Theorem eirraplem 11127

Description: Lemma for eirrap 11128. (Contributed by Paul Chapman, 9-Feb-2008.) (Revised by Jim Kingdon, 5-Jan-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
eirr.1	|- F = ( n e. NN0 |-> ( 1 / ( ! ` n ) ) )
eirr.2	|- ( ph -> P e. ZZ )
eirr.3	|- ( ph -> Q e. NN )

Assertion

Ref	Expression
eirraplem	|- ( ph -> _e # ( P / Q ) )

Distinct variable group:   Q, n

Allowed substitution hints:   ph( n)   P( n)   F( n)

Proof of Theorem eirraplem

Dummy variable k is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		esum 11015	. . . . . . . . . . 11 |- _e = sum_ k e. NN0 ( 1 / ( ! ` k ) )
2		faccl 10206	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( k e. NN0 -> ( ! ` k ) e. NN )
3	2	nnrecred 8532	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( k e. NN0 -> ( 1 / ( ! ` k ) ) e. RR )
4		fveq2 5320	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( n = k -> ( ! ` n ) = ( ! ` k ) )
5	4	oveq2d 5684	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( n = k -> ( 1 / ( ! ` n ) ) = ( 1 / ( ! ` k ) ) )
6		eirr.1	. . . . . . . . . . . . . 14 |- F = ( n e. NN0 |-> ( 1 / ( ! ` n ) ) )
7	5, 6	fvmptg 5395	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( k e. NN0 /\ ( 1 / ( ! ` k ) ) e. RR ) -> ( F ` k ) = ( 1 / ( ! ` k ) ) )
8	3, 7	mpdan 413	. . . . . . . . . . . 12 |- ( k e. NN0 -> ( F ` k ) = ( 1 / ( ! ` k ) ) )
9	8	sumeq2i 10816	. . . . . . . . . . 11 |- sum_ k e. NN0 ( F ` k ) = sum_ k e. NN0 ( 1 / ( ! ` k ) )
10	1, 9	eqtr4i 2112	. . . . . . . . . 10 |- _e = sum_ k e. NN0 ( F ` k )
11		nn0uz 9116	. . . . . . . . . . 11 |- NN0 = ( ZZ>= ` 0 )
12		eqid 2089	. . . . . . . . . . 11 |- ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) = ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) )
13		eirr.3	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> Q e. NN )
14	13	peano2nnd 8500	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( Q + 1 ) e. NN )
15	14	nnnn0d 8789	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( Q + 1 ) e. NN0 )
16		eqidd 2090	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ k e. NN0 ) -> ( F ` k ) = ( F ` k ) )
17		ax-1cn 7501	. . . . . . . . . . . . . 14 |- 1 e. CC
18		nn0z 8833	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( n e. NN0 -> n e. ZZ )
19		1exp 10047	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( n e. ZZ -> ( 1 ^ n ) = 1 )
20	18, 19	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( n e. NN0 -> ( 1 ^ n ) = 1 )
21	20	oveq1d 5683	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( n e. NN0 -> ( ( 1 ^ n ) / ( ! ` n ) ) = ( 1 / ( ! ` n ) ) )
22	21	mpteq2ia 3932	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( n e. NN0 |-> ( ( 1 ^ n ) / ( ! ` n ) ) ) = ( n e. NN0 |-> ( 1 / ( ! ` n ) ) )
23	6, 22	eqtr4i 2112	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- F = ( n e. NN0 |-> ( ( 1 ^ n ) / ( ! ` n ) ) )
24	23	eftvalcn 11010	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( 1 e. CC /\ k e. NN0 ) -> ( F ` k ) = ( ( 1 ^ k ) / ( ! ` k ) ) )
25	17, 24	mpan 416	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( k e. NN0 -> ( F ` k ) = ( ( 1 ^ k ) / ( ! ` k ) ) )
26	25	adantl 272	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ k e. NN0 ) -> ( F ` k ) = ( ( 1 ^ k ) / ( ! ` k ) ) )
27	17	a1i 9	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> 1 e. CC )
28		eftcl 11007	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( 1 e. CC /\ k e. NN0 ) -> ( ( 1 ^ k ) / ( ! ` k ) ) e. CC )
29	27, 28	sylan 278	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ k e. NN0 ) -> ( ( 1 ^ k ) / ( ! ` k ) ) e. CC )
30	26, 29	eqeltrd 2165	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ k e. NN0 ) -> ( F ` k ) e. CC )
31	23	efcllem 11012	. . . . . . . . . . . 12 |- ( 1 e. CC -> seq 0 ( + , F ) e. dom ~~> )
