Theorem ege2le3 11670

Description: Euler's constant e = 2.71828... is bounded by 2 and 3. (Contributed by NM, 20-Mar-2005.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 28-Apr-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
erelem1.1	⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (2 · ((1 / 2)↑𝑛)))
erelem1.2	⊢ 𝐺 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (1 / (!‘𝑛)))

Assertion

Ref	Expression
ege2le3	⊢ (2 ≤ e ∧ e ≤ 3)

Proof of Theorem ege2le3

Dummy variables 𝑘 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		0nn0 9185	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 ∈ ℕ0
2		nn0uz 9556	. . . . . . . . 9 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
3	1, 2	eleqtri 2252	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ∈ (ℤ≥‘0)
4	3	a1i 9	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → 0 ∈ (ℤ≥‘0))
5		elnn0uz 9559	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 ↔ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0))
6	5	biimpri 133	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ (ℤ≥‘0) → 𝑘 ∈ ℕ0)
7		faccl 10706	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → (!‘𝑘) ∈ ℕ)
8	7	nnrecred 8960	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → (1 / (!‘𝑘)) ∈ ℝ)
9		fveq2 5512	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (!‘𝑛) = (!‘𝑘))
10	9	oveq2d 5886	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (1 / (!‘𝑛)) = (1 / (!‘𝑘)))
11		erelem1.2	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐺 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (1 / (!‘𝑛)))
12	10, 11	fvmptg 5589	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ0 ∧ (1 / (!‘𝑘)) ∈ ℝ) → (𝐺‘𝑘) = (1 / (!‘𝑘)))
13	8, 12	mpdan 421	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → (𝐺‘𝑘) = (1 / (!‘𝑘)))
14	13, 8	eqeltrd 2254	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → (𝐺‘𝑘) ∈ ℝ)
15	6, 14	syl 14	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ (ℤ≥‘0) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℝ)
16	15	adantl 277	. . . . . . 7 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℝ)
17		readdcl 7932	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑘 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑘 + 𝑦) ∈ ℝ)
18	17	adantl 277	. . . . . . 7 ⊢ ((⊤ ∧ (𝑘 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)) → (𝑘 + 𝑦) ∈ ℝ)
19	4, 16, 18	seq3p1 10455	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (seq0( + , 𝐺)‘(0 + 1)) = ((seq0( + , 𝐺)‘0) + (𝐺‘(0 + 1))))
20		0zd 9259	. . . . . . . . 9 ⊢ (⊤ → 0 ∈ ℤ)
21	20, 16, 18	seq3-1 10453	. . . . . . . 8 ⊢ (⊤ → (seq0( + , 𝐺)‘0) = (𝐺‘0))
22		fveq2 5512	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑛 = 0 → (!‘𝑛) = (!‘0))
23		fac0 10699	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (!‘0) = 1
24	22, 23	eqtrdi 2226	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 = 0 → (!‘𝑛) = 1)
25	24	oveq2d 5886	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 = 0 → (1 / (!‘𝑛)) = (1 / 1))
26		ax-1cn 7899	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℂ
27	26	div1i 8691	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (1 / 1) = 1
28	25, 27	eqtrdi 2226	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 = 0 → (1 / (!‘𝑛)) = 1)
29		1ex 7947	. . . . . . . . . 10 ⊢ 1 ∈ V
30	28, 11, 29	fvmpt 5590	. . . . . . . . 9 ⊢ (0 ∈ ℕ0 → (𝐺‘0) = 1)
31	1, 30	mp1i 10	. . . . . . . 8 ⊢ (⊤ → (𝐺‘0) = 1)
32	21, 31	eqtrd 2210	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → (seq0( + , 𝐺)‘0) = 1)
