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

Theorem mulogsum 24966
Description: Asymptotic formula for Σ𝑛𝑥, (μ(𝑛) / 𝑛)log(𝑥 / 𝑛) = 𝑂(1). Equation 10.2.6 of [Shapiro], p. 406. (Contributed by Mario Carneiro, 14-May-2016.)
Assertion
Ref Expression
mulogsum (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ 𝑂(1)
Distinct variable group:   𝑥,𝑛

Proof of Theorem mulogsum
Dummy variables 𝑘 𝑚 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rpssre 11678 . . . 4 + ⊆ ℝ
2 ax-1cn 9851 . . . 4 1 ∈ ℂ
3 o1const 14147 . . . 4 ((ℝ+ ⊆ ℝ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ 1) ∈ 𝑂(1))
41, 2, 3mp2an 703 . . 3 (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ 1) ∈ 𝑂(1)
5 1cnd 9913 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 1 ∈ ℂ)
6 fzfid 12592 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℝ+ → (1...(⌊‘𝑥)) ∈ Fin)
7 elfznn 12199 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑛 ∈ ℕ)
87adantl 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑛 ∈ ℕ)
9 mucl 24612 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ → (μ‘𝑛) ∈ ℤ)
108, 9syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (μ‘𝑛) ∈ ℤ)
1110zred 11317 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (μ‘𝑛) ∈ ℝ)
1211, 8nndivred 10919 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((μ‘𝑛) / 𝑛) ∈ ℝ)
137nnrpd 11705 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑛 ∈ ℝ+)
14 rpdivcl 11691 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℝ+) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
1513, 14sylan2 489 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
1615relogcld 24118 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℝ)
1712, 16remulcld 9927 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℝ)
1817recnd 9925 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
196, 18fsumcl 14260 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
2019adantl 480 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
21 mulogsumlem 24965 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1)
22 sumex 14215 . . . . . . . 8 Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ V
2322a1i 11 . . . . . . 7 ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ V)
2421a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1))
2523, 24o1mptrcl 14150 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ ℂ)
265, 20subcld 10244 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (1 − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ ℂ)
27 1red 9912 . . . . . 6 (⊤ → 1 ∈ ℝ)
28 elfznn 12199 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑘 ∈ ℕ)
2928ssriv 3571 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (1...(⌊‘𝑥)) ⊆ ℕ
3029a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → (1...(⌊‘𝑥)) ⊆ ℕ)
3130sselda 3567 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑛 ∈ ℕ)
3231, 9syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (μ‘𝑛) ∈ ℤ)
3332zred 11317 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (μ‘𝑛) ∈ ℝ)
3433, 31nndivred 10919 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((μ‘𝑛) / 𝑛) ∈ ℝ)
3534recnd 9925 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((μ‘𝑛) / 𝑛) ∈ ℂ)
36 fzfid 12592 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ Fin)
37 elfznn 12199 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛))) → 𝑚 ∈ ℕ)
3837adantl 480 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → 𝑚 ∈ ℕ)
3938nnrpd 11705 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → 𝑚 ∈ ℝ+)
4039rpcnne0d 11716 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0))
41 reccl 10544 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0) → (1 / 𝑚) ∈ ℂ)
4240, 41syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (1 / 𝑚) ∈ ℂ)
4336, 42fsumcl 14260 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) ∈ ℂ)
44 simpl 471 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → 𝑥 ∈ ℝ+)
4544, 13, 14syl2an 492 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
4645relogcld 24118 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℝ)
4746recnd 9925 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℂ)
4835, 43, 47subdid 10338 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = ((((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
4948sumeq2dv 14230 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
50 fzfid 12592 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → (1...(⌊‘𝑥)) ∈ Fin)
5135, 43mulcld 9917 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) ∈ ℂ)
5218adantlr 746 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
5350, 51, 52fsumsub 14311 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
54 oveq2 6535 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = (𝑛 · 𝑚) → (1 / 𝑘) = (1 / (𝑛 · 𝑚)))
5554oveq2d 6543 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = (𝑛 · 𝑚) → ((μ‘𝑛) · (1 / 𝑘)) = ((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))))