32	27, 31	syl 14	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> seq 0 ( + , F ) e. dom ~~> )
33	11, 12, 15, 16, 30, 32	isumsplit 10948	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> sum_ k e. NN0 ( F ` k ) = ( sum_ k e. ( 0 ... ( ( Q + 1 ) - 1 ) ) ( F ` k ) + sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) )
34	10, 33	syl5eq 2133	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> _e = ( sum_ k e. ( 0 ... ( ( Q + 1 ) - 1 ) ) ( F ` k ) + sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) )
35	13	nncnd 8499	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> Q e. CC )
36		pncan 7751	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( Q e. CC /\ 1 e. CC ) -> ( ( Q + 1 ) - 1 ) = Q )
37	35, 17, 36	sylancl 405	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( ( Q + 1 ) - 1 ) = Q )
38	37	oveq2d 5684	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( 0 ... ( ( Q + 1 ) - 1 ) ) = ( 0 ... Q ) )
39	38	sumeq1d 10818	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> sum_ k e. ( 0 ... ( ( Q + 1 ) - 1 ) ) ( F ` k ) = sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) )
40	39	oveq1d 5683	. . . . . . . . 9 |- ( 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 ) ) )
41	34, 40	eqtrd 2121	. . . . . . . 8 |- ( ph -> _e = ( sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) + sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) )
42	41	oveq1d 5683	. . . . . . 7 |- ( 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 ) ) )
43		0zd 8825	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> 0 e. ZZ )
44	13	nnzd 8930	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> Q e. ZZ )
45	43, 44	fzfigd 9901	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> ( 0 ... Q ) e. Fin )
46		elfznn0 9591	. . . . . . . . . 10 |- ( k e. ( 0 ... Q ) -> k e. NN0 )
47	46, 30	sylan2 281	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> ( F ` k ) e. CC )
48	45, 47	fsumcl 10857	. . . . . . . 8 |- ( ph -> sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) e. CC )
49	8	adantl 272	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ k e. NN0 ) -> ( F ` k ) = ( 1 / ( ! ` k ) ) )
50	2	adantl 272	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ph /\ k e. NN0 ) -> ( ! ` k ) e. NN )
51	50	nnrpd 9235	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ k e. NN0 ) -> ( ! ` k ) e. RR+ )
52	51	rpreccld 9247	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ k e. NN0 ) -> ( 1 / ( ! ` k ) ) e. RR+ )
53	49, 52	eqeltrd 2165	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ k e. NN0 ) -> ( F ` k ) e. RR+ )
54	11, 12, 15, 16, 53, 32	isumrpcl 10951	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) e. RR+ )
55	54	rpred 9236	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) e. RR )
56	55	recnd 7579	. . . . . . . 8 |- ( ph -> sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) e. CC )
57	48, 56	pncan2d 7858	. . . . . . 7 |- ( 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 ) )
58	42, 57	eqtrd 2121	. . . . . 6 |- ( ph -> ( _e - sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) = sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) )
59	58	oveq2d 5684	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. ( _e - sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) ) = ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) )
60	13	nnnn0d 8789	. . . . . . . 8 |- ( ph -> Q e. NN0 )
61	60	faccld 10207	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( ! ` Q ) e. NN )
62	61	nncnd 8499	. . . . . 6 |- ( ph -> ( ! ` Q ) e. CC )
63		ere 11023	. . . . . . . 8 |- _e e. RR
64	63	recni 7563	. . . . . . 7 |- _e e. CC
65	64	a1i 9	. . . . . 6 |- ( ph -> _e e. CC )