33		1e0p1 9419	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 = (0 + 1)
34	33	fveq2i 5515	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐺‘1) = (𝐺‘(0 + 1))
35		1nn0 9186	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ∈ ℕ0
36		fveq2 5512	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑛 = 1 → (!‘𝑛) = (!‘1))
37		fac1 10700	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (!‘1) = 1
38	36, 37	eqtrdi 2226	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 = 1 → (!‘𝑛) = 1)
39	38	oveq2d 5886	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 = 1 → (1 / (!‘𝑛)) = (1 / 1))
40	39, 27	eqtrdi 2226	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 = 1 → (1 / (!‘𝑛)) = 1)
41	40, 11, 29	fvmpt 5590	. . . . . . . . 9 ⊢ (1 ∈ ℕ0 → (𝐺‘1) = 1)
42	35, 41	mp1i 10	. . . . . . . 8 ⊢ (⊤ → (𝐺‘1) = 1)
43	34, 42	eqtr3id 2224	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → (𝐺‘(0 + 1)) = 1)
44	32, 43	oveq12d 5888	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → ((seq0( + , 𝐺)‘0) + (𝐺‘(0 + 1))) = (1 + 1))
45	19, 44	eqtrd 2210	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (seq0( + , 𝐺)‘(0 + 1)) = (1 + 1))
46	33	fveq2i 5515	. . . . 5 ⊢ (seq0( + , 𝐺)‘1) = (seq0( + , 𝐺)‘(0 + 1))
47		df-2 8972	. . . . 5 ⊢ 2 = (1 + 1)
48	45, 46, 47	3eqtr4g 2235	. . . 4 ⊢ (⊤ → (seq0( + , 𝐺)‘1) = 2)
49	35	a1i 9	. . . . 5 ⊢ (⊤ → 1 ∈ ℕ0)
50		nn0z 9267	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → 𝑛 ∈ ℤ)
51		1exp 10542	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ℤ → (1↑𝑛) = 1)
52	50, 51	syl 14	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → (1↑𝑛) = 1)
53	52	oveq1d 5885	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → ((1↑𝑛) / (!‘𝑛)) = (1 / (!‘𝑛)))
54	53	mpteq2ia 4087	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1↑𝑛) / (!‘𝑛))) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (1 / (!‘𝑛)))
55	11, 54	eqtr4i 2201	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐺 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1↑𝑛) / (!‘𝑛)))
56	55	efcvg 11665	. . . . . . 7 ⊢ (1 ∈ ℂ → seq0( + , 𝐺) ⇝ (exp‘1))
57	26, 56	mp1i 10	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → seq0( + , 𝐺) ⇝ (exp‘1))
58		df-e 11648	. . . . . 6 ⊢ e = (exp‘1)
59	57, 58	breqtrrdi 4043	. . . . 5 ⊢ (⊤ → seq0( + , 𝐺) ⇝ e)
60	13	adantl 277	. . . . . 6 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐺‘𝑘) = (1 / (!‘𝑘)))
61	7	adantl 277	. . . . . . 7 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (!‘𝑘) ∈ ℕ)
62	61	nnrecred 8960	. . . . . 6 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (!‘𝑘)) ∈ ℝ)
63	60, 62	eqeltrd 2254	. . . . 5 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℝ)
64	61	nnred 8926	. . . . . . 7 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (!‘𝑘) ∈ ℝ)
65	61	nngt0d 8957	. . . . . . 7 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 0 < (!‘𝑘))
66		1re 7951	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℝ
67		0le1 8432	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ≤ 1
68		divge0 8824	. . . . . . . 8 ⊢ (((1 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 1) ∧ ((!‘𝑘) ∈ ℝ ∧ 0 < (!‘𝑘))) → 0 ≤ (1 / (!‘𝑘)))
69	66, 67, 68	mpanl12 436	. . . . . . 7 ⊢ (((!‘𝑘) ∈ ℝ ∧ 0 < (!‘𝑘)) → 0 ≤ (1 / (!‘𝑘)))
70	64, 65, 69	syl2anc 411	. . . . . 6 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 0 ≤ (1 / (!‘𝑘)))
71	70, 60	breqtrrd 4029	. . . . 5 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 0 ≤ (𝐺‘𝑘))
72	2, 49, 59, 63, 71	climserle 11344	. . . 4 ⊢ (⊤ → (seq0( + , 𝐺)‘1) ≤ e)
