MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  eirrlem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem eirrlem 16143
Description: Lemma for eirr 16144. (Contributed by Paul Chapman, 9-Feb-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 29-Apr-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
eirr.1 ๐น = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (1 / (!โ€˜๐‘›)))
eirr.2 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„ค)
eirr.3 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โˆˆ โ„•)
eirr.4 (๐œ‘ โ†’ e = (๐‘ƒ / ๐‘„))
Assertion
Ref Expression
eirrlem ยฌ ๐œ‘
Distinct variable group:   ๐‘„,๐‘›
Allowed substitution hints:   ๐œ‘(๐‘›)   ๐‘ƒ(๐‘›)   ๐น(๐‘›)

Proof of Theorem eirrlem
Dummy variable ๐‘˜ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fzfid 13934 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (0...๐‘„) โˆˆ Fin)
2 elfznn0 13590 . . . . . . . 8 (๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0)
3 eirr.1 . . . . . . . . . . . 12 ๐น = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (1 / (!โ€˜๐‘›)))
4 nn0z 12579 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„ค)
5 1exp 14053 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ (1โ†‘๐‘›) = 1)
64, 5syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ (1โ†‘๐‘›) = 1)
76oveq1d 7420 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ((1โ†‘๐‘›) / (!โ€˜๐‘›)) = (1 / (!โ€˜๐‘›)))
87mpteq2ia 5250 . . . . . . . . . . . 12 (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((1โ†‘๐‘›) / (!โ€˜๐‘›))) = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (1 / (!โ€˜๐‘›)))
93, 8eqtr4i 2763 . . . . . . . . . . 11 ๐น = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((1โ†‘๐‘›) / (!โ€˜๐‘›)))
109eftval 16016 . . . . . . . . . 10 (๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) = ((1โ†‘๐‘˜) / (!โ€˜๐‘˜)))
1110adantl 482 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) = ((1โ†‘๐‘˜) / (!โ€˜๐‘˜)))
12 ax-1cn 11164 . . . . . . . . . . 11 1 โˆˆ โ„‚
1312a1i 11 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
14 eftcl 16013 . . . . . . . . . 10 ((1 โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ ((1โ†‘๐‘˜) / (!โ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„‚)
1513, 14sylan 580 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ ((1โ†‘๐‘˜) / (!โ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„‚)
1611, 15eqeltrd 2833 . . . . . . . 8 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
172, 16sylan2 593 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
181, 17fsumcl 15675 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
19 nn0uz 12860 . . . . . . . . 9 โ„•0 = (โ„คโ‰ฅโ€˜0)
20 eqid 2732 . . . . . . . . 9 (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1)) = (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))
21 eirr.3 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โˆˆ โ„•)
2221peano2nnd 12225 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (๐‘„ + 1) โˆˆ โ„•)
2322nnnn0d 12528 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (๐‘„ + 1) โˆˆ โ„•0)
24 eqidd 2733 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) = (๐นโ€˜๐‘˜))
25 fveq2 6888 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘› = ๐‘˜ โ†’ (!โ€˜๐‘›) = (!โ€˜๐‘˜))
2625oveq2d 7421 . . . . . . . . . . . 12 (๐‘› = ๐‘˜ โ†’ (1 / (!โ€˜๐‘›)) = (1 / (!โ€˜๐‘˜)))
27 ovex 7438 . . . . . . . . . . . 12 (1 / (!โ€˜๐‘˜)) โˆˆ V
2826, 3, 27fvmpt 6995 . . . . . . . . . . 11 (๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) = (1 / (!โ€˜๐‘˜)))
2928adantl 482 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) = (1 / (!โ€˜๐‘˜)))
30 faccl 14239 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„•)
3130adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (!โ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„•)
3231nnrpd 13010 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (!โ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„+)
3332rpreccld 13022 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (1 / (!โ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„+)
3429, 33eqeltrd 2833 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„+)
359efcllem 16017 . . . . . . . . . 10 (1 โˆˆ โ„‚ โ†’ seq0( + , ๐น) โˆˆ dom โ‡ )
3613, 35syl 17 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ seq0( + , ๐น) โˆˆ dom โ‡ )
3719, 20, 23, 24, 34, 36isumrpcl 15785 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„+)
3837rpred 13012 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„)
3938recnd 11238 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
40 esum 16020 . . . . . . . . 9 e = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 (1 / (!โ€˜๐‘˜))