66	62, 65, 48	subdid 7955	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. ( _e - sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) ) = ( ( ( ! ` Q ) x. _e ) - ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) ) )
67	59, 66	eqtr3d 2123	. . . 4 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) = ( ( ( ! ` Q ) x. _e ) - ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) ) )
68	61	nnrpd 9235	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( ! ` Q ) e. RR+ )
69	68, 54	rpmulcld 9253	. . . . . 6 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) e. RR+ )
70	69	rpred 9236	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) e. RR )
71		eirr.2	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> P e. ZZ )
72	71	zcnd 8932	. . . . . . . 8 |- ( ph -> P e. CC )
73	13	nnap0d 8531	. . . . . . . 8 |- ( ph -> Q # 0 )
74	62, 72, 35, 73	div12apd 8357	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) = ( P x. ( ( ! ` Q ) / Q ) ) )
75	13	nnred 8498	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> Q e. RR )
76	75	leidd 8055	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> Q <_ Q )
77		facdiv 10209	. . . . . . . . . 10 |- ( ( Q e. NN0 /\ Q e. NN /\ Q <_ Q ) -> ( ( ! ` Q ) / Q ) e. NN )
78	60, 13, 76, 77	syl3anc 1175	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) / Q ) e. NN )
79	78	nnzd 8930	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) / Q ) e. ZZ )
80	71, 79	zmulcld 8937	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( P x. ( ( ! ` Q ) / Q ) ) e. ZZ )
81	74, 80	eqeltrd 2165	. . . . . 6 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) e. ZZ )
82	45, 62, 47	fsummulc2 10905	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) = sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( ( ! ` Q ) x. ( F ` k ) ) )
83	46	adantl 272	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> k e. NN0 )
84	83, 8	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> ( F ` k ) = ( 1 / ( ! ` k ) ) )
85	84	oveq2d 5684	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> ( ( ! ` Q ) x. ( F ` k ) ) = ( ( ! ` Q ) x. ( 1 / ( ! ` k ) ) ) )
86	62	adantr 271	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> ( ! ` Q ) e. CC )
87	46, 50	sylan2 281	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> ( ! ` k ) e. NN )
88	87	nncnd 8499	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> ( ! ` k ) e. CC )
89	87	nnap0d 8531	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> ( ! ` k ) # 0 )
90	86, 88, 89	divrecapd 8323	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> ( ( ! ` Q ) / ( ! ` k ) ) = ( ( ! ` Q ) x. ( 1 / ( ! ` k ) ) ) )
91	85, 90	eqtr4d 2124	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> ( ( ! ` Q ) x. ( F ` k ) ) = ( ( ! ` Q ) / ( ! ` k ) ) )
92		permnn 10242	. . . . . . . . . . 11 |- ( k e. ( 0 ... Q ) -> ( ( ! ` Q ) / ( ! ` k ) ) e. NN )
93	92	adantl 272	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> ( ( ! ` Q ) / ( ! ` k ) ) e. NN )
94	91, 93	eqeltrd 2165	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> ( ( ! ` Q ) x. ( F ` k ) ) e. NN )
95	94	nnzd 8930	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ k e. ( 0 ... Q ) ) -> ( ( ! ` Q ) x. ( F ` k ) ) e. ZZ )
96	45, 95	fsumzcl 10859	. . . . . . 7 |- ( ph -> sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( ( ! ` Q ) x. ( F ` k ) ) e. ZZ )
97	82, 96	eqeltrd 2165	. . . . . 6 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) e. ZZ )
98	81, 97	zsubcld 8936	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) - ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) ) e. ZZ )
99	69	rpgt0d 9239	. . . . 5 |- ( ph -> 0 < ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) )
100	14	peano2nnd 8500	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( ( Q + 1 ) + 1 ) e. NN )
