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 ∈ ℕ0 ↦ (1 / (!‘𝑛)))
eirr.2	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℤ)
eirr.3	⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℕ)

Assertion

Ref	Expression
eirraplem	⊢ (𝜑 → e # (𝑃 / 𝑄))

Distinct variable group:   𝑄,𝑛

Allowed substitution hints:   𝜑(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 = Σ𝑘 ∈ ℕ0 (1 / (!‘𝑘))
2		faccl 10206	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → (!‘𝑘) ∈ ℕ)
3	2	nnrecred 8532	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → (1 / (!‘𝑘)) ∈ ℝ)
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 ∈ ℕ0 ↦ (1 / (!‘𝑛)))
7	5, 6	fvmptg 5395	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ0 ∧ (1 / (!‘𝑘)) ∈ ℝ) → (𝐹‘𝑘) = (1 / (!‘𝑘)))
8	3, 7	mpdan 413	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → (𝐹‘𝑘) = (1 / (!‘𝑘)))
9	8	sumeq2i 10816	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Σ𝑘 ∈ ℕ0 (𝐹‘𝑘) = Σ𝑘 ∈ ℕ0 (1 / (!‘𝑘))
10	1, 9	eqtr4i 2112	. . . . . . . . . 10 ⊢ e = Σ𝑘 ∈ ℕ0 (𝐹‘𝑘)
11		nn0uz 9116	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
12		eqid 2089	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (ℤ≥‘(𝑄 + 1)) = (ℤ≥‘(𝑄 + 1))
13		eirr.3	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℕ)
14	13	peano2nnd 8500	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑄 + 1) ∈ ℕ)
15	14	nnnn0d 8789	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑄 + 1) ∈ ℕ0)
16		eqidd 2090	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
17		ax-1cn 7501	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 1 ∈ ℂ
18		nn0z 8833	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → 𝑛 ∈ ℤ)
19		1exp 10047	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑛 ∈ ℤ → (1↑𝑛) = 1)
20	18, 19	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → (1↑𝑛) = 1)
21	20	oveq1d 5683	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → ((1↑𝑛) / (!‘𝑛)) = (1 / (!‘𝑛)))
22	21	mpteq2ia 3932	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1↑𝑛) / (!‘𝑛))) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (1 / (!‘𝑛)))
23	6, 22	eqtr4i 2112	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1↑𝑛) / (!‘𝑛)))
24	23	eftvalcn 11010	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) = ((1↑𝑘) / (!‘𝑘)))
25	17, 24	mpan 416	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → (𝐹‘𝑘) = ((1↑𝑘) / (!‘𝑘)))
26	25	adantl 272	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) = ((1↑𝑘) / (!‘𝑘)))
27	17	a1i 9	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
28		eftcl 11007	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((1↑𝑘) / (!‘𝑘)) ∈ ℂ)
29	27, 28	sylan 278	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((1↑𝑘) / (!‘𝑘)) ∈ ℂ)
30	26, 29	eqeltrd 2165	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
31	23	efcllem 11012	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (1 ∈ ℂ → seq0( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
32	27, 31	syl 14	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → seq0( + , 𝐹) ∈ dom ⇝ )
33	11, 12, 15, 16, 30, 32	isumsplit 10948	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ ℕ0 (𝐹‘𝑘) = (Σ𝑘 ∈ (0...((𝑄 + 1) − 1))(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)))
34	10, 33	syl5eq 2133	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → e = (Σ𝑘 ∈ (0...((𝑄 + 1) − 1))(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)))
35	13	nncnd 8499	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℂ)
36		pncan 7751	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑄 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑄 + 1) − 1) = 𝑄)
37	35, 17, 36	sylancl 405	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 + 1) − 1) = 𝑄)
38	37	oveq2d 5684	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (0...((𝑄 + 1) − 1)) = (0...𝑄))
39	38	sumeq1d 10818	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...((𝑄 + 1) − 1))(𝐹‘𝑘) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘))
40	39	oveq1d 5683	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (Σ𝑘 ∈ (0...((𝑄 + 1) − 1))(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) = (Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)))
41	34, 40	eqtrd 2121	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → e = (Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)))
