syl 17 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ! `  ( Q  +  1 ) )  e.  NN )
107106, 12nnmulcld 9761 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  ( Q  +  1
) )  x.  ( Q  +  1 ) )  e.  NN )
108104, 107nndivred 9762 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  /  (
( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) ) )  e.  RR )
10958nnrecred 9759 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( 1  /  ( ! `  Q )
)  e.  RR )
110 abs1 11747 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( abs `  1 )  =  1
111110oveq1i 5802 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( abs `  1 ) ^ n )  =  ( 1 ^ n
)
112111oveq1i 5802 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( abs `  1
) ^ n )  /  ( ! `  n ) )  =  ( ( 1 ^ n )  /  ( ! `  n )
)
113112mpteq2i 4077 . . . . . . . . 9  |-  ( n  e.  NN0  |->  ( ( ( abs `  1
) ^ n )  /  ( ! `  n ) ) )  =  ( n  e. 
NN0  |->  ( ( 1 ^ n )  / 
( ! `  n
) ) )
11420, 113eqtr4i 2281 . . . . . . . 8  |-  F  =  ( n  e.  NN0  |->  ( ( ( abs `  1 ) ^
n )  /  ( ! `  n )
) )
115 eqid 2258 . . . . . . . 8  |-  ( n  e.  NN0  |->  ( ( ( ( abs `  1
) ^ ( Q  +  1 ) )  /  ( ! `  ( Q  +  1
) ) )  x.  ( ( 1  / 
( ( Q  + 
1 )  +  1 ) ) ^ n
) ) )  =  ( n  e.  NN0  |->  ( ( ( ( abs `  1 ) ^ ( Q  + 
1 ) )  / 
( ! `  ( Q  +  1 ) ) )  x.  (
( 1  /  (
( Q  +  1 )  +  1 ) ) ^ n ) ) )
116 1le1 9364 . . . . . . . . . 10  |-  1  <_  1
117110, 116eqbrtri 4016 . . . . . . . . 9  |-  ( abs `  1 )  <_ 
1
118117a1i 12 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( abs `  1
)  <_  1 )
11920, 114, 115, 12, 24, 118eftlub 12351 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( abs `  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) )  <_  ( ( ( abs `  1 ) ^ ( Q  + 
1 ) )  x.  ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  /  (
( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) ) ) ) )
12050rprege0d 10364 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  e.  RR  /\  0  <_ 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) ) )
121 absid 11746 . . . . . . . 8  |-  ( (
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  e.  RR  /\  0  <_ 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) )  ->  ( abs ` 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) )  =  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1 ) ) ( F `  k
) )
122120, 121syl 17 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( abs `  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) )  =  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) )
123110oveq1i 5802 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( abs `  1 ) ^ ( Q  + 
1 ) )  =  ( 1 ^ ( Q  +  1 ) )
12412nnzd 10083 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( Q  +  1 )  e.  ZZ )
125 1exp 11097 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( Q  +  1 )  e.  ZZ  ->  (
1 ^ ( Q  +  1 ) )  =  1 )
126124, 125syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 1 ^ ( Q  +  1 ) )  =  1 )
127123, 126syl5eq 2302 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  1
) ^ ( Q  +  1 ) )  =  1 )
128127oveq1d 5807 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( abs `  1 ) ^
( Q  +  1 ) )  x.  (
( ( Q  + 
1 )  +  1 )  /  ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  + 
1 ) ) ) )  =  ( 1  x.  ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  / 
( ( ! `  ( Q  +  1
) )  x.  ( Q  +  1 ) ) ) ) )
129108recnd 8829 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  /  (
( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) ) )  e.  CC )
130129mulid2d 8821 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( 1  x.  (
( ( Q  + 
1 )  +  1 )  /  ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  + 
1 ) ) ) )  =  ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  /  ( ( ! `
 ( Q  + 
1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) ) ) )
131128, 130eqtrd 2290 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( abs `  1 ) ^
( Q  +  1 ) )  x.  (
( ( Q  + 
1 )  +  1 )  /  ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  + 
1 ) ) ) )  =  ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  /  ( ( ! `
 ( Q  + 
1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) ) ) )
132119, 122, 1313brtr3d 4026 . . . . . 6  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  <_  ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  / 
( ( ! `  ( Q  +  1
) )  x.  ( Q  +  1 ) ) ) )
13312nnred 9729 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q  +  1 )  e.  RR )
134133, 133readdcld 8830 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  ( Q  +  1 ) )  e.  RR )
135133, 133remulcld 8831 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  x.  ( Q  +  1 ) )  e.  RR )