101	100	nnred 8498	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> ( ( Q + 1 ) + 1 ) e. RR )
102	15	faccld 10207	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( ! ` ( Q + 1 ) ) e. NN )
103	102, 14	nnmulcld 8534	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) e. NN )
104	101, 103	nndivred 8535	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( ( ( Q + 1 ) + 1 ) / ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) ) e. RR )
105	61	nnrecred 8532	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( 1 / ( ! ` Q ) ) e. RR )
106		abs1 10568	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( abs ` 1 ) = 1
107	106	oveq1i 5678	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( abs ` 1 ) ^ n ) = ( 1 ^ n )
108	107	oveq1i 5678	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( abs ` 1 ) ^ n ) / ( ! ` n ) ) = ( ( 1 ^ n ) / ( ! ` n ) )
109	108	mpteq2i 3933	. . . . . . . . . . 11 |- ( n e. NN0 |-> ( ( ( abs ` 1 ) ^ n ) / ( ! ` n ) ) ) = ( n e. NN0 |-> ( ( 1 ^ n ) / ( ! ` n ) ) )
110	23, 109	eqtr4i 2112	. . . . . . . . . 10 |- F = ( n e. NN0 |-> ( ( ( abs ` 1 ) ^ n ) / ( ! ` n ) ) )
111		eqid 2089	. . . . . . . . . 10 |- ( 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 ) ) )
112		1le1 8112	. . . . . . . . . . . 12 |- 1 <_ 1
113	106, 112	eqbrtri 3872	. . . . . . . . . . 11 |- ( abs ` 1 ) <_ 1
114	113	a1i 9	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( abs ` 1 ) <_ 1 )
115	23, 110, 111, 14, 27, 114	eftlub 11043	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> ( abs ` sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) <_ ( ( ( abs ` 1 ) ^ ( Q + 1 ) ) x. ( ( ( Q + 1 ) + 1 ) / ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) ) ) )
116	54	rprege0d 9244	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) e. RR /\ 0 <_ sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) )
117		absid 10567	. . . . . . . . . 10 |- ( ( 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 ) )
118	116, 117	syl 14	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> ( abs ` sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) = sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) )
119	106	oveq1i 5678	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( abs ` 1 ) ^ ( Q + 1 ) ) = ( 1 ^ ( Q + 1 ) )
120	14	nnzd 8930	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( Q + 1 ) e. ZZ )
121		1exp 10047	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( Q + 1 ) e. ZZ -> ( 1 ^ ( Q + 1 ) ) = 1 )
122	120, 121	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( 1 ^ ( Q + 1 ) ) = 1 )
123	119, 122	syl5eq 2133	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( ( abs ` 1 ) ^ ( Q + 1 ) ) = 1 )
124	123	oveq1d 5683	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( ( ( abs ` 1 ) ^ ( Q + 1 ) ) x. ( ( ( Q + 1 ) + 1 ) / ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) ) ) = ( 1 x. ( ( ( Q + 1 ) + 1 ) / ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) ) ) )
125	104	recnd 7579	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( ( ( Q + 1 ) + 1 ) / ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) ) e. CC )
126	125	mulid2d 7569	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( 1 x. ( ( ( Q + 1 ) + 1 ) / ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) ) ) = ( ( ( Q + 1 ) + 1 ) / ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) ) )
127	124, 126	eqtrd 2121	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> ( ( ( abs ` 1 ) ^ ( Q + 1 ) ) x. ( ( ( Q + 1 ) + 1 ) / ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) ) ) = ( ( ( Q + 1 ) + 1 ) / ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) ) )
