Theorem trirecip 10895

Description: The sum of the reciprocals of the triangle numbers converge to two. This is Metamath 100 proof #42. (Contributed by Scott Fenton, 23-Apr-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 22-May-2014.)

Assertion

Ref	Expression
trirecip	|- sum_ k e. NN ( 2 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) = 2

Proof of Theorem trirecip

Dummy variable n is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		2cnd 8495	. . . 4 |- ( k e. NN -> 2 e. CC )
2		peano2nn 8434	. . . . . 6 |- ( k e. NN -> ( k + 1 ) e. NN )
3		nnmulcl 8443	. . . . . 6 |- ( ( k e. NN /\ ( k + 1 ) e. NN ) -> ( k x. ( k + 1 ) ) e. NN )
4	2, 3	mpdan 412	. . . . 5 |- ( k e. NN -> ( k x. ( k + 1 ) ) e. NN )
5	4	nncnd 8436	. . . 4 |- ( k e. NN -> ( k x. ( k + 1 ) ) e. CC )
6	4	nnap0d 8468	. . . 4 |- ( k e. NN -> ( k x. ( k + 1 ) ) # 0 )
7	1, 5, 6	divrecapd 8260	. . 3 |- ( k e. NN -> ( 2 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) = ( 2 x. ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) ) )
8	7	sumeq2i 10753	. 2 |- sum_ k e. NN ( 2 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) = sum_ k e. NN ( 2 x. ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) )
9		nnuz 9054	. . . . 5 |- NN = ( ZZ>= ` 1 )
10		1zzd 8777	. . . . 5 |- ( T. -> 1 e. ZZ )
11		simpr 108	. . . . . 6 |- ( ( T. /\ k e. NN ) -> k e. NN )
12	4	adantl 271	. . . . . . 7 |- ( ( T. /\ k e. NN ) -> ( k x. ( k + 1 ) ) e. NN )
13	12	nnrecred 8469	. . . . . 6 |- ( ( T. /\ k e. NN ) -> ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) e. RR )
14		id 19	. . . . . . . . 9 |- ( n = k -> n = k )
15		oveq1 5659	. . . . . . . . 9 |- ( n = k -> ( n + 1 ) = ( k + 1 ) )
16	14, 15	oveq12d 5670	. . . . . . . 8 |- ( n = k -> ( n x. ( n + 1 ) ) = ( k x. ( k + 1 ) ) )
17	16	oveq2d 5668	. . . . . . 7 |- ( n = k -> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) = ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) )
18		eqid 2088	. . . . . . 7 |- ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) = ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) )
19	17, 18	fvmptg 5380	. . . . . 6 |- ( ( k e. NN /\ ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) e. RR ) -> ( ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ` k ) = ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) )
20	11, 13, 19	syl2anc 403	. . . . 5 |- ( ( T. /\ k e. NN ) -> ( ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ` k ) = ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) )
21	4	nnrecred 8469	. . . . . . 7 |- ( k e. NN -> ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) e. RR )
22	21	recnd 7516	. . . . . 6 |- ( k e. NN -> ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) e. CC )
23	22	adantl 271	. . . . 5 |- ( ( T. /\ k e. NN ) -> ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) e. CC )
24	18	trireciplem 10894	. . . . . . 7 |- seq 1 ( + , ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ) ~~> 1
25	24	a1i 9	. . . . . 6 |- ( T. -> seq 1 ( + , ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ) ~~> 1 )
26		climrel 10668	. . . . . . 7 |- Rel ~~>
27	26	releldmi 4674	. . . . . 6 |- ( seq 1 ( + , ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ) ~~> 1 -> seq 1 ( + , ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ) e. dom ~~> )
28	25, 27	syl 14	. . . . 5 |- ( T. -> seq 1 ( + , ( n e. NN |-> ( 1 / ( n x. ( n + 1 ) ) ) ) ) e. dom ~~> )
29		2cnd 8495	. . . . 5 |- ( T. -> 2 e. CC )
30	9, 10, 20, 23, 28, 29	isummulc2 10820	. . . 4 |- ( T. -> ( 2 x. sum_ k e. NN ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) ) = sum_ k e. NN ( 2 x. ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) ) )
31	9, 10, 20, 23, 25	isumclim 10815	. . . . 5 |- ( T. -> sum_ k e. NN ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) = 1 )
32	31	oveq2d 5668	. . . 4 |- ( T. -> ( 2 x. sum_ k e. NN ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) ) = ( 2 x. 1 ) )
33	30, 32	eqtr3d 2122	. . 3 |- ( T. -> sum_ k e. NN ( 2 x. ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) ) = ( 2 x. 1 ) )
34	33	mptru 1298	. 2 |- sum_ k e. NN ( 2 x. ( 1 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) ) = ( 2 x. 1 )
35		2t1e2 8569	. 2 |- ( 2 x. 1 ) = 2
36	8, 34, 35	3eqtri 2112	1 |- sum_ k e. NN ( 2 / ( k x. ( k + 1 ) ) ) = 2