136 1re 8805 . . . . . . . . . . 11  |-  1  e.  RR
137136a1i 12 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  1  e.  RR )
13811nnge1d 9756 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  1  <_  Q )
139 1nn 9725 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  e.  NN
140 nnleltp1 10038 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( 1  e.  NN  /\  Q  e.  NN )  ->  ( 1  <_  Q  <->  1  <  ( Q  + 
1 ) ) )
141139, 11, 140sylancr 647 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( 1  <_  Q  <->  1  <  ( Q  + 
1 ) ) )
142138, 141mpbid 203 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  1  <  ( Q  +  1 ) )
143137, 133, 133, 142ltadd2dd 8943 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  1 )  <  ( ( Q  +  1 )  +  ( Q  + 
1 ) ) )
14412nncnd 9730 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( Q  +  1 )  e.  CC )
1451442timesd 9921 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  ( Q  +  1 ) )  =  ( ( Q  +  1 )  +  ( Q  + 
1 ) ) )
146 df-2 9772 . . . . . . . . . . . 12  |-  2  =  ( 1  +  1 )
147137, 72, 137, 138leadd1dd 9354 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( 1  +  1 )  <_  ( Q  +  1 ) )
148146, 147syl5eqbr 4030 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  2  <_  ( Q  +  1 ) )
149 2re 9783 . . . . . . . . . . . . 13  |-  2  e.  RR
150149a1i 12 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  2  e.  RR )
15112nngt0d 9757 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  0  <  ( Q  +  1 ) )
152 lemul1 9576 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( 2  e.  RR  /\  ( Q  +  1
)  e.  RR  /\  ( ( Q  + 
1 )  e.  RR  /\  0  <  ( Q  +  1 ) ) )  ->  ( 2  <_  ( Q  + 
1 )  <->  ( 2  x.  ( Q  + 
1 ) )  <_ 
( ( Q  + 
1 )  x.  ( Q  +  1 ) ) ) )
153150, 133, 133, 151, 152syl112anc 1191 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( 2  <_  ( Q  +  1 )  <-> 
( 2  x.  ( Q  +  1 ) )  <_  ( ( Q  +  1 )  x.  ( Q  + 
1 ) ) ) )
154148, 153mpbid 203 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  ( Q  +  1 ) )  <_  ( ( Q  +  1 )  x.  ( Q  + 
1 ) ) )
155145, 154eqbrtrrd 4019 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  ( Q  +  1 ) )  <_  ( ( Q  +  1 )  x.  ( Q  + 
1 ) ) )
156104, 134, 135, 143, 155ltletrd 8944 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  1 )  <  ( ( Q  +  1 )  x.  ( Q  + 
1 ) ) )
157 facp1 11259 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( Q  e.  NN0  ->  ( ! `
 ( Q  + 
1 ) )  =  ( ( ! `  Q )  x.  ( Q  +  1 ) ) )
15856, 157syl 17 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ! `  ( Q  +  1 ) )  =  ( ( ! `  Q )  x.  ( Q  + 
1 ) ) )
159158oveq1d 5807 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  ( Q  +  1
) )  /  ( ! `  Q )
)  =  ( ( ( ! `  Q
)  x.  ( Q  +  1 ) )  /  ( ! `  Q ) ) )
160106nncnd 9730 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ! `  ( Q  +  1 ) )  e.  CC )
16158nnne0d 9758 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ! `  Q
)  =/=  0 )
162160, 59, 161divrecd 9507 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  ( Q  +  1
) )  /  ( ! `  Q )
)  =  ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) ) )
163144, 59, 161divcan3d 9509 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( ( ! `
 Q )  x.  ( Q  +  1 ) )  /  ( ! `  Q )
)  =  ( Q  +  1 ) )
164159, 162, 1633eqtr3rd 2299 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q  +  1 )  =  ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) ) )
165164oveq1d 5807 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  x.  ( Q  +  1 ) )  =  ( ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  /  ( ! `  Q ) ) )  x.  ( Q  + 
1 ) ) )
166109recnd 8829 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 1  /  ( ! `  Q )
)  e.  CC )
167160, 166, 144mul32d 8990 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( ! `
 ( Q  + 
1 ) )  x.  ( 1  /  ( ! `  Q )
) )  x.  ( Q  +  1 ) )  =  ( ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) ) )
168165, 167eqtrd 2290 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  x.  ( Q  +  1 ) )  =  ( ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) ) )
169156, 168breqtrd 4021 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  1 )  <  ( ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) ) )
170107nnred 9729 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  ( Q  +  1
) )  x.  ( Q  +  1 ) )  e.  RR )
171107nngt0d 9757 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  0  <  ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  + 
1 ) ) )
172 ltdivmul 9596 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( Q  + 
1 )  +  1 )  e.  RR  /\  ( 1  /  ( ! `  Q )
)  e.  RR  /\  ( ( ( ! `
 ( Q  + 