128	115, 118, 127	3brtr3d 3882	. . . . . . . 8 |- ( ph -> sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) <_ ( ( ( Q + 1 ) + 1 ) / ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) ) )
129	14	nnred 8498	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( Q + 1 ) e. RR )
130	129, 129	readdcld 7580	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( ( Q + 1 ) + ( Q + 1 ) ) e. RR )
131	129, 129	remulcld 7581	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( ( Q + 1 ) x. ( Q + 1 ) ) e. RR )
132		1red 7566	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> 1 e. RR )
133	13	nnge1d 8528	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> 1 <_ Q )
134		1nn 8496	. . . . . . . . . . . . . 14 |- 1 e. NN
135		nnleltp1 8872	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( 1 e. NN /\ Q e. NN ) -> ( 1 <_ Q <-> 1 < ( Q + 1 ) ) )
136	134, 13, 135	sylancr 406	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( 1 <_ Q <-> 1 < ( Q + 1 ) ) )
137	133, 136	mpbid 146	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> 1 < ( Q + 1 ) )
138	132, 129, 129, 137	ltadd2dd 7963	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( ( Q + 1 ) + 1 ) < ( ( Q + 1 ) + ( Q + 1 ) ) )
139	14	nncnd 8499	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( Q + 1 ) e. CC )
140	139	2timesd 8721	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( 2 x. ( Q + 1 ) ) = ( ( Q + 1 ) + ( Q + 1 ) ) )
141		df-2 8544	. . . . . . . . . . . . . 14 |- 2 = ( 1 + 1 )
142	132, 75, 132, 133	leadd1dd 8099	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( 1 + 1 ) <_ ( Q + 1 ) )
143	141, 142	syl5eqbr 3886	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> 2 <_ ( Q + 1 ) )
144		2re 8555	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- 2 e. RR
145	144	a1i 9	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> 2 e. RR )
146	14	nngt0d 8529	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> 0 < ( Q + 1 ) )
147		lemul1 8133	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( 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 ) ) ) )
148	145, 129, 129, 146, 147	syl112anc 1179	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( 2 <_ ( Q + 1 ) <-> ( 2 x. ( Q + 1 ) ) <_ ( ( Q + 1 ) x. ( Q + 1 ) ) ) )
149	143, 148	mpbid 146	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( 2 x. ( Q + 1 ) ) <_ ( ( Q + 1 ) x. ( Q + 1 ) ) )
150	140, 149	eqbrtrrd 3875	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( ( Q + 1 ) + ( Q + 1 ) ) <_ ( ( Q + 1 ) x. ( Q + 1 ) ) )
151	101, 130, 131, 138, 150	ltletrd 7964	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( ( Q + 1 ) + 1 ) < ( ( Q + 1 ) x. ( Q + 1 ) ) )
152		facp1 10201	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( Q e. NN0 -> ( ! ` ( Q + 1 ) ) = ( ( ! ` Q ) x. ( Q + 1 ) ) )
153	60, 152	syl 14	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ! ` ( Q + 1 ) ) = ( ( ! ` Q ) x. ( Q + 1 ) ) )
154	153	oveq1d 5683	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) / ( ! ` Q ) ) = ( ( ( ! ` Q ) x. ( Q + 1 ) ) / ( ! ` Q ) ) )
155	102	nncnd 8499	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ! ` ( Q + 1 ) ) e. CC )
156	61	nnap0d 8531	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ! ` Q ) # 0 )
157	155, 62, 156	divrecapd 8323	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) / ( ! ` Q ) ) = ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( 1 / ( ! ` Q ) ) ) )
158	139, 62, 156	divcanap3d 8325	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( ( ( ! ` Q ) x. ( Q + 1 ) ) / ( ! ` Q ) ) = ( Q + 1 ) )
159	154, 157, 158	3eqtr3rd 2130	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( Q + 1 ) = ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( 1 / ( ! ` Q ) ) ) )
160	159	oveq1d 5683	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( ( Q + 1 ) x. ( Q + 1 ) ) = ( ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( 1 / ( ! ` Q ) ) ) x. ( Q + 1 ) ) )