42	41	oveq1d 5683	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (e − Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘)) = ((Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) − Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘)))
43		0zd 8825	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℤ)
44	13	nnzd 8930	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℤ)
45	43, 44	fzfigd 9901	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (0...𝑄) ∈ Fin)
46		elfznn0 9591	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑄) → 𝑘 ∈ ℕ0)
47	46, 30	sylan2 281	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
48	45, 47	fsumcl 10857	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
49	8	adantl 272	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) = (1 / (!‘𝑘)))
50	2	adantl 272	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (!‘𝑘) ∈ ℕ)
51	50	nnrpd 9235	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (!‘𝑘) ∈ ℝ+)
52	51	rpreccld 9247	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (!‘𝑘)) ∈ ℝ+)
53	49, 52	eqeltrd 2165	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ+)
54	11, 12, 15, 16, 53, 32	isumrpcl 10951	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘) ∈ ℝ+)
55	54	rpred 9236	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
56	55	recnd 7579	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
57	48, 56	pncan2d 7858	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘) + Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) − Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘))
58	42, 57	eqtrd 2121	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (e − Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘))
59	58	oveq2d 5684	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · (e − Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘))) = ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)))
60	13	nnnn0d 8789	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℕ0)
61	60	faccld 10207	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (!‘𝑄) ∈ ℕ)
62	61	nncnd 8499	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (!‘𝑄) ∈ ℂ)
63		ere 11023	. . . . . . . 8 ⊢ e ∈ ℝ
64	63	recni 7563	. . . . . . 7 ⊢ e ∈ ℂ
65	64	a1i 9	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → e ∈ ℂ)
66	62, 65, 48	subdid 7955	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · (e − Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘))) = (((!‘𝑄) · e) − ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘))))
67	59, 66	eqtr3d 2123	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) = (((!‘𝑄) · e) − ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘))))
68	61	nnrpd 9235	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (!‘𝑄) ∈ ℝ+)
69	68, 54	rpmulcld 9253	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) ∈ ℝ+)
70	69	rpred 9236	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) ∈ ℝ)
71		eirr.2	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℤ)
72	71	zcnd 8932	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℂ)
73	13	nnap0d 8531	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑄 # 0)
74	62, 72, 35, 73	div12apd 8357	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄)) = (𝑃 · ((!‘𝑄) / 𝑄)))
75	13	nnred 8498	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℝ)
76	75	leidd 8055	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ≤ 𝑄)
77		facdiv 10209	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑄 ∈ ℕ0 ∧ 𝑄 ∈ ℕ ∧ 𝑄 ≤ 𝑄) → ((!‘𝑄) / 𝑄) ∈ ℕ)
78	60, 13, 76, 77	syl3anc 1175	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) / 𝑄) ∈ ℕ)
79	78	nnzd 8930	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) / 𝑄) ∈ ℤ)
80	71, 79	zmulcld 8937	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑃 · ((!‘𝑄) / 𝑄)) ∈ ℤ)
81	74, 80	eqeltrd 2165	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄)) ∈ ℤ)
82	45, 62, 47	fsummulc2 10905	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)((!‘𝑄) · (𝐹‘𝑘)))
83	46	adantl 272	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
84	83, 8	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → (𝐹‘𝑘) = (1 / (!‘𝑘)))
85	84	oveq2d 5684	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → ((!‘𝑄) · (𝐹‘𝑘)) = ((!‘𝑄) · (1 / (!‘𝑘))))
