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Theorem eirrlem 12356
Description: Lemma for eirr 12357. (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 12236 . . . . . . . . . 10  |-  _e  =  sum_ k  e.  NN0  (
1  /  ( ! `
 k ) )
2 fveq2 5377 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  =  k  ->  ( ! `  n )  =  ( ! `  k ) )
32oveq2d 5726 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  =  k  ->  (
1  /  ( ! `
 n ) )  =  ( 1  / 
( ! `  k
) ) )
4 eirr.1 . . . . . . . . . . . 12  |-  F  =  ( n  e.  NN0  |->  ( 1  /  ( ! `  n )
) )
5 ovex 5735 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 1  /  ( ! `  k ) )  e. 
_V
63, 4, 5fvmpt 5454 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( F `
 k )  =  ( 1  /  ( ! `  k )
) )
76sumeq2i 12049 . . . . . . . . . 10  |-  sum_ k  e.  NN0  ( F `  k )  =  sum_ k  e.  NN0  ( 1  /  ( ! `  k ) )
81, 7eqtr4i 2276 . . . . . . . . 9  |-  _e  =  sum_ k  e.  NN0  ( F `  k )
9 nn0uz 10141 . . . . . . . . . 10  |-  NN0  =  ( ZZ>= `  0 )
10 eqid 2253 . . . . . . . . . 10  |-  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) )  =  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) )
11 eirr.3 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  Q  e.  NN )
1211peano2nnd 9643 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( Q  +  1 )  e.  NN )
1312nnnn0d 9897 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q  +  1 )  e.  NN0 )
14 eqidd 2254 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( F `  k )  =  ( F `  k ) )
15 nn0z 9925 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( n  e.  NN0  ->  n  e.  ZZ )
16 1exp 11009 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
1 ^ n )  =  1 )
1715, 16syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( n  e.  NN0  ->  ( 1 ^ n )  =  1 )
1817oveq1d 5725 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( n  e.  NN0  ->  ( ( 1 ^ n )  /  ( ! `  n ) )  =  ( 1  /  ( ! `  n )
) )
1918mpteq2ia 3999 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1 ^ n )  /  ( ! `  n ) ) )  =  ( n  e. 
NN0  |->  ( 1  / 
( ! `  n
) ) )
204, 19eqtr4i 2276 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F  =  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1 ^ n )  /  ( ! `  n )
) )
2120eftval 12232 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( F `
 k )  =  ( ( 1 ^ k )  /  ( ! `  k )
) )
2221adantl 454 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( F `  k )  =  ( ( 1 ^ k
)  /  ( ! `
 k ) ) )
23 ax-1cn 8675 . . . . . . . . . . . . 13  |-  1  e.  CC
2423a1i 12 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  1  e.  CC )
25 eftcl 12229 . . . . . . . . . . . 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 2327 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( F `  k )  e.  CC )
2820efcllem 12233 . . . . . . . . . . 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 12173 . . . . . . . . 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 2297 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  _e  =  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( ( Q  +  1 )  - 
1 ) ) ( F `  k )  +  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) ) )
3211nncnd 9642 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  Q  e.  CC )
33 pncan 8937 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( Q  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( Q  + 
1 )  -  1 )  =  Q )
3432, 23, 33sylancl 646 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  -  1 )  =  Q )
3534oveq2d 5726 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 0 ... (
( Q  +  1 )  -  1 ) )  =  ( 0 ... Q ) )
3635sumeq1d 12051 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 0 ... ( ( Q  +  1 )  -  1 ) ) ( F `  k
)  =  sum_ k  e.  ( 0 ... Q
) ( F `  k ) )
3736oveq1d 5725 . . . . . . . 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 2285 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  _e  =  ( sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k )  +  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) ) )
3938oveq1d 5725 . . . . . 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 10913 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( 0 ... Q
)  e.  Fin )
41 elfznn0 10700 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  ( 0 ... Q )  ->  k  e.  NN0 )
4241, 27sylan2 462 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  ( F `  k )  e.  CC )
4340, 42fsumcl 12083 . . . . . . 7  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k
)  e.  CC )
446adantl 454 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( F `  k )  =  ( 1  /  ( ! `
 k ) ) )
45 faccl 11176 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ! `
 k )  e.  NN )
4645adantl 454 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( ! `  k )  e.  NN )
4746nnrpd 10268 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( ! `  k )  e.  RR+ )
4847rpreccld 10279 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( 1  /  ( ! `  k ) )  e.  RR+ )
4944, 48eqeltrd 2327 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( F `  k )  e.  RR+ )
509, 10, 13, 14, 49, 29isumrpcl 12176 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  e.  RR+ )
5150rpred 10269 . . . . . . . 8  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  e.  RR )
5251recnd 8741 . . . . . . 7  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  e.  CC )