161	105	recnd 7579	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( 1 / ( ! ` Q ) ) e. CC )
162	155, 161, 139	mul32d 7698	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( 1 / ( ! ` Q ) ) ) x. ( Q + 1 ) ) = ( ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) x. ( 1 / ( ! ` Q ) ) ) )
163	160, 162	eqtrd 2121	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( ( Q + 1 ) x. ( Q + 1 ) ) = ( ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) x. ( 1 / ( ! ` Q ) ) ) )
164	151, 163	breqtrd 3877	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> ( ( Q + 1 ) + 1 ) < ( ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) x. ( 1 / ( ! ` Q ) ) ) )
165	103	nnred 8498	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) e. RR )
166	103	nngt0d 8529	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> 0 < ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) )
167		ltdivmul 8400	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( 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 ) ) ) ) )
168	101, 105, 165, 166, 167	syl112anc 1179	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> ( ( ( ( Q + 1 ) + 1 ) / ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) ) < ( 1 / ( ! ` Q ) ) <-> ( ( Q + 1 ) + 1 ) < ( ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) x. ( 1 / ( ! ` Q ) ) ) ) )
169	164, 168	mpbird 166	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( ( ( Q + 1 ) + 1 ) / ( ( ! ` ( Q + 1 ) ) x. ( Q + 1 ) ) ) < ( 1 / ( ! ` Q ) ) )
170	55, 104, 105, 128, 169	lelttrd 7671	. . . . . . 7 |- ( ph -> sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) < ( 1 / ( ! ` Q ) ) )
171	55, 132, 68	ltmuldiv2d 9285	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) < 1 <-> sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) < ( 1 / ( ! ` Q ) ) ) )
172	170, 171	mpbird 166	. . . . . 6 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) < 1 )
173		0p1e1 8599	. . . . . 6 |- ( 0 + 1 ) = 1
174	172, 173	syl6breqr 3893	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) < ( 0 + 1 ) )
175	43, 70, 98, 99, 174	btwnapz 8939	. . . 4 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( ZZ>= ` ( Q + 1 ) ) ( F ` k ) ) # ( ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) - ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) ) )
176	67, 175	eqbrtrrd 3875	. . 3 |- ( ph -> ( ( ( ! ` Q ) x. _e ) - ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) ) # ( ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) - ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) ) )
177	62, 65	mulcld 7571	. . . 4 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. _e ) e. CC )
178	81	zcnd 8932	. . . 4 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) e. CC )
179	62, 48	mulcld 7571	. . . 4 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) e. CC )
180		apsub1 8180	. . . 4 |- ( ( ( ( ! ` Q ) x. _e ) e. CC /\ ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) e. CC /\ ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) e. CC ) -> ( ( ( ! ` Q ) x. _e ) # ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) <-> ( ( ( ! ` Q ) x. _e ) - ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) ) # ( ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) - ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) ) ) )
181	177, 178, 179, 180	syl3anc 1175	. . 3 |- ( ph -> ( ( ( ! ` Q ) x. _e ) # ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) <-> ( ( ( ! ` Q ) x. _e ) - ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) ) # ( ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) - ( ( ! ` Q ) x. sum_ k e. ( 0 ... Q ) ( F ` k ) ) ) ) )
