ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  chtdif GIF version

Theorem chtdif 16230
Description: The difference of the Chebyshev function at two points sums the logarithms of the primes in an interval. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Sep-2014.)
Assertion
Ref Expression
chtdif (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((θ‘𝑁) − (θ‘𝑀)) = Σ𝑝 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝))
Distinct variable groups:   𝑀,𝑝   𝑁,𝑝

Proof of Theorem chtdif
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eluzelz 9941 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
2 zq 10036 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℚ)
31, 2syl 14 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑁 ∈ ℚ)
4 chtqval 16211 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℚ → (θ‘𝑁) = Σ𝑝 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝))
53, 4syl 14 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (θ‘𝑁) = Σ𝑝 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝))
6 eluzel2 9936 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ∈ ℤ)
7 2z 9677 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℤ
8 zmincl 12023 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℤ) → inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ∈ ℤ)
96, 7, 8sylancl 417 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ∈ ℤ)
107a1i 9 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 2 ∈ ℤ)
116zred 9773 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ∈ ℝ)
12 2re 9377 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ
13 min2inf 12017 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ 2 ∈ ℝ) → inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ≤ 2)
1411, 12, 13sylancl 417 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ≤ 2)
15 eluz2 9937 . . . . . . . . 9 (2 ∈ (ℤ≥‘inf({𝑀, 2}, ℝ, < )) ↔ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℤ ∧ inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ≤ 2))
169, 10, 14, 15syl3anbrc 1212 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 2 ∈ (ℤ≥‘inf({𝑀, 2}, ℝ, < )))
17 ppiqsval2 16207 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℚ ∧ 2 ∈ (ℤ≥‘inf({𝑀, 2}, ℝ, < ))) → ((0[,]𝑁) ∩ ℙ) = ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...(⌊‘𝑁)) ∩ ℙ))
183, 16, 17syl2anc 415 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((0[,]𝑁) ∩ ℙ) = ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...(⌊‘𝑁)) ∩ ℙ))
19 flid 10734 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℤ → (⌊‘𝑁) = 𝑁)
201, 19syl 14 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (⌊‘𝑁) = 𝑁)
2120oveq2d 6101 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...(⌊‘𝑁)) = (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁))
2221ineq1d 3431 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...(⌊‘𝑁)) ∩ ℙ) = ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ))
2318, 22eqtrd 2271 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((0[,]𝑁) ∩ ℙ) = ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ))
2423sumeq1d 12151 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → Σ𝑝 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝) = Σ𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝))
2511ltp1d 9263 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 < (𝑀 + 1))
26 fzdisj 10468 . . . . . . . . 9 (𝑀 < (𝑀 + 1) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ((𝑀 + 1)...𝑁)) = ∅)
2725, 26syl 14 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ((𝑀 + 1)...𝑁)) = ∅)
2827ineq1d 3431 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ((𝑀 + 1)...𝑁)) ∩ ℙ) = (∅ ∩ ℙ))
29 inindir 3449 . . . . . . 7 (((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ((𝑀 + 1)...𝑁)) ∩ ℙ) = (((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ∩ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ))
30 0in 3558 . . . . . . 7 (∅ ∩ ℙ) = ∅
3128, 29, 303eqtr3g 2294 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ∩ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)) = ∅)
32 min1inf 12016 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 ∈ ℝ ∧ 2 ∈ ℝ) → inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ≤ 𝑀)
3311, 12, 32sylancl 417 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ≤ 𝑀)
34 eluz2 9937 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ (ℤ≥‘inf({𝑀, 2}, ℝ, < )) ↔ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ≤ 𝑀))
359, 6, 33, 34syl3anbrc 1212 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘inf({𝑀, 2}, ℝ, < )))
36 id 19 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
37 elfzuzb 10433 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ↔ (𝑀 ∈ (ℤ≥‘inf({𝑀, 2}, ℝ, < )) ∧ 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀)))
3835, 36, 37sylanbrc 421 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁))
39 fzsplit 10467 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) → (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) = ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∪ ((𝑀 + 1)...𝑁)))
4038, 39syl 14 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) = ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∪ ((𝑀 + 1)...𝑁)))
4140ineq1d 3431 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ) = (((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∪ ((𝑀 + 1)...𝑁)) ∩ ℙ))