86	62	adantr 271	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → (!‘𝑄) ∈ ℂ)
87	46, 50	sylan2 281	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → (!‘𝑘) ∈ ℕ)
88	87	nncnd 8499	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → (!‘𝑘) ∈ ℂ)
89	87	nnap0d 8531	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → (!‘𝑘) # 0)
90	86, 88, 89	divrecapd 8323	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → ((!‘𝑄) / (!‘𝑘)) = ((!‘𝑄) · (1 / (!‘𝑘))))
91	85, 90	eqtr4d 2124	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → ((!‘𝑄) · (𝐹‘𝑘)) = ((!‘𝑄) / (!‘𝑘)))
92		permnn 10242	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑄) → ((!‘𝑄) / (!‘𝑘)) ∈ ℕ)
93	92	adantl 272	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → ((!‘𝑄) / (!‘𝑘)) ∈ ℕ)
94	91, 93	eqeltrd 2165	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → ((!‘𝑄) · (𝐹‘𝑘)) ∈ ℕ)
95	94	nnzd 8930	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑄)) → ((!‘𝑄) · (𝐹‘𝑘)) ∈ ℤ)
96	45, 95	fsumzcl 10859	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)((!‘𝑄) · (𝐹‘𝑘)) ∈ ℤ)
97	82, 96	eqeltrd 2165	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘)) ∈ ℤ)
98	81, 97	zsubcld 8936	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄)) − ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘))) ∈ ℤ)
99	69	rpgt0d 9239	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 0 < ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)))
100	14	peano2nnd 8500	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 + 1) + 1) ∈ ℕ)
101	100	nnred 8498	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 + 1) + 1) ∈ ℝ)
102	15	faccld 10207	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (!‘(𝑄 + 1)) ∈ ℕ)
103	102, 14	nnmulcld 8534	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)) ∈ ℕ)
104	101, 103	nndivred 8535	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1))) ∈ ℝ)
105	61	nnrecred 8532	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (1 / (!‘𝑄)) ∈ ℝ)
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 ∈ ℕ0 ↦ (((abs‘1)↑𝑛) / (!‘𝑛))) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((1↑𝑛) / (!‘𝑛)))
110	23, 109	eqtr4i 2112	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((abs‘1)↑𝑛) / (!‘𝑛)))
111		eqid 2089	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((((abs‘1)↑(𝑄 + 1)) / (!‘(𝑄 + 1))) · ((1 / ((𝑄 + 1) + 1))↑𝑛))) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((((abs‘1)↑(𝑄 + 1)) / (!‘(𝑄 + 1))) · ((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 ⊢ (𝜑 → (abs‘1) ≤ 1)
115	23, 110, 111, 14, 27, 114	eftlub 11043	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (abs‘Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) ≤ (((abs‘1)↑(𝑄 + 1)) · (((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)))))
116	54	rprege0d 9244	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)))
117		absid 10567	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) → (abs‘Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘))
118	116, 117	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (abs‘Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘))
119	106	oveq1i 5678	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((abs‘1)↑(𝑄 + 1)) = (1↑(𝑄 + 1))
120	14	nnzd 8930	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝑄 + 1) ∈ ℤ)
121		1exp 10047	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑄 + 1) ∈ ℤ → (1↑(𝑄 + 1)) = 1)
122	120, 121	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (1↑(𝑄 + 1)) = 1)
123	119, 122	syl5eq 2133	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((abs‘1)↑(𝑄 + 1)) = 1)
124	123	oveq1d 5683	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (((abs‘1)↑(𝑄 + 1)) · (((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)))) = (1 · (((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)))))
125	104	recnd 7579	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1))) ∈ ℂ)
126	125	mulid2d 7569	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (1 · (((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)))) = (((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1))))
127	124, 126	eqtrd 2121	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (((abs‘1)↑(𝑄 + 1)) · (((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)))) = (((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1))))