182	176, 181	mpbird 166	. 2 |- ( ph -> ( ( ! ` Q ) x. _e ) # ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) )
183		znq 9172	. . . . 5 |- ( ( P e. ZZ /\ Q e. NN ) -> ( P / Q ) e. QQ )
184	71, 13, 183	syl2anc 404	. . . 4 |- ( ph -> ( P / Q ) e. QQ )
185		qcn 9182	. . . 4 |- ( ( P / Q ) e. QQ -> ( P / Q ) e. CC )
186	184, 185	syl 14	. . 3 |- ( ph -> ( P / Q ) e. CC )
187		apmul2 8319	. . 3 |- ( ( _e e. CC /\ ( P / Q ) e. CC /\ ( ( ! ` Q ) e. CC /\ ( ! ` Q ) # 0 ) ) -> ( _e # ( P / Q ) <-> ( ( ! ` Q ) x. _e ) # ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) ) )
188	65, 186, 62, 156, 187	syl112anc 1179	. 2 |- ( ph -> ( _e # ( P / Q ) <-> ( ( ! ` Q ) x. _e ) # ( ( ! ` Q ) x. ( P / Q ) ) ) )
189	182, 188	mpbird 166	1 |- ( ph -> _e # ( P / Q ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   <-> wb 104   = wceq 1290   e. wcel 1439   class class class wbr 3853   |-> cmpt 3907   dom cdm 4454   ` cfv 5030  (class class class)co 5668   CCcc 7411   RRcr 7412   0cc0 7413   1c1 7414   + caddc 7416   x. cmul 7418   < clt 7585   <_ cle 7586   - cmin 7716   # cap 8121   / cdiv 8202   NNcn 8485   2c2 8536   NN0cn0 8736   ZZcz 8813   ZZ>=cuz 9082   QQcq 9167   RR+crp 9197   ...cfz 9487   seqcseq 9915   ^cexp 10017   !cfa 10196   abscabs 10493   ~~> cli 10729   sum_csu 10805   _eceu 10996

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 580  ax-in2 581  ax-io 666  ax-5 1382  ax-7 1383  ax-gen 1384  ax-ie1 1428  ax-ie2 1429  ax-8 1441  ax-10 1442  ax-11 1443  ax-i12 1444  ax-bndl 1445  ax-4 1446  ax-13 1450  ax-14 1451  ax-17 1465  ax-i9 1469  ax-ial 1473  ax-i5r 1474  ax-ext 2071  ax-coll 3962  ax-sep 3965  ax-nul 3973  ax-pow 4017  ax-pr 4047  ax-un 4271  ax-setind 4368  ax-iinf 4418  ax-cnex 7499  ax-resscn 7500  ax-1cn 7501  ax-1re 7502  ax-icn 7503  ax-addcl 7504  ax-addrcl 7505  ax-mulcl 7506  ax-mulrcl 7507  ax-addcom 7508  ax-mulcom 7509  ax-addass 7510  ax-mulass 7511  ax-distr 7512  ax-i2m1 7513  ax-0lt1 7514  ax-1rid 7515  ax-0id 7516  ax-rnegex 7517  ax-precex 7518  ax-cnre 7519  ax-pre-ltirr 7520  ax-pre-ltwlin 7521  ax-pre-lttrn 7522  ax-pre-apti 7523  ax-pre-ltadd 7524  ax-pre-mulgt0 7525  ax-pre-mulext 7526  ax-arch 7527  ax-caucvg 7528

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 782  df-3or 926  df-3an 927  df-tru 1293  df-fal 1296  df-nf 1396  df-sb 1694  df-eu 1952  df-mo 1953  df-clab 2076  df-cleq 2082  df-clel 2085  df-nfc 2218  df-ne 2257  df-nel 2352  df-ral 2365  df-rex 2366  df-reu 2367  df-rmo 2368  df-rab 2369  df-v 2624  df-sbc 2844  df-csb 2937  df-dif 3004  df-un 3006  df-in 3008  df-ss 3015  df-nul 3290  df-if 3400  df-pw 3437  df-sn 3458  df-pr 3459  df-op 3461  df-uni 3662  df-int 3697  df-iun 3740  df-br 3854  df-opab 3908  df-mpt 3909  df-tr 3945  df-id 4131  df-po 4134  df-iso 4135  df-iord 4204  df-on 4206  df-ilim 4207  df-suc 4209  df-iom 4421  df-xp 4460  df-rel 4461  df-cnv 4462  df-co 4463  df-dm 4464  df-rn 4465  df-res 4466  df-ima 4467  df-iota 4995  df-fun 5032  df-fn 5033  df-f 5034  df-f1 5035  df-fo 5036  df-f1o 5037  df-fv 5038  df-isom 5039  df-riota 5624  df-ov 5671  df-oprab 5672  df-mpt2 5673  df-1st 5927  df-2nd 5928  df-recs 6086  df-irdg 6151  df-frec 6172  df-1o 6197  df-oadd 6201  df-er 6308  df-en 6514  df-dom 6515  df-fin 6516  df-pnf 7587  df-mnf 7588  df-xr 7589  df-ltxr 7590  df-le 7591  df-sub 7718  df-neg 7719  df-reap 8115  df-ap 8122  df-div 8203  df-inn 8486  df-2 8544  df-3 8545  df-4 8546  df-n0 8737  df-z 8814  df-uz 9083  df-q 9168  df-rp 9198  df-ico 9375  df-fz 9488  df-fzo 9617  df-iseq 9916  df-seq3 9917  df-exp 10018  df-fac 10197  df-bc 10219  df-ihash 10247  df-shft 10312  df-cj 10339  df-re 10340  df-im 10341  df-rsqrt 10494  df-abs 10495  df-clim 10730  df-isum 10806  df-ef 11001  df-e 11002

This theorem is referenced by:  eirrap  11128