42 indir 3480 . . . . . . 7 (((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∪ ((𝑀 + 1)...𝑁)) ∩ ℙ) = (((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ∪ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ))
4341, 42eqtrdi 2287 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ) = (((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ∪ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)))
449, 1fzfigd 10883 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∈ Fin)
45 inss1 3451 . . . . . . . 8 ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ) ⊆ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁)
4645a1i 9 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ) ⊆ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁))
47 elfzelz 10439 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) → 𝑥 ∈ ℤ)
4847adantl 277 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁)) → 𝑥 ∈ ℤ)
499adantr 276 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁)) → inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ∈ ℤ)
501adantr 276 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
51 fzdcel 10455 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → DECID 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁))
5248, 49, 50, 51syl3anc 1278 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁)) → DECID 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁))
53 prmdcz 12928 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℤ → DECID 𝑥 ∈ ℙ)
5447, 53syl 14 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) → DECID 𝑥 ∈ ℙ)
5554adantl 277 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁)) → DECID 𝑥 ∈ ℙ)
5652, 55dcand 945 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁)) → DECID (𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∧ 𝑥 ∈ ℙ))
57 elin 3412 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ) ↔ (𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∧ 𝑥 ∈ ℙ))
5857dcbii 852 . . . . . . . . 9 (DECID 𝑥 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ) ↔ DECID (𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∧ 𝑥 ∈ ℙ))
5956, 58sylibr 134 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁)) → DECID 𝑥 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ))
6059ralrimiva 2623 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ∀𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁)DECID 𝑥 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ))
61 ssfidc 7245 . . . . . . 7 (((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∈ Fin ∧ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ) ⊆ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∧ ∀𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁)DECID 𝑥 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ)) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ) ∈ Fin)
6244, 46, 60, 61syl3anc 1278 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ) ∈ Fin)
63 simpr 110 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ)) → 𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ))
6463elin2d 3419 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ)) → 𝑝 ∈ ℙ)
65 prmnn 12907 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℕ)
6664, 65syl 14 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ)) → 𝑝 ∈ ℕ)
6766nnrpd 10106 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ)) → 𝑝 ∈ ℝ+)
6867relogcld 16078 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ)) → (log‘𝑝) ∈ ℝ)
6968recnd 8355 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ)) → (log‘𝑝) ∈ ℂ)
7031, 43, 62, 69fsumsplit 12193 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → Σ𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝) = (Σ𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝) + Σ𝑝 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝)))
7124, 70eqtrd 2271 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → Σ𝑝 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝) = (Σ𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝) + Σ𝑝 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝)))
725, 71eqtrd 2271 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (θ‘𝑁) = (Σ𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝) + Σ𝑝 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝)))
73 zq 10036 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ ℚ)
746, 73syl 14 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ∈ ℚ)
75 chtqval 16211 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℚ → (θ‘𝑀) = Σ𝑝 ∈ ((0[,]𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝))
7674, 75syl 14 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (θ‘𝑀) = Σ𝑝 ∈ ((0[,]𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝))
77 ppiqsval2 16207 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℚ ∧ 2 ∈ (ℤ≥‘inf({𝑀, 2}, ℝ, < ))) → ((0[,]𝑀) ∩ ℙ) = ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...(⌊‘𝑀)) ∩ ℙ))
7874, 16, 77syl2anc 415 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((0[,]𝑀) ∩ ℙ) = ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...(⌊‘𝑀)) ∩ ℙ))
79 flid 10734 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℤ → (⌊‘𝑀) = 𝑀)
806, 79syl 14 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (⌊‘𝑀) = 𝑀)
8180oveq2d 6101 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...(⌊‘𝑀)) = (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀))