73	48, 72	eqbrtrrd 4025	. . 3 ⊢ (⊤ → 2 ≤ e)
74	73	mptru 1362	. 2 ⊢ 2 ≤ e
75		nnuz 9557	. . . . . 6 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
76		1zzd 9274	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → 1 ∈ ℤ)
77	1	a1i 9	. . . . . . . 8 ⊢ (⊤ → 0 ∈ ℕ0)
78	63	recnd 7980	. . . . . . . 8 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℂ)
79	2, 77, 78, 59	clim2ser 11336	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → seq(0 + 1)( + , 𝐺) ⇝ (e − (seq0( + , 𝐺)‘0)))
80		0p1e1 9027	. . . . . . . 8 ⊢ (0 + 1) = 1
81		seqeq1 10441	. . . . . . . 8 ⊢ ((0 + 1) = 1 → seq(0 + 1)( + , 𝐺) = seq1( + , 𝐺))
82	80, 81	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ seq(0 + 1)( + , 𝐺) = seq1( + , 𝐺)
83	32	mptru 1362	. . . . . . . 8 ⊢ (seq0( + , 𝐺)‘0) = 1
84	83	oveq2i 5881	. . . . . . 7 ⊢ (e − (seq0( + , 𝐺)‘0)) = (e − 1)
85	79, 82, 84	3brtr3g 4034	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → seq1( + , 𝐺) ⇝ (e − 1))
86		2cnd 8986	. . . . . . . 8 ⊢ (⊤ → 2 ∈ ℂ)
87		halfre 9126	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (1 / 2) ∈ ℝ
88	87	a1i 9	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → (1 / 2) ∈ ℝ)
89		id 19	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → 𝑘 ∈ ℕ0)
90	88, 89	reexpcld 10663	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → ((1 / 2)↑𝑘) ∈ ℝ)
91		oveq2 5878	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → ((1 / 2)↑𝑛) = ((1 / 2)↑𝑘))
92		eqid 2177	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛)) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))
93	91, 92	fvmptg 5589	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ0 ∧ ((1 / 2)↑𝑘) ∈ ℝ) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘𝑘) = ((1 / 2)↑𝑘))
94	90, 93	mpdan 421	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘𝑘) = ((1 / 2)↑𝑘))
95	94	adantl 277	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘𝑘) = ((1 / 2)↑𝑘))
96		simpr 110	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑘 ∈ ℕ0)
97		reexpcl 10530	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((1 / 2) ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((1 / 2)↑𝑘) ∈ ℝ)
98	87, 96, 97	sylancr 414	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((1 / 2)↑𝑘) ∈ ℝ)
99	98	recnd 7980	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((1 / 2)↑𝑘) ∈ ℂ)
100	95, 99	eqeltrd 2254	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘𝑘) ∈ ℂ)
101		1lt2 9082	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 1 < 2
102		2re 8983	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 2 ∈ ℝ
103		0le2 9003	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 0 ≤ 2
104		absid 11071	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((2 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2) → (abs‘2) = 2)
105	102, 103, 104	mp2an 426	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (abs‘2) = 2
106	101, 105	breqtrri 4028	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 1 < (abs‘2)
107	106	a1i 9	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (⊤ → 1 < (abs‘2))
108	86, 107, 95	georeclim 11512	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (⊤ → seq0( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))) ⇝ (2 / (2 − 1)))
109		2m1e1 9031	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (2 − 1) = 1
110	109	oveq2i 5881	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (2 / (2 − 1)) = (2 / 1)
111		2cn 8984	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 2 ∈ ℂ
112	111	div1i 8691	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (2 / 1) = 2
