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

Theorem logsqvma 24943
Description: A formula for log↑2(𝑁) in terms of the primes. Equation 10.4.6 of [Shapiro], p. 418. (Contributed by Mario Carneiro, 13-May-2016.)
Assertion
Ref Expression
logsqvma (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} (Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ((Λ‘𝑢) · (Λ‘(𝑑 / 𝑢))) + ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))) = ((log‘𝑁)↑2))
Distinct variable group:   𝑢,𝑑,𝑥,𝑁

Proof of Theorem logsqvma
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fzfid 12584 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (1...𝑁) ∈ Fin)
2 dvdsssfz1 14819 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ⊆ (1...𝑁))
3 ssfi 8037 . . . 4 (((1...𝑁) ∈ Fin ∧ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ⊆ (1...𝑁)) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∈ Fin)
41, 2, 3syl2anc 690 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∈ Fin)
5 fzfid 12584 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (1...𝑑) ∈ Fin)
6 elrabi 3322 . . . . . . 7 (𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} → 𝑑 ∈ ℕ)
76adantl 480 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑑 ∈ ℕ)
8 dvdsssfz1 14819 . . . . . 6 (𝑑 ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ⊆ (1...𝑑))
97, 8syl 17 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ⊆ (1...𝑑))
10 ssfi 8037 . . . . 5 (((1...𝑑) ∈ Fin ∧ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ⊆ (1...𝑑)) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ∈ Fin)
115, 9, 10syl2anc 690 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ∈ Fin)
12 elrabi 3322 . . . . . . . . 9 (𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} → 𝑢 ∈ ℕ)
1312ad2antll 760 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑})) → 𝑢 ∈ ℕ)
14 vmacl 24556 . . . . . . . 8 (𝑢 ∈ ℕ → (Λ‘𝑢) ∈ ℝ)
1513, 14syl 17 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑})) → (Λ‘𝑢) ∈ ℝ)
16 breq1 4575 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑢 → (𝑥𝑑𝑢𝑑))
1716elrab 3325 . . . . . . . . . . 11 (𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ↔ (𝑢 ∈ ℕ ∧ 𝑢𝑑))
1817simprbi 478 . . . . . . . . . 10 (𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} → 𝑢𝑑)
1918ad2antll 760 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑})) → 𝑢𝑑)
206ad2antrl 759 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑})) → 𝑑 ∈ ℕ)
21 nndivdvds 14768 . . . . . . . . . 10 ((𝑑 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ ℕ) → (𝑢𝑑 ↔ (𝑑 / 𝑢) ∈ ℕ))
2220, 13, 21syl2anc 690 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑})) → (𝑢𝑑 ↔ (𝑑 / 𝑢) ∈ ℕ))
2319, 22mpbid 220 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑})) → (𝑑 / 𝑢) ∈ ℕ)
24 vmacl 24556 . . . . . . . 8 ((𝑑 / 𝑢) ∈ ℕ → (Λ‘(𝑑 / 𝑢)) ∈ ℝ)
2523, 24syl 17 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑})) → (Λ‘(𝑑 / 𝑢)) ∈ ℝ)
2615, 25remulcld 9921 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑})) → ((Λ‘𝑢) · (Λ‘(𝑑 / 𝑢))) ∈ ℝ)
2726recnd 9919 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑})) → ((Λ‘𝑢) · (Λ‘(𝑑 / 𝑢))) ∈ ℂ)
2827anassrs 677 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑}) → ((Λ‘𝑢) · (Λ‘(𝑑 / 𝑢))) ∈ ℂ)
2911, 28fsumcl 14252 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ((Λ‘𝑢) · (Λ‘(𝑑 / 𝑢))) ∈ ℂ)
30 vmacl 24556 . . . . . 6 (𝑑 ∈ ℕ → (Λ‘𝑑) ∈ ℝ)