4128sumeq2i 15641 . . . . . . . . 9 ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 (๐นโ€˜๐‘˜) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 (1 / (!โ€˜๐‘˜))
4240, 41eqtr4i 2763 . . . . . . . 8 e = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 (๐นโ€˜๐‘˜)
4319, 20, 23, 24, 16, 36isumsplit 15782 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 (๐นโ€˜๐‘˜) = (ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...((๐‘„ + 1) โˆ’ 1))(๐นโ€˜๐‘˜) + ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)))
4442, 43eqtrid 2784 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ e = (ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...((๐‘„ + 1) โˆ’ 1))(๐นโ€˜๐‘˜) + ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)))
4521nncnd 12224 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โˆˆ โ„‚)
46 pncan 11462 . . . . . . . . . . 11 ((๐‘„ โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚) โ†’ ((๐‘„ + 1) โˆ’ 1) = ๐‘„)
4745, 12, 46sylancl 586 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) โˆ’ 1) = ๐‘„)
4847oveq2d 7421 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (0...((๐‘„ + 1) โˆ’ 1)) = (0...๐‘„))
4948sumeq1d 15643 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...((๐‘„ + 1) โˆ’ 1))(๐นโ€˜๐‘˜) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜))
5049oveq1d 7420 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...((๐‘„ + 1) โˆ’ 1))(๐นโ€˜๐‘˜) + ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) = (ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜) + ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)))
5144, 50eqtrd 2772 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ e = (ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜) + ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)))
5218, 39, 51mvrladdd 11623 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (e โˆ’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜)) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜))
5352oveq2d 7421 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท (e โˆ’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜))) = ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)))
5421nnnn0d 12528 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โˆˆ โ„•0)
5554faccld 14240 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜๐‘„) โˆˆ โ„•)
5655nncnd 12224 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜๐‘„) โˆˆ โ„‚)
57 ere 16028 . . . . . . 7 e โˆˆ โ„
5857recni 11224 . . . . . 6 e โˆˆ โ„‚
5958a1i 11 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ e โˆˆ โ„‚)
6056, 59, 18subdid 11666 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท (e โˆ’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜))) = (((!โ€˜๐‘„) ยท e) โˆ’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜))))
6153, 60eqtr3d 2774 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) = (((!โ€˜๐‘„) ยท e) โˆ’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜))))
62 eirr.4 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ e = (๐‘ƒ / ๐‘„))
6362oveq2d 7421 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท e) = ((!โ€˜๐‘„) ยท (๐‘ƒ / ๐‘„)))
64 eirr.2 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„ค)
6564zcnd 12663 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„‚)
6621nnne0d 12258 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โ‰  0)
6756, 65, 45, 66div12d 12022 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท (๐‘ƒ / ๐‘„)) = (๐‘ƒ ยท ((!โ€˜๐‘„) / ๐‘„)))
6863, 67eqtrd 2772 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท e) = (๐‘ƒ ยท ((!โ€˜๐‘„) / ๐‘„)))
6921nnred 12223 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โˆˆ โ„)
7069leidd 11776 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โ‰ค ๐‘„)
71 facdiv 14243 . . . . . . . 8 ((๐‘„ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘„ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘„ โ‰ค ๐‘„) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) / ๐‘„) โˆˆ โ„•)
7254, 21, 70, 71syl3anc 1371 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) / ๐‘„) โˆˆ โ„•)
7372nnzd 12581 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) / ๐‘„) โˆˆ โ„ค)
7464, 73zmulcld 12668 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (๐‘ƒ ยท ((!โ€˜๐‘„) / ๐‘„)) โˆˆ โ„ค)
7568, 74eqeltrd 2833 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท e) โˆˆ โ„ค)
761, 56, 17fsummulc2 15726 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜)) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)((!โ€˜๐‘„) ยท (๐นโ€˜๐‘˜)))
772adantl 482 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0)