128	115, 118, 127	3brtr3d 3882	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘) ≤ (((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1))))
129	14	nnred 8498	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑄 + 1) ∈ ℝ)
130	129, 129	readdcld 7580	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 + 1) + (𝑄 + 1)) ∈ ℝ)
131	129, 129	remulcld 7581	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 + 1) · (𝑄 + 1)) ∈ ℝ)
132		1red 7566	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
133	13	nnge1d 8528	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 1 ≤ 𝑄)
134		1nn 8496	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 1 ∈ ℕ
135		nnleltp1 8872	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((1 ∈ ℕ ∧ 𝑄 ∈ ℕ) → (1 ≤ 𝑄 ↔ 1 < (𝑄 + 1)))
136	134, 13, 135	sylancr 406	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (1 ≤ 𝑄 ↔ 1 < (𝑄 + 1)))
137	133, 136	mpbid 146	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 1 < (𝑄 + 1))
138	132, 129, 129, 137	ltadd2dd 7963	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 + 1) + 1) < ((𝑄 + 1) + (𝑄 + 1)))
139	14	nncnd 8499	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝑄 + 1) ∈ ℂ)
140	139	2timesd 8721	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (2 · (𝑄 + 1)) = ((𝑄 + 1) + (𝑄 + 1)))
141		df-2 8544	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 2 = (1 + 1)
142	132, 75, 132, 133	leadd1dd 8099	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → (1 + 1) ≤ (𝑄 + 1))
143	141, 142	syl5eqbr 3886	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 2 ≤ (𝑄 + 1))
144		2re 8555	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 2 ∈ ℝ
145	144	a1i 9	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
146	14	nngt0d 8529	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 0 < (𝑄 + 1))
147		lemul1 8133	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((2 ∈ ℝ ∧ (𝑄 + 1) ∈ ℝ ∧ ((𝑄 + 1) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝑄 + 1))) → (2 ≤ (𝑄 + 1) ↔ (2 · (𝑄 + 1)) ≤ ((𝑄 + 1) · (𝑄 + 1))))
148	145, 129, 129, 146, 147	syl112anc 1179	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (2 ≤ (𝑄 + 1) ↔ (2 · (𝑄 + 1)) ≤ ((𝑄 + 1) · (𝑄 + 1))))
149	143, 148	mpbid 146	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (2 · (𝑄 + 1)) ≤ ((𝑄 + 1) · (𝑄 + 1)))
150	140, 149	eqbrtrrd 3875	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 + 1) + (𝑄 + 1)) ≤ ((𝑄 + 1) · (𝑄 + 1)))
151	101, 130, 131, 138, 150	ltletrd 7964	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 + 1) + 1) < ((𝑄 + 1) · (𝑄 + 1)))
152		facp1 10201	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑄 ∈ ℕ0 → (!‘(𝑄 + 1)) = ((!‘𝑄) · (𝑄 + 1)))
153	60, 152	syl 14	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → (!‘(𝑄 + 1)) = ((!‘𝑄) · (𝑄 + 1)))
154	153	oveq1d 5683	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ((!‘(𝑄 + 1)) / (!‘𝑄)) = (((!‘𝑄) · (𝑄 + 1)) / (!‘𝑄)))
155	102	nncnd 8499	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → (!‘(𝑄 + 1)) ∈ ℂ)
156	61	nnap0d 8531	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → (!‘𝑄) # 0)
157	155, 62, 156	divrecapd 8323	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ((!‘(𝑄 + 1)) / (!‘𝑄)) = ((!‘(𝑄 + 1)) · (1 / (!‘𝑄))))
158	139, 62, 156	divcanap3d 8325	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (((!‘𝑄) · (𝑄 + 1)) / (!‘𝑄)) = (𝑄 + 1))
159	154, 157, 158	3eqtr3rd 2130	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑄 + 1) = ((!‘(𝑄 + 1)) · (1 / (!‘𝑄))))
160	159	oveq1d 5683	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 + 1) · (𝑄 + 1)) = (((!‘(𝑄 + 1)) · (1 / (!‘𝑄))) · (𝑄 + 1)))
161	105	recnd 7579	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (1 / (!‘𝑄)) ∈ ℂ)
162	155, 161, 139	mul32d 7698	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (((!‘(𝑄 + 1)) · (1 / (!‘𝑄))) · (𝑄 + 1)) = (((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)) · (1 / (!‘𝑄))))
163	160, 162	eqtrd 2121	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 + 1) · (𝑄 + 1)) = (((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)) · (1 / (!‘𝑄))))
164	151, 163	breqtrd 3877	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 + 1) + 1) < (((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)) · (1 / (!‘𝑄))))