317, 30syl 17 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (Λ‘𝑑) ∈ ℝ)
327nnrpd 11697 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑑 ∈ ℝ+)
3332relogcld 24085 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (log‘𝑑) ∈ ℝ)
3431, 33remulcld 9921 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑)) ∈ ℝ)
3534recnd 9919 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑)) ∈ ℂ)
364, 29, 35fsumadd 14258 . 2 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} (Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ((Λ‘𝑢) · (Λ‘(𝑑 / 𝑢))) + ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))) = (Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ((Λ‘𝑢) · (Λ‘(𝑑 / 𝑢))) + Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))))
37 id 22 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ)
38 oveq1 6529 . . . . . . 7 (𝑑 = (𝑢 · 𝑘) → (𝑑 / 𝑢) = ((𝑢 · 𝑘) / 𝑢))
3938fveq2d 6087 . . . . . 6 (𝑑 = (𝑢 · 𝑘) → (Λ‘(𝑑 / 𝑢)) = (Λ‘((𝑢 · 𝑘) / 𝑢)))
4039oveq2d 6538 . . . . 5 (𝑑 = (𝑢 · 𝑘) → ((Λ‘𝑢) · (Λ‘(𝑑 / 𝑢))) = ((Λ‘𝑢) · (Λ‘((𝑢 · 𝑘) / 𝑢))))
4137, 40, 27fsumdvdscom 24623 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ((Λ‘𝑢) · (Λ‘(𝑑 / 𝑢))) = Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} ((Λ‘𝑢) · (Λ‘((𝑢 · 𝑘) / 𝑢))))
42 ssrab2 3644 . . . . . . . . . . . . 13 {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} ⊆ ℕ
43 simpr 475 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)}) → 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)})
4442, 43sseldi 3560 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)}) → 𝑘 ∈ ℕ)
4544nncnd 10878 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)}) → 𝑘 ∈ ℂ)
46 ssrab2 3644 . . . . . . . . . . . . . 14 {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ⊆ ℕ
47 simpr 475 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
4846, 47sseldi 3560 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑢 ∈ ℕ)
4948nncnd 10878 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑢 ∈ ℂ)
5049adantr 479 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)}) → 𝑢 ∈ ℂ)
5148nnne0d 10907 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑢 ≠ 0)
5251adantr 479 . . . . . . . . . . 11 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)}) → 𝑢 ≠ 0)
5345, 50, 52divcan3d 10650 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)}) → ((𝑢 · 𝑘) / 𝑢) = 𝑘)
5453fveq2d 6087 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)}) → (Λ‘((𝑢 · 𝑘) / 𝑢)) = (Λ‘𝑘))
5554sumeq2dv 14222 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} (Λ‘((𝑢 · 𝑘) / 𝑢)) = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} (Λ‘𝑘))
56 dvdsdivcl 14817 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑁 / 𝑢) ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁})
5746, 56sseldi 3560 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (𝑁 / 𝑢) ∈ ℕ)
58 vmasum 24653 . . . . . . . . 9 ((𝑁 / 𝑢) ∈ ℕ → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} (Λ‘𝑘) = (log‘(𝑁 / 𝑢)))
5957, 58syl 17 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} (Λ‘𝑘) = (log‘(𝑁 / 𝑢)))
60 nnrp 11669 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ+)
6160adantr 479 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑁 ∈ ℝ+)
6248nnrpd 11697 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → 𝑢 ∈ ℝ+)
6361, 62relogdivd 24088 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (log‘(𝑁 / 𝑢)) = ((log‘𝑁) − (log‘𝑢)))