7877, 28syl 17 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) = (1 / (!โ€˜๐‘˜)))
7978oveq2d 7421 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท (๐นโ€˜๐‘˜)) = ((!โ€˜๐‘„) ยท (1 / (!โ€˜๐‘˜))))
8056adantr 481 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ (!โ€˜๐‘„) โˆˆ โ„‚)
812, 31sylan2 593 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ (!โ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„•)
8281nncnd 12224 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ (!โ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
83 facne0 14242 . . . . . . . . . . 11 (๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜๐‘˜) โ‰  0)
8477, 83syl 17 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ (!โ€˜๐‘˜) โ‰  0)
8580, 82, 84divrecd 11989 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) / (!โ€˜๐‘˜)) = ((!โ€˜๐‘„) ยท (1 / (!โ€˜๐‘˜))))
8679, 85eqtr4d 2775 . . . . . . . 8 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท (๐นโ€˜๐‘˜)) = ((!โ€˜๐‘„) / (!โ€˜๐‘˜)))
87 permnn 14282 . . . . . . . . 9 (๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) / (!โ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„•)
8887adantl 482 . . . . . . . 8 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) / (!โ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„•)
8986, 88eqeltrd 2833 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท (๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„•)
9089nnzd 12581 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท (๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„ค)
911, 90fsumzcl 15677 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)((!โ€˜๐‘„) ยท (๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„ค)
9276, 91eqeltrd 2833 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„ค)
9375, 92zsubcld 12667 . . 3 (๐œ‘ โ†’ (((!โ€˜๐‘„) ยท e) โˆ’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜))) โˆˆ โ„ค)
9461, 93eqeltrd 2833 . 2 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„ค)
95 0zd 12566 . . 3 (๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ โ„ค)
9655nnrpd 13010 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜๐‘„) โˆˆ โ„+)
9796, 37rpmulcld 13028 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„+)
9897rpgt0d 13015 . . 3 (๐œ‘ โ†’ 0 < ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)))
9922peano2nnd 12225 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + 1) โˆˆ โ„•)
10099nnred 12223 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + 1) โˆˆ โ„)
10123faccld 14240 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜(๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„•)
102101, 22nnmulcld 12261 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„•)
103100, 102nndivred 12262 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1))) โˆˆ โ„)
10455nnrecred 12259 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (1 / (!โ€˜๐‘„)) โˆˆ โ„)
105 abs1 15240 . . . . . . . . . . . 12 (absโ€˜1) = 1
106105oveq1i 7415 . . . . . . . . . . 11 ((absโ€˜1)โ†‘๐‘›) = (1โ†‘๐‘›)
107106oveq1i 7415 . . . . . . . . . 10 (((absโ€˜1)โ†‘๐‘›) / (!โ€˜๐‘›)) = ((1โ†‘๐‘›) / (!โ€˜๐‘›))
108107mpteq2i 5252 . . . . . . . . 9 (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (((absโ€˜1)โ†‘๐‘›) / (!โ€˜๐‘›))) = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((1โ†‘๐‘›) / (!โ€˜๐‘›)))
1099, 108eqtr4i 2763 . . . . . . . 8 ๐น = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (((absโ€˜1)โ†‘๐‘›) / (!โ€˜๐‘›)))
110 eqid 2732 . . . . . . . 8 (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((((absโ€˜1)โ†‘(๐‘„ + 1)) / (!โ€˜(๐‘„ + 1))) ยท ((1 / ((๐‘„ + 1) + 1))โ†‘๐‘›))) = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((((absโ€˜1)โ†‘(๐‘„ + 1)) / (!โ€˜(๐‘„ + 1))) ยท ((1 / ((๐‘„ + 1) + 1))โ†‘๐‘›)))
111 1le1 11838 . . . . . . . . . 10 1 โ‰ค 1
112105, 111eqbrtri 5168 . . . . . . . . 9 (absโ€˜1) โ‰ค 1
113112a1i 11 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ (absโ€˜1) โ‰ค 1)
1149, 109, 110, 22, 13, 113eftlub 16048 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (absโ€˜ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) โ‰ค (((absโ€˜1)โ†‘(๐‘„ + 1)) ยท (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)))))
11537rprege0d 13019 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ (ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)))
116 absid 15239 . . . . . . . 8 ((ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) โ†’ (absโ€˜ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜))
117115, 116syl 17 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (absโ€˜ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜))
118105oveq1i 7415 . . . . . . . . . 10 ((absโ€˜1)โ†‘(๐‘„ + 1)) = (1โ†‘(๐‘„ + 1))