5343, 52pncan2d 9039 . . . . . 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 2285 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( _e  -  sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k ) )  =  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1 ) ) ( F `  k
) )
5554oveq2d 5726 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  (
_e  -  sum_ k  e.  ( 0 ... Q
) ( F `  k ) ) )  =  ( ( ! `
 Q )  x. 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) ) )
5611nnnn0d 9897 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  Q  e.  NN0 )
57 faccl 11176 . . . . . . 7  |-  ( Q  e.  NN0  ->  ( ! `
 Q )  e.  NN )
5856, 57syl 17 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ! `  Q
)  e.  NN )
5958nncnd 9642 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ! `  Q
)  e.  CC )
60 ere 12244 . . . . . . 7  |-  _e  e.  RR
6160recni 8729 . . . . . 6  |-  _e  e.  CC
6261a1i 12 . . . . 5  |-  ( ph  ->  _e  e.  CC )
6359, 62, 43subdid 9115 . . . 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 2287 . . 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 5726 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  _e )  =  ( ( ! `  Q )  x.  ( P  /  Q
) ) )
67 eirr.2 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  P  e.  ZZ )
6867zcnd 9997 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  CC )
6911nnne0d 9670 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  Q  =/=  0 )
7059, 68, 32, 69div12d 9452 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  ( P  /  Q ) )  =  ( P  x.  ( ( ! `  Q )  /  Q
) ) )
7166, 70eqtrd 2285 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  _e )  =  ( P  x.  ( ( ! `  Q )  /  Q
) ) )
7211nnred 9641 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  Q  e.  RR )
7372leidd 9219 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  Q  <_  Q )
74 facdiv 11178 . . . . . . . 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 9995 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  /  Q
)  e.  ZZ )
7767, 76zmulcld 10002 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( P  x.  (
( ! `  Q
)  /  Q ) )  e.  ZZ )
7871, 77eqeltrd 2327 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  _e )  e.  ZZ )
7940, 59, 42fsummulc2 12123 . . . . 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 5726 . . . . . . . . 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 9642 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  ( ! `  k )  e.  CC )
86 facne0 11177 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ! `
 k )  =/=  0 )
8780, 86syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  ( ! `  k )  =/=  0 )
8883, 85, 87divrecd 9419 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  (
( ! `  Q
)  /  ( ! `
 k ) )  =  ( ( ! `
 Q )  x.  ( 1  /  ( ! `  k )
) ) )
8982, 88eqtr4d 2288 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  (
( ! `  Q
)  x.  ( F `
 k ) )  =  ( ( ! `
 Q )  / 
( ! `  k
) ) )
90 permnn 11214 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  ( 0 ... Q )  ->  (
( ! `  Q
)  /  ( ! `
 k ) )  e.  NN )
9190adantl 454 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  (
( ! `  Q
)  /  ( ! `
 k ) )  e.  NN )
9289, 91eqeltrd 2327 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  (
( ! `  Q
)  x.  ( F `
 k ) )  e.  NN )
9392nnzd 9995 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... Q
) )  ->  (
( ! `  Q
)  x.  ( F `
 k ) )  e.  ZZ )
9440, 93fsumzcl 12085 . . . . 5  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( ( ! `  Q )  x.  ( F `  k )
)  e.  ZZ )
9579, 94eqeltrd 2327 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... Q ) ( F `  k ) )  e.  ZZ )
9678, 95zsubcld 10001 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ( ! `
 Q )  x.  _e )  -  (
( ! `  Q
)  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... Q
) ( F `  k ) ) )  e.  ZZ )
9764, 96eqeltrd 2327 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) )  e.  ZZ )
98 0z 9914 . . . 4  |-  0  e.  ZZ
9998a1i 12 . . 3  |-  ( ph  ->  0  e.  ZZ )
10058nnrpd 10268 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ! `  Q
)  e.  RR+ )
101100, 50rpmulcld 10285 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) )  e.  RR+ )
102101rpgt0d 10272 . . 3  |-  ( ph  ->  0  <  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) ) )
10312peano2nnd 9643 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  1 )  e.  NN )
104103nnred 9641 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  1 )  e.  RR )
105 faccl 11176 . . . . . . . . 9  |-  ( ( Q  +  1 )  e.  NN0  ->  ( ! `
 ( Q  + 
1 ) )  e.  NN )
10613, 105syl 17 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ! `  ( Q  +  1 ) )  e.  NN )
107106, 12nnmulcld 9673 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  ( Q  +  1
) )  x.  ( Q  +  1 ) )  e.  NN )
108104, 107nndivred 9674 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  /  (
( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) ) )  e.  RR )
10958nnrecred 9671 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( 1  /  ( ! `  Q )
)  e.  RR )
110 abs1 11659 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( abs `  1 )  =  1
111110oveq1i 5720 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( abs `  1 ) ^ n )  =  ( 1 ^ n
)
112111oveq1i 5720 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( abs `  1
) ^ n )  /  ( ! `  n ) )  =  ( ( 1 ^ n )  /  ( ! `  n )
)
113112mpteq2i 4000 . . . . . . . . 9  |-  ( n  e.  NN0  |->  ( ( ( abs `  1
) ^ n )  /  ( ! `  n ) ) )  =  ( n  e. 
