Theorem amgm2d 44625

Description: Arithmetic-geometric mean inequality for 𝑛 = 2, derived from amgmlem 26953. (Contributed by Stanislas Polu, 8-Sep-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
amgm2d.0	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ+)
amgm2d.1	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ+)

Assertion

Ref	Expression
amgm2d	⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐵)↑𝑐(1 / 2)) ≤ ((𝐴 + 𝐵) / 2))

Proof of Theorem amgm2d

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2736	. . 3 ⊢ (mulGrp‘ℂfld) = (mulGrp‘ℂfld)
2		fzofi 13936	. . . 4 ⊢ (0..^2) ∈ Fin
3	2	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → (0..^2) ∈ Fin)
4		2nn 12254	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℕ
5		lbfzo0 13654	. . . . . 6 ⊢ (0 ∈ (0..^2) ↔ 2 ∈ ℕ)
6	4, 5	mpbir 231	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ (0..^2)
7	6	ne0ii 4284	. . . 4 ⊢ (0..^2) ≠ ∅
8	7	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → (0..^2) ≠ ∅)
9		amgm2d.0	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ+)
10		amgm2d.1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ+)
11	9, 10	s2cld 14833	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ⟨“𝐴𝐵”⟩ ∈ Word ℝ+)
12		wrdf 14480	. . . . 5 ⊢ (⟨“𝐴𝐵”⟩ ∈ Word ℝ+ → ⟨“𝐴𝐵”⟩:(0..^(♯‘⟨“𝐴𝐵”⟩))⟶ℝ+)
13		s2len 14851	. . . . . . . 8 ⊢ (♯‘⟨“𝐴𝐵”⟩) = 2
14	13	eqcomi 2745	. . . . . . 7 ⊢ 2 = (♯‘⟨“𝐴𝐵”⟩)
15	14	oveq2i 7378	. . . . . 6 ⊢ (0..^2) = (0..^(♯‘⟨“𝐴𝐵”⟩))
16	15	feq2i 6660	. . . . 5 ⊢ (⟨“𝐴𝐵”⟩:(0..^2)⟶ℝ+ ↔ ⟨“𝐴𝐵”⟩:(0..^(♯‘⟨“𝐴𝐵”⟩))⟶ℝ+)
17	12, 16	sylibr 234	. . . 4 ⊢ (⟨“𝐴𝐵”⟩ ∈ Word ℝ+ → ⟨“𝐴𝐵”⟩:(0..^2)⟶ℝ+)
18	11, 17	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → ⟨“𝐴𝐵”⟩:(0..^2)⟶ℝ+)
19	1, 3, 8, 18	amgmlem 26953	. 2 ⊢ (𝜑 → (((mulGrp‘ℂfld) Σg ⟨“𝐴𝐵”⟩)↑𝑐(1 / (♯‘(0..^2)))) ≤ ((ℂfld Σg ⟨“𝐴𝐵”⟩) / (♯‘(0..^2))))
20		cnring 21374	. . . . 5 ⊢ ℂfld ∈ Ring
21	1	ringmgp 20220	. . . . 5 ⊢ (ℂfld ∈ Ring → (mulGrp‘ℂfld) ∈ Mnd)
22	20, 21	mp1i 13	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (mulGrp‘ℂfld) ∈ Mnd)
23	9	rpcnd 12988	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
24	10	rpcnd 12988	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
25		cnfldbas 21356	. . . . . 6 ⊢ ℂ = (Base‘ℂfld)
26	1, 25	mgpbas 20126	. . . . 5 ⊢ ℂ = (Base‘(mulGrp‘ℂfld))
27		cnfldmul 21360	. . . . . 6 ⊢ · = (.r‘ℂfld)
28	1, 27	mgpplusg 20125	. . . . 5 ⊢ · = (+g‘(mulGrp‘ℂfld))
29	26, 28	gsumws2 18810	. . . 4 ⊢ (((mulGrp‘ℂfld) ∈ Mnd ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) → ((mulGrp‘ℂfld) Σg ⟨“𝐴𝐵”⟩) = (𝐴 · 𝐵))
30	22, 23, 24, 29	syl3anc 1374	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((mulGrp‘ℂfld) Σg ⟨“𝐴𝐵”⟩) = (𝐴 · 𝐵))
31		2nn0 12454	. . . . 5 ⊢ 2 ∈ ℕ0
32		hashfzo0 14392	. . . . 5 ⊢ (2 ∈ ℕ0 → (♯‘(0..^2)) = 2)
33	31, 32	mp1i 13	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (♯‘(0..^2)) = 2)
34	33	oveq2d 7383	. . 3 ⊢ (𝜑 → (1 / (♯‘(0..^2))) = (1 / 2))
35	30, 34	oveq12d 7385	. 2 ⊢ (𝜑 → (((mulGrp‘ℂfld) Σg ⟨“𝐴𝐵”⟩)↑𝑐(1 / (♯‘(0..^2)))) = ((𝐴 · 𝐵)↑𝑐(1 / 2)))
36		ringmnd 20224	. . . . 5 ⊢ (ℂfld ∈ Ring → ℂfld ∈ Mnd)
37	20, 36	mp1i 13	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ℂfld ∈ Mnd)
38		cnfldadd 21358	. . . . 5 ⊢ + = (+g‘ℂfld)
39	25, 38	gsumws2 18810	. . . 4 ⊢ ((ℂfld ∈ Mnd ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) → (ℂfld Σg ⟨“𝐴𝐵”⟩) = (𝐴 + 𝐵))
40	37, 23, 24, 39	syl3anc 1374	. . 3 ⊢ (𝜑 → (ℂfld Σg ⟨“𝐴𝐵”⟩) = (𝐴 + 𝐵))
41	40, 33	oveq12d 7385	. 2 ⊢ (𝜑 → ((ℂfld Σg ⟨“𝐴𝐵”⟩) / (♯‘(0..^2))) = ((𝐴 + 𝐵) / 2))
42	19, 35, 41	3brtr3d 5116	1 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐵)↑𝑐(1 / 2)) ≤ ((𝐴 + 𝐵) / 2))