1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) )  e.  RR  /\  0  <  ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  + 
1 ) ) ) )  ->  ( (
( ( Q  + 
1 )  +  1 )  /  ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  + 
1 ) ) )  <  ( 1  / 
( ! `  Q
) )  <->  ( ( Q  +  1 )  +  1 )  < 
( ( ( ! `
 ( Q  + 
1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) )  x.  (
1  /  ( ! `
 Q ) ) ) ) )
173104, 109, 170, 171, 172syl112anc 1191 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  / 
( ( ! `  ( Q  +  1
) )  x.  ( Q  +  1 ) ) )  <  (
1  /  ( ! `
 Q ) )  <-> 
( ( Q  + 
1 )  +  1 )  <  ( ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) ) ) )
174169, 173mpbird 225 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  /  (
( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) ) )  <  ( 1  /  ( ! `  Q ) ) )
17551, 108, 109, 132, 174lelttrd 8942 . . . . 5  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  <  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) )
17651, 137, 100ltmuldiv2d 10401 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ( ! `
 Q )  x. 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) )  <  1  <->  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k )  < 
( 1  /  ( ! `  Q )
) ) )
177175, 176mpbird 225 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) )  <  1 )
178 0p1e1 9807 . . . 4  |-  ( 0  +  1 )  =  1
179177, 178syl6breqr 4037 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) )  <  ( 0  +  1 ) )
180 btwnnz 10055 . . 3  |-  ( ( 0  e.  ZZ  /\  0  <  ( ( ! `
 Q )  x. 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) )  /\  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) )  <  ( 0  +  1 ) )  ->  -.  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) )  e.  ZZ )
18199, 102, 179, 180syl3anc 1187 . 2  |-  ( ph  ->  -.  ( ( ! `
 Q )  x. 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) )  e.  ZZ )
18297, 181pm2.65i 167 1  |-  -.  ph
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 5    -> wi 6    <-> wb 178    /\ wa 360    = wceq 1619    e. wcel 1621    =/= wne 2421   class class class wbr 3997    e. cmpt 4051   dom cdm 4661   ` cfv 4673  (class class class)co 5792   CCcc 8703   RRcr 8704   0cc0 8705   1c1 8706    + caddc 8708    x. cmul 8710    < clt 8835    <_ cle 8836    - cmin 9005    / cdiv 9391   NNcn 9714   2c2 9763   NN0cn0 9932   ZZcz 9991   ZZ>=cuz 10197   RR+crp 10321   ...cfz 10748    seq cseq 11012   ^cexp 11070   !cfa 11254   abscabs 11684    ~~> cli 11923   sum_csu 12123   _eceu 12306
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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 1927  ax-ext 2239  ax-rep 4105  ax-sep 4115  ax-nul 4123  ax-pow 4160  ax-pr 4186  ax-un 4484  ax-inf2 7310  ax-cnex 8761  ax-resscn 8762  ax-1cn 8763  ax-icn 8764  ax-addcl 8765  ax-addrcl 8766  ax-mulcl 8767  ax-mulrcl 8768  ax-mulcom 8769  ax-addass 8770  ax-mulass 8771  ax-distr 8772  ax-i2m1 8773  ax-1ne0 8774  ax-1rid 8775  ax-rnegex 8776  ax-rrecex 8777  ax-cnre 8778  ax-pre-lttri 8779  ax-pre-lttrn 8780  ax-pre-ltadd 8781  ax-pre-mulgt0 8782  ax-pre-sup 8783  ax-addf 8784  ax-mulf 8785
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 1884  df-eu 2122  df-mo 2123  df-clab 2245  df-cleq 2251  df-clel 2254  df-nfc 2383  df-ne 2423  df-nel 2424  df-ral 2523  df-rex 2524  df-reu 2525  df-rmo 2526  df-rab 2527  df-v 2765  df-sbc 2967  df-csb 3057  df-dif 3130  df-un 3132  df-in 3134  df-ss 3141  df-pss 3143  df-nul 3431  df-if 3540  df-pw 3601  df-sn 3620  df-pr 3621  df-tp 3622  df-op 3623  df-uni 3802  df-int 3837  df-iun 3881  df-br 3998  df-opab 4052  df-mpt 4053  df-tr 4088  df-eprel 4277  df-id 4281  df-po 4286  df-so 4287  df-fr 4324  df-se 4325  df-we 4326  df-ord 4367  df-on 4368  df-lim 4369  df-suc 4370  df-om 4629  df-xp 4675  df-rel 4676  df-cnv 4677  df-co 4678  df-dm 4679  df-rn 4680  df-res 4681  df-ima 4682  df-fun 4683  df-fn 4684  df-f 4685  df-f1 4686  df-fo 4687  df-f1o 4688  df-fv 4689  df-isom 4690  df-ov 5795  df-oprab 5796  df-mpt2 5797  df-1st 6056  df-2nd 6057  df-iota 6225  df-riota 6272  df-recs 6356  df-rdg 6391  df-1o 6447  df-oadd 6451  df-er 6628  df-pm 6743  df-en 6832  df-dom 6833  df-sdom 6834  df-fin 6835  df-sup 7162  df-oi 7193  df-card 7540  df-pnf 8837  df-mnf 8838  df-xr 8839  df-ltxr 8840  df-le 8841  df-sub 9007  df-neg 9008  df-div 9392  df-n 9715  df-2 9772  df-3 9773  df-n0 9933  df-z 9992  df-uz 10198  df-rp 10322  df-ico 10628  df-fz 10749  df-fzo 10837  df-fl 10891  df-seq 11013  df-exp 11071  df-fac 11255  df-bc 11282  df-hash 11304  df-shft 11527  df-cj 11549  df-re 11550  df-im 11551  df-sqr 11685  df-abs 11686  df-limsup 11910  df-clim 11927  df-rlim 11928  df-sum 12124  df-ef 12311  df-e 12312
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