113	110, 112	eqtri 2198	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (2 / (2 − 1)) = 2
114	108, 113	breqtrdi 4042	. . . . . . . . . 10 ⊢ (⊤ → seq0( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))) ⇝ 2)
115	2, 77, 100, 114	clim2ser 11336	. . . . . . . . 9 ⊢ (⊤ → seq(0 + 1)( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))) ⇝ (2 − (seq0( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛)))‘0)))
116		seqeq1 10441	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((0 + 1) = 1 → seq(0 + 1)( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))) = seq1( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))))
117	80, 116	ax-mp 5	. . . . . . . . 9 ⊢ seq(0 + 1)( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))) = seq1( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛)))
118	6	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
119	94, 90	eqeltrd 2254	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘𝑘) ∈ ℝ)
120	118, 119	syl 14	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0)) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘𝑘) ∈ ℝ)
121	20, 120, 18	seq3-1 10453	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (⊤ → (seq0( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛)))‘0) = ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘0))
122		halfcn 9127	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (1 / 2) ∈ ℂ
123		exp0 10517	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((1 / 2) ∈ ℂ → ((1 / 2)↑0) = 1)
124	122, 123	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((1 / 2)↑0) = 1
125	124, 35	eqeltri 2250	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((1 / 2)↑0) ∈ ℕ0
126		oveq2 5878	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑛 = 0 → ((1 / 2)↑𝑛) = ((1 / 2)↑0))
127	126, 92	fvmptg 5589	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((0 ∈ ℕ0 ∧ ((1 / 2)↑0) ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘0) = ((1 / 2)↑0))
128	1, 125, 127	mp2an 426	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘0) = ((1 / 2)↑0)
129	128, 124	eqtri 2198	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘0) = 1
130	121, 129	eqtrdi 2226	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (⊤ → (seq0( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛)))‘0) = 1)
131	130	mptru 1362	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (seq0( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛)))‘0) = 1
132	131	oveq2i 5881	. . . . . . . . . 10 ⊢ (2 − (seq0( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛)))‘0)) = (2 − 1)
133	132, 109	eqtri 2198	. . . . . . . . 9 ⊢ (2 − (seq0( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛)))‘0)) = 1
134	115, 117, 133	3brtr3g 4034	. . . . . . . 8 ⊢ (⊤ → seq1( + , (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))) ⇝ 1)
135		nnnn0 9177	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
136	135, 100	sylan2 286	. . . . . . . 8 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘𝑘) ∈ ℂ)
137	102	a1i 9	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ)
138	135, 90	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → ((1 / 2)↑𝑘) ∈ ℝ)
139	137, 138	remulcld 7982	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (2 · ((1 / 2)↑𝑘)) ∈ ℝ)
140	91	oveq2d 5886	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (2 · ((1 / 2)↑𝑛)) = (2 · ((1 / 2)↑𝑘)))
141		erelem1.1	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (2 · ((1 / 2)↑𝑛)))