NN0  |->  ( ( 1 ^ n )  / 
( ! `  n
) ) )
11420, 113eqtr4i 2276 . . . . . . . 8  |-  F  =  ( n  e.  NN0  |->  ( ( ( abs `  1 ) ^
n )  /  ( ! `  n )
) )
115 eqid 2253 . . . . . . . 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 9276 . . . . . . . . . 10  |-  1  <_  1
117110, 116eqbrtri 3939 . . . . . . . . 9  |-  ( abs `  1 )  <_ 
1
118117a1i 12 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( abs `  1
)  <_  1 )
11920, 114, 115, 12, 24, 118eftlub 12263 . . . . . . 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 10276 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  e.  RR  /\  0  <_ 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k ) ) )
121 absid 11658 . . . . . . . 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 5720 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( abs `  1 ) ^ ( Q  + 
1 ) )  =  ( 1 ^ ( Q  +  1 ) )
12412nnzd 9995 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( Q  +  1 )  e.  ZZ )
125 1exp 11009 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( Q  +  1 )  e.  ZZ  ->  (
1 ^ ( Q  +  1 ) )  =  1 )
126124, 125syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 1 ^ ( Q  +  1 ) )  =  1 )
127123, 126syl5eq 2297 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  1
) ^ ( Q  +  1 ) )  =  1 )
128127oveq1d 5725 . . . . . . . 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 8741 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  /  (
( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) ) )  e.  CC )
130129mulid2d 8733 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( 1  x.  (
( ( Q  + 
1 )  +  1 )  /  ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  + 
1 ) ) ) )  =  ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  /  ( ( ! `
 ( Q  + 
1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) ) ) )
131128, 130eqtrd 2285 . . . . . . 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 3949 . . . . . 6  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  <_  ( ( ( Q  +  1 )  +  1 )  / 
( ( ! `  ( Q  +  1
) )  x.  ( Q  +  1 ) ) ) )
13312nnred 9641 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q  +  1 )  e.  RR )
134133, 133readdcld 8742 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  ( Q  +  1 ) )  e.  RR )
135133, 133remulcld 8743 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  x.  ( Q  +  1 ) )  e.  RR )
136 1re 8717 . . . . . . . . . . 11  |-  1  e.  RR
137136a1i 12 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  1  e.  RR )
13811nnge1d 9668 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  1  <_  Q )
139 1nn 9637 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  e.  NN
140 nnleltp1 9950 . . . . . . . . . . . 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 8855 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  1 )  <  ( ( Q  +  1 )  +  ( Q  + 
1 ) ) )
14412nncnd 9642 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( Q  +  1 )  e.  CC )
1451442timesd 9833 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 2  x.  ( Q  +  1 ) )  =  ( ( Q  +  1 )  +  ( Q  + 
1 ) ) )
146 df-2 9684 . . . . . . . . . . . 12  |-  2  =  ( 1  +  1 )
147137, 72, 137, 138leadd1dd 9266 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( 1  +  1 )  <_  ( Q  +  1 ) )
148146, 147syl5eqbr 3953 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  2  <_  ( Q  +  1 ) )
149 2re 9695 . . . . . . . . . . . . 13  |-  2  e.  RR
150149a1i 12 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  2  e.  RR )
15112nngt0d 9669 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  0  <  ( Q  +  1 ) )
152 lemul1 9488 . . . . . . . . . . . 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 3942 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  ( Q  +  1 ) )  <_  ( ( Q  +  1 )  x.  ( Q  + 
1 ) ) )
156104, 134, 135, 143, 155ltletrd 8856 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  1 )  <  ( ( Q  +  1 )  x.  ( Q  + 
1 ) ) )