Syntax hints:   /\ wa 102   = wceq 1289   T. wtru 1290   e. wcel 1438   class class class wbr 3845   |-> cmpt 3899   dom cdm 4438   ` cfv 5015  (class class class)co 5652   CCcc 7348   RRcr 7349   1c1 7351   + caddc 7353   x. cmul 7355   / cdiv 8139   NNcn 8422   2c2 8473   seqcseq 9852   ~~> cli 10666   sum_csu 10742

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 579  ax-in2 580  ax-io 665  ax-5 1381  ax-7 1382  ax-gen 1383  ax-ie1 1427  ax-ie2 1428  ax-8 1440  ax-10 1441  ax-11 1442  ax-i12 1443  ax-bndl 1444  ax-4 1445  ax-13 1449  ax-14 1450  ax-17 1464  ax-i9 1468  ax-ial 1472  ax-i5r 1473  ax-ext 2070  ax-coll 3954  ax-sep 3957  ax-nul 3965  ax-pow 4009  ax-pr 4036  ax-un 4260  ax-setind 4353  ax-iinf 4403  ax-cnex 7436  ax-resscn 7437  ax-1cn 7438  ax-1re 7439  ax-icn 7440  ax-addcl 7441  ax-addrcl 7442  ax-mulcl 7443  ax-mulrcl 7444  ax-addcom 7445  ax-mulcom 7446  ax-addass 7447  ax-mulass 7448  ax-distr 7449  ax-i2m1 7450  ax-0lt1 7451  ax-1rid 7452  ax-0id 7453  ax-rnegex 7454  ax-precex 7455  ax-cnre 7456  ax-pre-ltirr 7457  ax-pre-ltwlin 7458  ax-pre-lttrn 7459  ax-pre-apti 7460  ax-pre-ltadd 7461  ax-pre-mulgt0 7462  ax-pre-mulext 7463  ax-arch 7464  ax-caucvg 7465

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 781  df-3or 925  df-3an 926  df-tru 1292  df-fal 1295  df-nf 1395  df-sb 1693  df-eu 1951  df-mo 1952  df-clab 2075  df-cleq 2081  df-clel 2084  df-nfc 2217  df-ne 2256  df-nel 2351  df-ral 2364  df-rex 2365  df-reu 2366  df-rmo 2367  df-rab 2368  df-v 2621  df-sbc 2841  df-csb 2934  df-dif 3001  df-un 3003  df-in 3005  df-ss 3012  df-nul 3287  df-if 3394  df-pw 3431  df-sn 3452  df-pr 3453  df-op 3455  df-uni 3654  df-int 3689  df-iun 3732  df-br 3846  df-opab 3900  df-mpt 3901  df-tr 3937  df-id 4120  df-po 4123  df-iso 4124  df-iord 4193  df-on 4195  df-ilim 4196  df-suc 4198  df-iom 4406  df-xp 4444  df-rel 4445  df-cnv 4446  df-co 4447  df-dm 4448  df-rn 4449  df-res 4450  df-ima 4451  df-iota 4980  df-fun 5017  df-fn 5018  df-f 5019  df-f1 5020  df-fo 5021  df-f1o 5022  df-fv 5023  df-isom 5024  df-riota 5608  df-ov 5655  df-oprab 5656  df-mpt2 5657  df-1st 5911  df-2nd 5912  df-recs 6070  df-irdg 6135  df-frec 6156  df-1o 6181  df-oadd 6185  df-er 6292  df-en 6458  df-dom 6459  df-fin 6460  df-pnf 7524  df-mnf 7525  df-xr 7526  df-ltxr 7527  df-le 7528  df-sub 7655  df-neg 7656  df-reap 8052  df-ap 8059  df-div 8140  df-inn 8423  df-2 8481  df-3 8482  df-4 8483  df-n0 8674  df-z 8751  df-uz 9020  df-q 9105  df-rp 9135  df-fz 9425  df-fzo 9554  df-iseq 9853  df-seq3 9854  df-exp 9955  df-ihash 10184  df-shft 10249  df-cj 10276  df-re 10277  df-im 10278  df-rsqrt 10431  df-abs 10432  df-clim 10667  df-isum 10743

This theorem is referenced by: (None)