142	140, 141	fvmptg 5589	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ (2 · ((1 / 2)↑𝑘)) ∈ ℝ) → (𝐹‘𝑘) = (2 · ((1 / 2)↑𝑘)))
143	139, 142	mpdan 421	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝐹‘𝑘) = (2 · ((1 / 2)↑𝑘)))
144	143	adantl 277	. . . . . . . . 9 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) = (2 · ((1 / 2)↑𝑘)))
145	135, 95	sylan2 286	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘𝑘) = ((1 / 2)↑𝑘))
146	145	oveq2d 5886	. . . . . . . . 9 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (2 · ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘𝑘)) = (2 · ((1 / 2)↑𝑘)))
147	144, 146	eqtr4d 2213	. . . . . . . 8 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) = (2 · ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1 / 2)↑𝑛))‘𝑘)))
148	75, 76, 86, 134, 136, 147	isermulc2 11339	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → seq1( + , 𝐹) ⇝ (2 · 1))
149		2t1e2 9066	. . . . . . 7 ⊢ (2 · 1) = 2
150	148, 149	breqtrdi 4042	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → seq1( + , 𝐹) ⇝ 2)
151	135, 63	sylan2 286	. . . . . 6 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐺‘𝑘) ∈ ℝ)
152		remulcl 7934	. . . . . . . . 9 ⊢ ((2 ∈ ℝ ∧ ((1 / 2)↑𝑘) ∈ ℝ) → (2 · ((1 / 2)↑𝑘)) ∈ ℝ)
153	102, 98, 152	sylancr 414	. . . . . . . 8 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2 · ((1 / 2)↑𝑘)) ∈ ℝ)
154	135, 153	sylan2 286	. . . . . . 7 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (2 · ((1 / 2)↑𝑘)) ∈ ℝ)
155	144, 154	eqeltrd 2254	. . . . . 6 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
156		faclbnd2 10713	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → ((2↑𝑘) / 2) ≤ (!‘𝑘))
157	156	adantl 277	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((2↑𝑘) / 2) ≤ (!‘𝑘))
158		2nn 9074	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 2 ∈ ℕ
159		nnexpcl 10526	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑𝑘) ∈ ℕ)
160	158, 96, 159	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑𝑘) ∈ ℕ)
161	160	nnrpd 9688	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑𝑘) ∈ ℝ+)
162	161	rphalfcld 9703	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((2↑𝑘) / 2) ∈ ℝ+)
163	61	nnrpd 9688	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (!‘𝑘) ∈ ℝ+)
164	162, 163	lerecd 9710	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (((2↑𝑘) / 2) ≤ (!‘𝑘) ↔ (1 / (!‘𝑘)) ≤ (1 / ((2↑𝑘) / 2))))
165	157, 164	mpbid 147	. . . . . . . . 9 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (!‘𝑘)) ≤ (1 / ((2↑𝑘) / 2)))
166		2cnd 8986	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 2 ∈ ℂ)
167	160	nncnd 8927	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑𝑘) ∈ ℂ)
168	160	nnap0d 8959	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑𝑘) # 0)
169	166, 167, 168	divrecapd 8744	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2 / (2↑𝑘)) = (2 · (1 / (2↑𝑘))))
170		2ap0 9006	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 2 # 0
171	170	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 2 # 0)
172	167, 166, 168, 171	recdivapd 8758	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / ((2↑𝑘) / 2)) = (2 / (2↑𝑘)))
173		nn0z 9267	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → 𝑘 ∈ ℤ)
174	173	adantl 277	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑘 ∈ ℤ)
175	166, 171, 174	exprecapd 10654	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((1 / 2)↑𝑘) = (1 / (2↑𝑘)))
176	175	oveq2d 5886	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2 · ((1 / 2)↑𝑘)) = (2 · (1 / (2↑𝑘))))