6455, 59, 633eqtrd 2642 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} (Λ‘((𝑢 · 𝑘) / 𝑢)) = ((log‘𝑁) − (log‘𝑢)))
6564oveq2d 6538 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ((Λ‘𝑢) · Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} (Λ‘((𝑢 · 𝑘) / 𝑢))) = ((Λ‘𝑢) · ((log‘𝑁) − (log‘𝑢))))
66 fzfid 12584 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (1...(𝑁 / 𝑢)) ∈ Fin)
67 dvdsssfz1 14819 . . . . . . . . 9 ((𝑁 / 𝑢) ∈ ℕ → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} ⊆ (1...(𝑁 / 𝑢)))
6857, 67syl 17 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} ⊆ (1...(𝑁 / 𝑢)))
69 ssfi 8037 . . . . . . . 8 (((1...(𝑁 / 𝑢)) ∈ Fin ∧ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} ⊆ (1...(𝑁 / 𝑢))) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} ∈ Fin)
7066, 68, 69syl2anc 690 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} ∈ Fin)
7148, 14syl 17 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (Λ‘𝑢) ∈ ℝ)
7271recnd 9919 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (Λ‘𝑢) ∈ ℂ)
73 vmacl 24556 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ → (Λ‘𝑘) ∈ ℝ)
7444, 73syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)}) → (Λ‘𝑘) ∈ ℝ)
7574recnd 9919 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)}) → (Λ‘𝑘) ∈ ℂ)
7654, 75eqeltrd 2682 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)}) → (Λ‘((𝑢 · 𝑘) / 𝑢)) ∈ ℂ)
7770, 72, 76fsummulc2 14299 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ((Λ‘𝑢) · Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} (Λ‘((𝑢 · 𝑘) / 𝑢))) = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} ((Λ‘𝑢) · (Λ‘((𝑢 · 𝑘) / 𝑢))))
78 relogcl 24038 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℝ+ → (log‘𝑁) ∈ ℝ)
7978recnd 9919 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℝ+ → (log‘𝑁) ∈ ℂ)
8061, 79syl 17 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (log‘𝑁) ∈ ℂ)
8162relogcld 24085 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (log‘𝑢) ∈ ℝ)
8281recnd 9919 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → (log‘𝑢) ∈ ℂ)
8372, 80, 82subdid 10331 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ((Λ‘𝑢) · ((log‘𝑁) − (log‘𝑢))) = (((Λ‘𝑢) · (log‘𝑁)) − ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑢))))
8465, 77, 833eqtr3d 2646 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} ((Λ‘𝑢) · (Λ‘((𝑢 · 𝑘) / 𝑢))) = (((Λ‘𝑢) · (log‘𝑁)) − ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑢))))
8584sumeq2dv 14222 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑁 / 𝑢)} ((Λ‘𝑢) · (Λ‘((𝑢 · 𝑘) / 𝑢))) = Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} (((Λ‘𝑢) · (log‘𝑁)) − ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑢))))
8672, 80mulcld 9911 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑁)) ∈ ℂ)
8772, 82mulcld 9911 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁}) → ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑢)) ∈ ℂ)
884, 86, 87fsumsub 14303 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} (((Λ‘𝑢) · (log‘𝑁)) − ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑢))) = (Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑁)) − Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑢))))
8960, 79syl 17 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (log‘𝑁) ∈ ℂ)
9089sqvald 12817 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → ((log‘𝑁)↑2) = ((log‘𝑁) · (log‘𝑁)))
91 vmasum 24653 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} (Λ‘𝑢) = (log‘𝑁))