165	103	nnred 8498	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)) ∈ ℝ)
166	103	nngt0d 8529	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 0 < ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)))
167		ltdivmul 8400	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑄 + 1) + 1) ∈ ℝ ∧ (1 / (!‘𝑄)) ∈ ℝ ∧ (((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)) ∈ ℝ ∧ 0 < ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)))) → ((((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1))) < (1 / (!‘𝑄)) ↔ ((𝑄 + 1) + 1) < (((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)) · (1 / (!‘𝑄)))))
168	101, 105, 165, 166, 167	syl112anc 1179	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1))) < (1 / (!‘𝑄)) ↔ ((𝑄 + 1) + 1) < (((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1)) · (1 / (!‘𝑄)))))
169	164, 168	mpbird 166	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (((𝑄 + 1) + 1) / ((!‘(𝑄 + 1)) · (𝑄 + 1))) < (1 / (!‘𝑄)))
170	55, 104, 105, 128, 169	lelttrd 7671	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘) < (1 / (!‘𝑄)))
171	55, 132, 68	ltmuldiv2d 9285	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) < 1 ↔ Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘) < (1 / (!‘𝑄))))
172	170, 171	mpbird 166	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) < 1)
173		0p1e1 8599	. . . . . 6 ⊢ (0 + 1) = 1
174	172, 173	syl6breqr 3893	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) < (0 + 1))
175	43, 70, 98, 99, 174	btwnapz 8939	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝑄 + 1))(𝐹‘𝑘)) # (((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄)) − ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘))))
176	67, 175	eqbrtrrd 3875	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((!‘𝑄) · e) − ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘))) # (((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄)) − ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘))))
177	62, 65	mulcld 7571	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · e) ∈ ℂ)
178	81	zcnd 8932	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄)) ∈ ℂ)
179	62, 48	mulcld 7571	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘)) ∈ ℂ)
180		apsub1 8180	. . . 4 ⊢ ((((!‘𝑄) · e) ∈ ℂ ∧ ((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄)) ∈ ℂ ∧ ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘)) ∈ ℂ) → (((!‘𝑄) · e) # ((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄)) ↔ (((!‘𝑄) · e) − ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘))) # (((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄)) − ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘)))))
181	177, 178, 179, 180	syl3anc 1175	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((!‘𝑄) · e) # ((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄)) ↔ (((!‘𝑄) · e) − ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘))) # (((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄)) − ((!‘𝑄) · Σ𝑘 ∈ (0...𝑄)(𝐹‘𝑘)))))
182	176, 181	mpbird 166	. 2 ⊢ (𝜑 → ((!‘𝑄) · e) # ((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄)))
183		znq 9172	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑄 ∈ ℕ) → (𝑃 / 𝑄) ∈ ℚ)
184	71, 13, 183	syl2anc 404	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑃 / 𝑄) ∈ ℚ)
185		qcn 9182	. . . 4 ⊢ ((𝑃 / 𝑄) ∈ ℚ → (𝑃 / 𝑄) ∈ ℂ)
186	184, 185	syl 14	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑃 / 𝑄) ∈ ℂ)
187		apmul2 8319	. . 3 ⊢ ((e ∈ ℂ ∧ (𝑃 / 𝑄) ∈ ℂ ∧ ((!‘𝑄) ∈ ℂ ∧ (!‘𝑄) # 0)) → (e # (𝑃 / 𝑄) ↔ ((!‘𝑄) · e) # ((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄))))
188	65, 186, 62, 156, 187	syl112anc 1179	. 2 ⊢ (𝜑 → (e # (𝑃 / 𝑄) ↔ ((!‘𝑄) · e) # ((!‘𝑄) · (𝑃 / 𝑄))))
189	182, 188	mpbird 166	1 ⊢ (𝜑 → e # (𝑃 / 𝑄))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   = wceq 1290   ∈ wcel 1439   class class class wbr 3853   ↦ cmpt 3907  dom cdm 4454  ‘cfv 5030  (class class class)co 5668  ℂcc 7411  ℝcr 7412  0cc0 7413  1c1 7414   + caddc 7416   · cmul 7418   < clt 7585   ≤ cle 7586   − cmin 7716   # cap 8121   / cdiv 8202  ℕcn 8485  2c2 8536  ℕ₀cn0 8736  ℤcz 8813  ℤ_≥cuz 9082  ℚcq 9167  ℝ⁺crp 9197  ...cfz 9487  seqcseq 9915  ↑cexp 10017  !cfa 10196  abscabs 10493   ⇝ cli 10729  Σcsu 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