177	169, 172, 176	3eqtr4rd 2221	. . . . . . . . 9 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2 · ((1 / 2)↑𝑘)) = (1 / ((2↑𝑘) / 2)))
178	165, 177	breqtrrd 4029	. . . . . . . 8 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (!‘𝑘)) ≤ (2 · ((1 / 2)↑𝑘)))
179	135, 178	sylan2 286	. . . . . . 7 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (1 / (!‘𝑘)) ≤ (2 · ((1 / 2)↑𝑘)))
180	135, 60	sylan2 286	. . . . . . 7 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐺‘𝑘) = (1 / (!‘𝑘)))
181	179, 180, 144	3brtr4d 4033	. . . . . 6 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐺‘𝑘) ≤ (𝐹‘𝑘))
182	75, 76, 85, 150, 151, 155, 181	iserle 11341	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (e − 1) ≤ 2)
183	182	mptru 1362	. . . 4 ⊢ (e − 1) ≤ 2
184		ere 11669	. . . . 5 ⊢ e ∈ ℝ
185	184, 66, 102	lesubaddi 8457	. . . 4 ⊢ ((e − 1) ≤ 2 ↔ e ≤ (2 + 1))
186	183, 185	mpbi 145	. . 3 ⊢ e ≤ (2 + 1)
187		df-3 8973	. . 3 ⊢ 3 = (2 + 1)
188	186, 187	breqtrri 4028	. 2 ⊢ e ≤ 3
189	74, 188	pm3.2i 272	1 ⊢ (2 ≤ e ∧ e ≤ 3)

Syntax hints:   ∧ wa 104   = wceq 1353  ⊤wtru 1354   ∈ wcel 2148   class class class wbr 4001   ↦ cmpt 4062  ‘cfv 5213  (class class class)co 5870  ℂcc 7804  ℝcr 7805  0cc0 7806  1c1 7807   + caddc 7809   · cmul 7811   < clt 7986   ≤ cle 7987   − cmin 8122   # cap 8532   / cdiv 8623  ℕcn 8913  2c2 8964  3c3 8965  ℕ₀cn0 9170  ℤcz 9247  ℤ_≥cuz 9522  seqcseq 10438  ↑cexp 10512  !cfa 10696  abscabs 10997   ⇝ cli 11277  expce 11641  eceu 11642

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4116  ax-sep 4119  ax-nul 4127  ax-pow 4172  ax-pr 4207  ax-un 4431  ax-setind 4534  ax-iinf 4585  ax-cnex 7897  ax-resscn 7898  ax-1cn 7899  ax-1re 7900  ax-icn 7901  ax-addcl 7902  ax-addrcl 7903  ax-mulcl 7904  ax-mulrcl 7905  ax-addcom 7906  ax-mulcom 7907  ax-addass 7908  ax-mulass 7909  ax-distr 7910  ax-i2m1 7911  ax-0lt1 7912  ax-1rid 7913  ax-0id 7914  ax-rnegex 7915  ax-precex 7916  ax-cnre 7917  ax-pre-ltirr 7918  ax-pre-ltwlin 7919  ax-pre-lttrn 7920  ax-pre-apti 7921  ax-pre-ltadd 7922  ax-pre-mulgt0 7923  ax-pre-mulext 7924  ax-arch 7925  ax-caucvg 7926

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 835  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2739  df-sbc 2963  df-csb 3058  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-nul 3423  df-if 3535  df-pw 3577  df-sn 3598  df-pr 3599  df-op 3601  df-uni 3809  df-int 3844  df-iun 3887  df-br 4002  df-opab 4063  df-mpt 4064  df-tr 4100  df-id 4291  df-po 4294  df-iso 4295  df-iord 4364  df-on 4366  df-ilim 4367  df-suc 4369  df-iom 4588  df-xp 4630  df-rel 4631  df-cnv 4632  df-co 4633  df-dm 4634  df-rn 4635  df-res 4636  df-ima 4637  df-iota 5175  df-fun 5215  df-fn 5216  df-f 5217  df-f1 5218  df-fo 5219  df-f1o 5220  df-fv 5221  df-isom 5222  df-riota 5826  df-ov 5873  df-oprab 5874  df-mpo 5875  df-1st 6136  df-2nd 6137  df-recs 6301  df-irdg 6366  df-frec 6387  df-1o 6412  df-oadd 6416  df-er 6530  df-en 6736  df-dom 6737  df-fin 6738  df-pnf 7988  df-mnf 7989  df-xr 7990  df-ltxr 7991  df-le 7992  df-sub 8124  df-neg 8125  df-reap 8526  df-ap 8533  df-div 8624  df-inn 8914  df-2 8972  df-3 8973  df-4 8974  df-n0 9171  df-z 9248  df-uz 9523  df-q 9614  df-rp 9648  df-ico 9888  df-fz 10003  df-fzo 10136  df-seqfrec 10439  df-exp 10513  df-fac 10697  df-ihash 10747  df-cj 10842  df-re 10843  df-im 10844  df-rsqrt 10998  df-abs 10999  df-clim 11278  df-sumdc 11353  df-ef 11647  df-e 11648

This theorem is referenced by:  egt2lt3  11778