8281ineq1d 3431 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...(⌊‘𝑀)) ∩ ℙ) = ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ))
8378, 82eqtrd 2271 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((0[,]𝑀) ∩ ℙ) = ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ))
8483sumeq1d 12151 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → Σ𝑝 ∈ ((0[,]𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝) = Σ𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝))
8576, 84eqtrd 2271 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (θ‘𝑀) = Σ𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝))
8672, 85oveq12d 6103 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((θ‘𝑁) − (θ‘𝑀)) = ((Σ𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝) + Σ𝑝 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝)) − Σ𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝)))
879, 6fzfigd 10883 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∈ Fin)
88 inss1 3451 . . . . . 6 ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ⊆ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀)
8988a1i 9 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ⊆ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀))
90 elfzelz 10439 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) → 𝑥 ∈ ℤ)
9190adantl 277 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀)) → 𝑥 ∈ ℤ)
929adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀)) → inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ∈ ℤ)
936adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀)) → 𝑀 ∈ ℤ)
94 fzdcel 10455 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ inf({𝑀, 2}, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → DECID 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀))
9591, 92, 93, 94syl3anc 1278 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀)) → DECID 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀))
9690, 53syl 14 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) → DECID 𝑥 ∈ ℙ)
9796adantl 277 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀)) → DECID 𝑥 ∈ ℙ)
9895, 97dcand 945 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀)) → DECID (𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∧ 𝑥 ∈ ℙ))
99 elin 3412 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ↔ (𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∧ 𝑥 ∈ ℙ))
10099dcbii 852 . . . . . . 7 (DECID 𝑥 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ↔ DECID (𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∧ 𝑥 ∈ ℙ))
10198, 100sylibr 134 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀)) → DECID 𝑥 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ))
102101ralrimiva 2623 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ∀𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀)DECID 𝑥 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ))
103 ssfidc 7245 . . . . 5 (((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∈ Fin ∧ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ⊆ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∧ ∀𝑥 ∈ (inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀)DECID 𝑥 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ∈ Fin)
10487, 89, 102, 103syl3anc 1278 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ∈ Fin)
105 ssun1 3392 . . . . . . 7 ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ⊆ (((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ∪ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ))
106105, 43sseqtrrid 3299 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ⊆ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ))
107106sselda 3248 . . . . 5 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)) → 𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ))
108107, 69syldan 282 . . . 4 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)) → (log‘𝑝) ∈ ℂ)
109104, 108fsumcl 12186 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → Σ𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝) ∈ ℂ)
1106peano2zd 9776 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (𝑀 + 1) ∈ ℤ)
111110, 1fzfigd 10883 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((𝑀 + 1)...𝑁) ∈ Fin)
112 inss1 3451 . . . . . 6 (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ) ⊆ ((𝑀 + 1)...𝑁)
113112a1i 9 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ) ⊆ ((𝑀 + 1)...𝑁))
114 elfzelz 10439 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁) → 𝑥 ∈ ℤ)
115114adantl 277 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑥 ∈ ℤ)
116110adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → (𝑀 + 1) ∈ ℤ)
1171adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
118 fzdcel 10455 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ (𝑀 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → DECID 𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁))
119115, 116, 117, 118syl3anc 1278 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → DECID 𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁))
120114, 53syl 14 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁) → DECID 𝑥 ∈ ℙ)
121120adantl 277 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → DECID 𝑥 ∈ ℙ)