9291oveq1d 6537 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} (Λ‘𝑢) · (log‘𝑁)) = ((log‘𝑁) · (log‘𝑁)))
934, 89, 72fsummulc1 14300 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} (Λ‘𝑢) · (log‘𝑁)) = Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑁)))
9490, 92, 933eqtr2rd 2645 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑁)) = ((log‘𝑁)↑2))
95 fveq2 6083 . . . . . . . . 9 (𝑢 = 𝑑 → (Λ‘𝑢) = (Λ‘𝑑))
96 fveq2 6083 . . . . . . . . 9 (𝑢 = 𝑑 → (log‘𝑢) = (log‘𝑑))
9795, 96oveq12d 6540 . . . . . . . 8 (𝑢 = 𝑑 → ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑢)) = ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑)))
9897cbvsumv 14215 . . . . . . 7 Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑢)) = Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))
9998a1i 11 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑢)) = Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑)))
10094, 99oveq12d 6540 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑁)) − Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑢))) = (((log‘𝑁)↑2) − Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))))
10188, 100eqtrd 2638 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} (((Λ‘𝑢) · (log‘𝑁)) − ((Λ‘𝑢) · (log‘𝑢))) = (((log‘𝑁)↑2) − Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))))
10241, 85, 1013eqtrd 2642 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ((Λ‘𝑢) · (Λ‘(𝑑 / 𝑢))) = (((log‘𝑁)↑2) − Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))))
103102oveq1d 6537 . 2 (𝑁 ∈ ℕ → (Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ((Λ‘𝑢) · (Λ‘(𝑑 / 𝑢))) + Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))) = ((((log‘𝑁)↑2) − Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))) + Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))))
10489sqcld 12818 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → ((log‘𝑁)↑2) ∈ ℂ)
1054, 35fsumcl 14252 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑)) ∈ ℂ)
106104, 105npcand 10242 . 2 (𝑁 ∈ ℕ → ((((log‘𝑁)↑2) − Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))) + Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))) = ((log‘𝑁)↑2))
10736, 103, 1063eqtrd 2642 1 (𝑁 ∈ ℕ → Σ𝑑 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑁} (Σ𝑢 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥𝑑} ((Λ‘𝑢) · (Λ‘(𝑑 / 𝑢))) + ((Λ‘𝑑) · (log‘𝑑))) = ((log‘𝑁)↑2))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 194  wa 382   = wceq 1474  wcel 1975  wne 2774  {crab 2894  wss 3534   class class class wbr 4572  cfv 5785  (class class class)co 6522  Fincfn 7813  cc 9785  cr 9786  0cc0 9787  1c1 9788   + caddc 9790   · cmul 9792  cmin 10112   / cdiv 10528  cn 10862  2c2 10912  +crp 11659  ...cfz 12147  cexp 12672  Σcsu 14205  cdvds 14762  logclog 24017  Λcvma 24530
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1711  ax-4 1726  ax-5 1825  ax-6 1873  ax-7 1920  ax-8 1977  ax-9 1984  ax-10 2004  ax-11 2019  ax-12 2031  ax-13 2227  ax-ext 2584  ax-rep 4688  ax-sep 4698  ax-nul 4707  ax-pow 4759  ax-pr 4823  ax-un 6819  ax-inf2 8393  ax-cnex 9843  ax-resscn 9844  ax-1cn 9845  ax-icn 9846  ax-addcl 9847  ax-addrcl 9848  ax-mulcl 9849  ax-mulrcl 9850  ax-mulcom 9851  ax-addass 9852  ax-mulass 9853  ax-distr 9854  ax-i2m1 9855  ax-1ne0 9856  ax-1rid 9857  ax-rnegex 9858  ax-rrecex 9859  ax-cnre 9860  ax-pre-lttri 9861  ax-pre-lttrn 9862  ax-pre-ltadd 9863  ax-pre-mulgt0 9864  ax-pre-sup 9865  ax-addf 9866  ax-mulf 9867