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   ≠ wne 2932  ∅c0 4273   class class class wbr 5085  ⟶wf 6494  ‘cfv 6498  (class class class)co 7367  Fincfn 8893  ℂcc 11036  0cc0 11038  1c1 11039   + caddc 11041   · cmul 11043   ≤ cle 11180   / cdiv 11807  ℕcn 12174  2c2 12236  ℕ₀cn0 12437  ℝ⁺crp 12942  ..^cfzo 13608  ♯chash 14292  Word cword 14475  ⟨“cs2 14803   Σ_g cgsu 17403  Mndcmnd 18702  mulGrpcmgp 20121  Ringcrg 20214  ℂ_fldccnfld 21352  ↑_𝑐ccxp 26519

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2708  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-inf2 9562  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115  ax-pre-sup 11116  ax-addf 11117  ax-mulf 11118

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3062  df-rmo 3342  df-reu 3343  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-pss 3909  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-tp 4572  df-op 4574  df-uni 4851  df-int 4890  df-iun 4935  df-iin 4936  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-tr 5193  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-se 5585  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6265  df-ord 6326  df-on 6327  df-lim 6328  df-suc 6329  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-isom 6507  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-of 7631  df-om 7818  df-1st 7942  df-2nd 7943  df-supp 8111  df-tpos 8176  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-1o 8405  df-2o 8406  df-er 8643  df-map 8775  df-pm 8776  df-ixp 8846  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-fin 8897  df-fsupp 9275  df-fi 9324  df-sup 9355  df-inf 9356  df-oi 9425  df-card 9863  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-div 11808  df-nn 12175  df-2 12244  df-3 12245  df-4 12246  df-5 12247  df-6 12248  df-7 12249  df-8 12250  df-9 12251  df-n0 12438  df-z 12525  df-dec 12645  df-uz 12789  df-q 12899  df-rp 12943  df-xneg 13063  df-xadd 13064  df-xmul 13065  df-ioo 13302  df-ioc 13303  df-ico 13304  df-icc 13305  df-fz 13462  df-fzo 13609  df-fl 13751  df-mod 13829  df-seq 13964  df-exp 14024  df-fac 14236  df-bc 14265  df-hash 14293  df-word 14476  df-concat 14533  df-s1 14559  df-s2 14810  df-shft 15029  df-cj 15061  df-re 15062  df-im 15063  df-sqrt 15197  df-abs 15198  df-limsup 15433  df-clim 15450  df-rlim 15451  df-sum 15649  df-ef 16032  df-sin 16034  df-cos 16035  df-pi 16037  df-struct 17117  df-sets 17134  df-slot 17152  df-ndx 17164  df-base 17180  df-ress 17201  df-plusg 17233  df-mulr 17234  df-starv 17235  df-sca 17236  df-vsca 17237  df-ip 17238  df-tset 17239  df-ple 17240  df-ds 17242  df-unif 17243  df-hom 17244  df-cco 17245  df-rest 17385  df-topn 17386  df-0g 17404  df-gsum 17405  df-topgen 17406  df-pt 17407  df-prds 17410  df-xrs 17466  df-qtop 17471  df-imas 17472  df-xps 17474  df-mre 17548  df-mrc 17549  df-acs 17551  df-mgm 18608  df-sgrp 18687  df-mnd 18703  df-mhm 18751  df-submnd 18752  df-grp 18912  df-minusg 18913  df-mulg 19044  df-subg 19099  df-ghm 19188  df-gim 19234  df-cntz 19292  df-cmn 19757  df-abl 19758  df-mgp 20122  df-rng 20134  df-ur 20163  df-ring 20216  df-cring 20217  df-oppr 20317  df-dvdsr 20337  df-unit 20338  df-invr 20368  df-dvr 20381  df-subrng 20523  df-subrg 20547  df-drng 20708  df-psmet 21344  df-xmet 21345  df-met 21346  df-bl 21347  df-mopn 21348  df-fbas 21349  df-fg 21350  df-cnfld 21353  df-refld 21585  df-top 22859  df-topon 22876  df-topsp 22898  df-bases 22911  df-cld 22984  df-ntr 22985  df-cls 22986  df-nei 23063  df-lp 23101  df-perf 23102  df-cn 23192  df-cnp 23193  df-haus 23280  df-cmp 23352  df-tx 23527  df-hmeo 23720  df-fil 23811  df-fm 23903  df-flim 23904  df-flf 23905  df-xms 24285  df-ms 24286  df-tms 24287  df-cncf 24845  df-limc 25833  df-dv 25834  df-log 26520  df-cxp 26521

This theorem is referenced by: (None)