56 rpre 11674 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℝ)
5756adantr 479 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → 𝑥 ∈ ℝ)
58 ssrab2 3649 . . . . . . . . . . . . . . 15 {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘} ⊆ ℕ
59 simprr 791 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})) → 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})
6058, 59sseldi 3565 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})) → 𝑛 ∈ ℕ)
6160, 9syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})) → (μ‘𝑛) ∈ ℤ)
6261zcnd 11318 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})) → (μ‘𝑛) ∈ ℂ)
6328adantl 480 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑘 ∈ ℕ)
6463nnrecred 10916 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (1 / 𝑘) ∈ ℝ)
6564recnd 9925 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (1 / 𝑘) ∈ ℂ)
6665adantrr 748 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})) → (1 / 𝑘) ∈ ℂ)
6762, 66mulcld 9917 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})) → ((μ‘𝑛) · (1 / 𝑘)) ∈ ℂ)
6855, 57, 67dvdsflsumcom 24659 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘} ((μ‘𝑛) · (1 / 𝑘)) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))))
69 oveq2 6535 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 1 → (1 / 𝑘) = (1 / 1))
70 1div1e1 10569 . . . . . . . . . . . 12 (1 / 1) = 1
7169, 70syl6eq 2659 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 1 → (1 / 𝑘) = 1)
72 flge1nn 12442 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑥) → (⌊‘𝑥) ∈ ℕ)
7356, 72sylan 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → (⌊‘𝑥) ∈ ℕ)
74 nnuz 11558 . . . . . . . . . . . . 13 ℕ = (ℤ‘1)
7573, 74syl6eleq 2697 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → (⌊‘𝑥) ∈ (ℤ‘1))
76 eluzfz1 12177 . . . . . . . . . . . 12 ((⌊‘𝑥) ∈ (ℤ‘1) → 1 ∈ (1...(⌊‘𝑥)))
7775, 76syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → 1 ∈ (1...(⌊‘𝑥)))
7871, 50, 30, 77, 65musumsum 24663 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘} ((μ‘𝑛) · (1 / 𝑘)) = 1)
7932zcnd 11318 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (μ‘𝑛) ∈ ℂ)
8079adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (μ‘𝑛) ∈ ℂ)
8131adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → 𝑛 ∈ ℕ)
8281nnrpd 11705 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → 𝑛 ∈ ℝ+)
8382rpcnne0d 11716 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ≠ 0))
84 divdiv1 10588 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((μ‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ≠ 0) ∧ (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0)) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) / 𝑚) = ((μ‘𝑛) / (𝑛 · 𝑚)))
8580, 83, 40, 84syl3anc 1317 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) / 𝑚) = ((μ‘𝑛) / (𝑛 · 𝑚)))
8635adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → ((μ‘𝑛) / 𝑛) ∈ ℂ)
8738nncnd 10886 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → 𝑚 ∈ ℂ)
8838nnne0d 10915 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → 𝑚 ≠ 0)
8986, 87, 88divrecd 10656 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) / 𝑚) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (1 / 𝑚)))
90 nnmulcl 10893 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑛 · 𝑚) ∈ ℕ)
9131, 37, 90syl2an 492 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (𝑛 · 𝑚) ∈ ℕ)
9291nncnd 10886 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (𝑛 · 𝑚) ∈ ℂ)
9391nnne0d 10915 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (𝑛 · 𝑚) ≠ 0)
9480, 92, 93divrecd 10656 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → ((μ‘𝑛) / (𝑛 · 𝑚)) = ((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))))
9585, 89, 943eqtr3rd 2652 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → ((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (1 / 𝑚)))
9695sumeq2dv 14230 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (1 / 𝑚)))
9736, 35, 42fsummulc2 14307 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (1 / 𝑚)))
9896, 97eqtr4d 2646 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)))
9998sumeq2dv 14230 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)))
10068, 78, 993eqtr3rd 2652 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) = 1)
101100oveq1d 6542 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = (1 − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
10249, 53, 1013eqtrd 2647 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = (1 − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
103102adantl 480 . . . . . 6 ((⊤ ∧ (𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥)) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = (1 − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
10425, 26, 27, 103o1eq 14098 . . . . 5 (⊤ → ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1) ↔ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (1 − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1)))