157 facp1 11171 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( Q  e.  NN0  ->  ( ! `
 ( Q  + 
1 ) )  =  ( ( ! `  Q )  x.  ( Q  +  1 ) ) )
15856, 157syl 17 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ! `  ( Q  +  1 ) )  =  ( ( ! `  Q )  x.  ( Q  + 
1 ) ) )
159158oveq1d 5725 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  ( Q  +  1
) )  /  ( ! `  Q )
)  =  ( ( ( ! `  Q
)  x.  ( Q  +  1 ) )  /  ( ! `  Q ) ) )
160106nncnd 9642 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ! `  ( Q  +  1 ) )  e.  CC )
16158nnne0d 9670 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ! `  Q
)  =/=  0 )
162160, 59, 161divrecd 9419 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  ( Q  +  1
) )  /  ( ! `  Q )
)  =  ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) ) )
163144, 59, 161divcan3d 9421 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( ( ! `
 Q )  x.  ( Q  +  1 ) )  /  ( ! `  Q )
)  =  ( Q  +  1 ) )
164159, 162, 1633eqtr3rd 2294 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q  +  1 )  =  ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) ) )
165164oveq1d 5725 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  x.  ( Q  +  1 ) )  =  ( ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  /  ( ! `  Q ) ) )  x.  ( Q  + 
1 ) ) )
166109recnd 8741 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 1  /  ( ! `  Q )
)  e.  CC )
167160, 166, 144mul32d 8902 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( ! `
 ( Q  + 
1 ) )  x.  ( 1  /  ( ! `  Q )
) )  x.  ( Q  +  1 ) )  =  ( ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) ) )
168165, 167eqtrd 2285 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  x.  ( Q  +  1 ) )  =  ( ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) ) )
169156, 168breqtrd 3944 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( Q  + 
1 )  +  1 )  <  ( ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  +  1 ) )  x.  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) ) )
170107nnred 9641 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  ( Q  +  1
) )  x.  ( Q  +  1 ) )  e.  RR )
171107nngt0d 9669 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  0  <  ( ( ! `  ( Q  +  1 ) )  x.  ( Q  + 
1 ) ) )
172 ltdivmul 9508 . . . . . . . 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 8854 . . . . 5  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  (
ZZ>= `  ( Q  + 
1 ) ) ( F `  k )  <  ( 1  / 
( ! `  Q
) ) )
17651, 137, 100ltmuldiv2d 10313 . . . . 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 9719 . . . 4  |-  ( 0  +  1 )  =  1
179177, 178syl6breqr 3960 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ! `  Q )  x.  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  ( Q  +  1
) ) ( F `
 k ) )  <  ( 0  +  1 ) )
180 btwnnz 9967 . . 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 2412   class class class wbr 3920    e. cmpt 3974   dom cdm 4580   ` cfv 4592  (class class class)co 5710   CCcc 8615   RRcr 8616   0cc0 8617   1c1 8618    + caddc 8620    x. cmul 8622    < clt 8747    <_ cle 8748    - cmin 8917    / cdiv 9303   NNcn 9626   2c2 9675   NN0cn0 9844   ZZcz 9903   ZZ>=cuz 10109   RR+crp 10233   ...cfz 10660    seq cseq 10924   ^cexp 10982   !cfa 11166   abscabs 11596    ~~> cli 11835   sum_csu 12035   _eceu 12218
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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 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  ax-addf 8696  ax-mulf 8697
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-pm 6661  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-ico 10540  df-fz 10661  df-fzo 10749  df-fl 10803  df-seq 10925  df-exp 10983  df-fac 11167  df-bc 11194  df-hash 11216  df-shft 11439  df-cj 11461  df-re 11462  df-im 11463  df-sqr 11597  df-abs 11598  df-limsup 11822  df-clim 11839  df-rlim 11840  df-sum 12036  df-ef 12223  df-e 12224
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