This theorem depends on definitions:  df-bi 195  df-or 383  df-an 384  df-3or 1031  df-3an 1032  df-tru 1477  df-fal 1480  df-ex 1695  df-nf 1700  df-sb 1866  df-eu 2456  df-mo 2457  df-clab 2591  df-cleq 2597  df-clel 2600  df-nfc 2734  df-ne 2776  df-nel 2777  df-ral 2895  df-rex 2896  df-reu 2897  df-rmo 2898  df-rab 2899  df-v 3169  df-sbc 3397  df-csb 3494  df-dif 3537  df-un 3539  df-in 3541  df-ss 3548  df-pss 3550  df-nul 3869  df-if 4031  df-pw 4104  df-sn 4120  df-pr 4122  df-tp 4124  df-op 4126  df-uni 4362  df-int 4400  df-iun 4446  df-iin 4447  df-br 4573  df-opab 4633  df-mpt 4634  df-tr 4670  df-eprel 4934  df-id 4938  df-po 4944  df-so 4945  df-fr 4982  df-se 4983  df-we 4984  df-xp 5029  df-rel 5030  df-cnv 5031  df-co 5032  df-dm 5033  df-rn 5034  df-res 5035  df-ima 5036  df-pred 5578  df-ord 5624  df-on 5625  df-lim 5626  df-suc 5627  df-iota 5749  df-fun 5787  df-fn 5788  df-f 5789  df-f1 5790  df-fo 5791  df-f1o 5792  df-fv 5793  df-isom 5794  df-riota 6484  df-ov 6525  df-oprab 6526  df-mpt2 6527  df-of 6767  df-om 6930  df-1st 7031  df-2nd 7032  df-supp 7155  df-wrecs 7266  df-recs 7327  df-rdg 7365  df-1o 7419  df-2o 7420  df-oadd 7423  df-er 7601  df-map 7718  df-pm 7719  df-ixp 7767  df-en 7814  df-dom 7815  df-sdom 7816  df-fin 7817  df-fsupp 8131  df-fi 8172  df-sup 8203  df-inf 8204  df-oi 8270  df-card 8620  df-cda 8845  df-pnf 9927  df-mnf 9928  df-xr 9929  df-ltxr 9930  df-le 9931  df-sub 10114  df-neg 10115  df-div 10529  df-nn 10863  df-2 10921  df-3 10922  df-4 10923  df-5 10924  df-6 10925  df-7 10926  df-8 10927  df-9 10928  df-n0 11135  df-z 11206  df-dec 11321  df-uz 11515  df-q 11616  df-rp 11660  df-xneg 11773  df-xadd 11774  df-xmul 11775  df-ioo 12001  df-ioc 12002  df-ico 12003  df-icc 12004  df-fz 12148  df-fzo 12285  df-fl 12405  df-mod 12481  df-seq 12614  df-exp 12673  df-fac 12873  df-bc 12902  df-hash 12930  df-shft 13596  df-cj 13628  df-re 13629  df-im 13630  df-sqrt 13764  df-abs 13765  df-limsup 13991  df-clim 14008  df-rlim 14009  df-sum 14206  df-ef 14578  df-sin 14580  df-cos 14581  df-pi 14583  df-dvds 14763  df-gcd 14996  df-prm 15165  df-pc 15321  df-struct 15638  df-ndx 15639  df-slot 15640  df-base 15641  df-sets 15642  df-ress 15643  df-plusg 15722  df-mulr 15723  df-starv 15724  df-sca 15725  df-vsca 15726  df-ip 15727  df-tset 15728  df-ple 15729  df-ds 15732  df-unif 15733  df-hom 15734  df-cco 15735  df-rest 15847  df-topn 15848  df-0g 15866  df-gsum 15867  df-topgen 15868  df-pt 15869  df-prds 15872  df-xrs 15926  df-qtop 15931  df-imas 15932  df-xps 15934  df-mre 16010  df-mrc 16011  df-acs 16013  df-mgm 17006  df-sgrp 17048  df-mnd 17059  df-submnd 17100  df-mulg 17305  df-cntz 17514  df-cmn 17959  df-psmet 19500  df-xmet 19501  df-met 19502  df-bl 19503  df-mopn 19504  df-fbas 19505  df-fg 19506  df-cnfld 19509  df-top 20458  df-bases 20459  df-topon 20460  df-topsp 20461  df-cld 20570  df-ntr 20571  df-cls 20572  df-nei 20649  df-lp 20687  df-perf 20688  df-cn 20778  df-cnp 20779  df-haus 20866  df-tx 21112  df-hmeo 21305  df-fil 21397  df-fm 21489  df-flim 21490  df-flf 21491  df-xms 21871  df-ms 21872  df-tms 21873  df-cncf 22415  df-limc 23348  df-dv 23349  df-log 24019  df-vma 24536
This theorem is referenced by:  logsqvma2  24944
  Copyright terms: Public domain W3C validator