10521, 104mpbii 221 . . . 4 (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (1 − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1))
1065, 20, 105o1dif 14157 . . 3 (⊤ → ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ 1) ∈ 𝑂(1) ↔ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ 𝑂(1)))
1074, 106mpbii 221 . 2 (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ 𝑂(1))
108107trud 1483 1 (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ 𝑂(1)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wa 382   = wceq 1474  wtru 1475  wcel 1976  wne 2779  {crab 2899  Vcvv 3172  wss 3539   class class class wbr 4577  cmpt 4637  cfv 5790  (class class class)co 6527  cc 9791  cr 9792  0cc0 9793  1c1 9794   · cmul 9798  cle 9932  cmin 10118   / cdiv 10536  cn 10870  cz 11213  cuz 11522  +crp 11667  ...cfz 12155  cfl 12411  𝑂(1)co1 14014  Σcsu 14213  cdvds 14770  logclog 24050  μcmu 24566
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1712  ax-4 1727  ax-5 1826  ax-6 1874  ax-7 1921  ax-8 1978  ax-9 1985  ax-10 2005  ax-11 2020  ax-12 2033  ax-13 2233  ax-ext 2589  ax-rep 4693  ax-sep 4703  ax-nul 4712  ax-pow 4764  ax-pr 4828  ax-un 6825  ax-inf2 8399  ax-cnex 9849  ax-resscn 9850  ax-1cn 9851  ax-icn 9852  ax-addcl 9853  ax-addrcl 9854  ax-mulcl 9855  ax-mulrcl 9856  ax-mulcom 9857  ax-addass 9858  ax-mulass 9859  ax-distr 9860  ax-i2m1 9861  ax-1ne0 9862  ax-1rid 9863  ax-rnegex 9864  ax-rrecex 9865  ax-cnre 9866  ax-pre-lttri 9867  ax-pre-lttrn 9868  ax-pre-ltadd 9869  ax-pre-mulgt0 9870  ax-pre-sup 9871  ax-addf 9872  ax-mulf 9873
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 1867  df-eu 2461  df-mo 2462  df-clab 2596  df-cleq 2602  df-clel 2605  df-nfc 2739  df-ne 2781  df-nel 2782  df-ral 2900  df-rex 2901  df-reu 2902  df-rmo 2903  df-rab 2904  df-v 3174  df-sbc 3402  df-csb 3499  df-dif 3542  df-un 3544  df-in 3546  df-ss 3553  df-pss 3555  df-nul 3874  df-if 4036  df-pw 4109  df-sn 4125  df-pr 4127  df-tp 4129  df-op 4131  df-uni 4367  df-int 4405  df-iun 4451  df-iin 4452  df-disj 4548  df-br 4578  df-opab 4638  df-mpt 4639  df-tr 4675  df-eprel 4939  df-id 4943  df-po 4949  df-so 4950  df-fr 4987  df-se 4988  df-we 4989  df-xp 5034  df-rel 5035  df-cnv 5036  df-co 5037  df-dm 5038  df-rn 5039  df-res 5040  df-ima 5041  df-pred 5583  df-ord 5629  df-on 5630  df-lim 5631  df-suc 5632  df-iota 5754  df-fun 5792  df-fn 5793  df-f 5794  df-f1 5795  df-fo 5796  df-f1o 5797  df-fv 5798  df-isom 5799  df-riota 6489  df-ov 6530  df-oprab 6531  df-mpt2 6532  df-of 6773  df-om 6936  df-1st 7037  df-2nd 7038  df-supp 7161  df-wrecs 7272  df-recs 7333  df-rdg 7371  df-1o 7425  df-2o 7426  df-oadd 7429  df-er 7607  df-map 7724  df-pm 7725  df-ixp 7773  df-en 7820  df-dom 7821  df-sdom 7822  df-fin 7823  df-fsupp 8137  df-fi 8178  df-sup 8209  df-inf 8210  df-oi 8276  df-card 8626  df-cda 8851  df-pnf 9933  df-mnf 9934  df-xr 9935  df-ltxr 9936  df-le 9937  df-sub 10120  df-neg 10121  df-div 10537  df-nn 10871  df-2 10929  df-3 10930  df-4 10931  df-5 10932  df-6 10933  df-7 10934  df-8 10935  df-9 10936  df-n0 11143  df-z 11214  df-dec 11329  df-uz 11523  df-q 11624  df-rp 11668  df-xneg 11781  df-xadd 11782  df-xmul 11783  df-ioo 12009  df-ioc 12010  df-ico 12011  df-icc 12012  df-fz 12156  df-fzo 12293  df-fl 12413  df-mod 12489  df-seq 12622  df-exp 12681  df-fac 12881  df-bc 12910  df-hash 12938  df-shft 13604  df-cj 13636  df-re 13637  df-im 13638  df-sqrt 13772  df-abs 13773  df-limsup 13999  df-clim 14016  df-rlim 14017  df-o1 14018  df-lo1 14019  df-sum 14214  df-ef 14586  df-e 14587  df-sin 14588  df-cos 14589  df-pi 14591  df-dvds 14771  df-gcd 15004  df-prm 15173  df-pc 15329  df-struct 15646  df-ndx 15647  df-slot 15648  df-base 15649  df-sets 15650  df-ress 15651  df-plusg 15730  df-mulr 15731  df-starv 15732  df-sca 15733  df-vsca 15734  df-ip 15735  df-tset 15736  df-ple 15737  df-ds 15740  df-unif 15741  df-hom 15742  df-cco 15743  df-rest 15855  df-topn 15856  df-0g 15874  df-gsum 15875  df-topgen 15876  df-pt 15877  df-prds 15880  df-xrs 15934  df-qtop 15939  df-imas 15940  df-xps 15942  df-mre 16018  df-mrc 16019  df-acs 16021  df-mgm 17014  df-sgrp 17056  df-mnd 17067  df-submnd 17108  df-mulg 17313  df-cntz 17522  df-cmn 17967  df-psmet 19508  df-xmet 19509  df-met 19510  df-bl 19511  df-mopn 19512  df-fbas 19513  df-fg 19514  df-cnfld 19517  df-top 20469  df-bases 20470  df-topon 20471  df-topsp 20472  df-cld 20581  df-ntr 20582  df-cls 20583  df-nei 20660  df-lp 20698  df-perf 20699  df-cn 20789  df-cnp 20790  df-haus 20877  df-tx 21123  df-hmeo 21316  df-fil 21408  df-fm 21500  df-flim 21501  df-flf 21502  df-xms 21883  df-ms 21884  df-tms 21885  df-cncf 22437  df-limc 23381  df-dv 23382  df-log 24052  df-em 24464  df-mu 24572
This theorem is referenced by:  mulog2sumlem3  24970  selberglem1  24979
  Copyright terms: Public domain W3C validator