122119, 121dcand 945 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → DECID (𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁) ∧ 𝑥 ∈ ℙ))
123 elin 3412 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ) ↔ (𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁) ∧ 𝑥 ∈ ℙ))
124123dcbii 852 . . . . . . 7 (DECID 𝑥 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ) ↔ DECID (𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁) ∧ 𝑥 ∈ ℙ))
125122, 124sylibr 134 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)) → DECID 𝑥 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ))
126125ralrimiva 2623 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ∀𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)DECID 𝑥 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ))
127 ssfidc 7245 . . . . 5 ((((𝑀 + 1)...𝑁) ∈ Fin ∧ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ) ⊆ ((𝑀 + 1)...𝑁) ∧ ∀𝑥 ∈ ((𝑀 + 1)...𝑁)DECID 𝑥 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)) → (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ) ∈ Fin)
128111, 113, 126, 127syl3anc 1278 . . . 4 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ) ∈ Fin)
129 ssun2 3393 . . . . . . 7 (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ) ⊆ (((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ) ∪ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ))
130129, 43sseqtrrid 3299 . . . . . 6 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ) ⊆ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ))
131130sselda 3248 . . . . 5 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑝 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)) → 𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑁) ∩ ℙ))
132131, 69syldan 282 . . . 4 ((𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) ∧ 𝑝 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)) → (log‘𝑝) ∈ ℂ)
133128, 132fsumcl 12186 . . 3 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → Σ𝑝 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝) ∈ ℂ)
134109, 133pncan2d 8641 . 2 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((Σ𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝) + Σ𝑝 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝)) − Σ𝑝 ∈ ((inf({𝑀, 2}, ℝ, < )...𝑀) ∩ ℙ)(log‘𝑝)) = Σ𝑝 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝))
13586, 134eqtrd 2271 1 (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → ((θ‘𝑁) − (θ‘𝑀)) = Σ𝑝 ∈ (((𝑀 + 1)...𝑁) ∩ ℙ)(log‘𝑝))
Colors of variables:    wff set class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 104  DECID wdc 846   = wceq 1402   ∈ wcel 2209  ∀wral 2528   ∪ cun 3218   ∩ cin 3219   ⊆ wss 3220  ∅c0 3520  {cpr 3710   class class class wbr 4130  ‘cfv 5377  (class class class)co 6085  Fincfn 7022  infcinf 7324  ℂcc 8178  ℝcr 8179  0cc0 8180  1c1 8181   + caddc 8183   < clt 8361   ≤ cle 8362   − cmin 8499  ℕcn 9307  2c2 9358  ℤcz 9649  ℤ≥cuz 9931  ℚcq 10029  [,]cicc 10304  ...cfz 10422  ⌊cfl 10714  Σcsu 12138  ℙcprime 12904  logclog 16051  θccht 16199
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4246  ax-sep 4249  ax-nul 4259  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-setind 4684  ax-iinf 4735  ax-cnex 8271  ax-resscn 8272  ax-1cn 8273  ax-1re 8274  ax-icn 8275  ax-addcl 8276  ax-addrcl 8277  ax-mulcl 8278  ax-mulrcl 8279  ax-addcom 8280  ax-mulcom 8281  ax-addass 8282  ax-mulass 8283  ax-distr 8284  ax-i2m1 8285  ax-0lt1 8286  ax-1rid 8287  ax-0id 8288  ax-rnegex 8289  ax-precex 8290  ax-cnre 8291  ax-pre-ltirr 8292  ax-pre-ltwlin 8293  ax-pre-lttrn 8294  ax-pre-apti 8295  ax-pre-ltadd 8296  ax-pre-mulgt0 8297  ax-pre-mulext 8298  ax-arch 8299  ax-caucvg 8300  ax-pre-suploc 8301  ax-addf 8302  ax-mulf 8303
This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 843  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-disj 4107  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-tr 4230  df-id 4438  df-po 4441  df-iso 4442  df-iord 4511  df-on 4513  df-ilim 4514  df-suc 4516  df-iom 4738  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-isom 5386  df-riota 6038  df-ov 6088  df-oprab 6089  df-mpo 6090  df-of 6302  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-recs 6576  df-irdg 6641  df-frec 6662  df-1o 6687  df-2o 6688  df-oadd 6691  df-er 6807  df-map 6924  df-pm 6925  df-en 7023  df-dom 7024  df-fin 7025  df-sup 7325  df-inf 7326  df-pnf 8363  df-mnf 8364  df-xr 8365  df-ltxr 8366  df-le 8367  df-sub 8501  df-neg 8502  df-reap 8906  df-ap 8913  df-div 9006  df-inn 9308  df-2 9366  df-3 9367  df-4 9368  df-n0 9569  df-z 9650  df-uz 9932  df-q 10030  df-rp 10066  df-xneg 10185  df-xadd 10186  df-ioo 10305  df-ico 10307  df-icc 10308  df-fz 10423  df-fzo 10561  df-fl 10716  df-mod 10775  df-seqfrec 10900  df-exp 10991  df-fac 11180  df-bc 11202  df-ihash 11231  df-shft 11596  df-cj 11623  df-re 11624  df-im 11625  df-rsqrt 11780  df-abs 11781  df-clim 12064  df-sumdc 12139  df-ef 12434  df-e 12435  df-dvds 12574  df-prm 12905  df-rest 13648  df-topgen 13667  df-psmet 14964  df-xmet 14965  df-met 14966  df-bl 14967  df-mopn 14968  df-top 15190  df-topon 15203  df-bases 15235  df-ntr 15288  df-cn 15380  df-cnp 15381  df-tx 15445  df-cncf 15763  df-limced 15848  df-dvap 15849  df-relog 16053  df-cht 16202
This theorem is used by:  efchtqdvds  16231
  Copyright terms: Public domain W3C validator