11922nnzd 12581 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ (๐‘„ + 1) โˆˆ โ„ค)
120 1exp 14053 . . . . . . . . . . 11 ((๐‘„ + 1) โˆˆ โ„ค โ†’ (1โ†‘(๐‘„ + 1)) = 1)
121119, 120syl 17 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (1โ†‘(๐‘„ + 1)) = 1)
122118, 121eqtrid 2784 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ((absโ€˜1)โ†‘(๐‘„ + 1)) = 1)
123122oveq1d 7420 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ (((absโ€˜1)โ†‘(๐‘„ + 1)) ยท (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)))) = (1 ยท (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)))))
124103recnd 11238 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1))) โˆˆ โ„‚)
125124mullidd 11228 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ (1 ยท (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)))) = (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1))))
126123, 125eqtrd 2772 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (((absโ€˜1)โ†‘(๐‘„ + 1)) ยท (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)))) = (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1))))
127114, 117, 1263brtr3d 5178 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜) โ‰ค (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1))))
12822nnred 12223 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (๐‘„ + 1) โˆˆ โ„)
129128, 128readdcld 11239 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + (๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„)
130128, 128remulcld 11240 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) ยท (๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„)
131 1red 11211 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„)
13221nnge1d 12256 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ 1 โ‰ค ๐‘„)
133 1nn 12219 . . . . . . . . . . . 12 1 โˆˆ โ„•
134 nnleltp1 12613 . . . . . . . . . . . 12 ((1 โˆˆ โ„• โˆง ๐‘„ โˆˆ โ„•) โ†’ (1 โ‰ค ๐‘„ โ†” 1 < (๐‘„ + 1)))
135133, 21, 134sylancr 587 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ (1 โ‰ค ๐‘„ โ†” 1 < (๐‘„ + 1)))
136132, 135mpbid 231 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ 1 < (๐‘„ + 1))
137131, 128, 128, 136ltadd2dd 11369 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + 1) < ((๐‘„ + 1) + (๐‘„ + 1)))
13822nncnd 12224 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ (๐‘„ + 1) โˆˆ โ„‚)
1391382timesd 12451 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท (๐‘„ + 1)) = ((๐‘„ + 1) + (๐‘„ + 1)))
140 df-2 12271 . . . . . . . . . . . 12 2 = (1 + 1)
141131, 69, 131, 132leadd1dd 11824 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (1 + 1) โ‰ค (๐‘„ + 1))
142140, 141eqbrtrid 5182 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ 2 โ‰ค (๐‘„ + 1))
143 2re 12282 . . . . . . . . . . . . 13 2 โˆˆ โ„
144143a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ 2 โˆˆ โ„)
14522nngt0d 12257 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ 0 < (๐‘„ + 1))
146 lemul1 12062 . . . . . . . . . . . 12 ((2 โˆˆ โ„ โˆง (๐‘„ + 1) โˆˆ โ„ โˆง ((๐‘„ + 1) โˆˆ โ„ โˆง 0 < (๐‘„ + 1))) โ†’ (2 โ‰ค (๐‘„ + 1) โ†” (2 ยท (๐‘„ + 1)) โ‰ค ((๐‘„ + 1) ยท (๐‘„ + 1))))
147144, 128, 128, 145, 146syl112anc 1374 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ (2 โ‰ค (๐‘„ + 1) โ†” (2 ยท (๐‘„ + 1)) โ‰ค ((๐‘„ + 1) ยท (๐‘„ + 1))))
148142, 147mpbid 231 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท (๐‘„ + 1)) โ‰ค ((๐‘„ + 1) ยท (๐‘„ + 1)))
149139, 148eqbrtrrd 5171 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + (๐‘„ + 1)) โ‰ค ((๐‘„ + 1) ยท (๐‘„ + 1)))
150100, 129, 130, 137, 149ltletrd 11370 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + 1) < ((๐‘„ + 1) ยท (๐‘„ + 1)))
151 facp1 14234 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘„ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜(๐‘„ + 1)) = ((!โ€˜๐‘„) ยท (๐‘„ + 1)))
15254, 151syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜(๐‘„ + 1)) = ((!โ€˜๐‘„) ยท (๐‘„ + 1)))
153152oveq1d 7420 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) / (!โ€˜๐‘„)) = (((!โ€˜๐‘„) ยท (๐‘„ + 1)) / (!โ€˜๐‘„)))
154101nncnd 12224 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜(๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„‚)
15555nnne0d 12258 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜๐‘„) โ‰  0)
156154, 56, 155divrecd 11989 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) / (!โ€˜๐‘„)) = ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (1 / (!โ€˜๐‘„))))
157138, 56, 155divcan3d 11991 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ (((!โ€˜๐‘„) ยท (๐‘„ + 1)) / (!โ€˜๐‘„)) = (๐‘„ + 1))
158153, 156, 1573eqtr3rd 2781 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (๐‘„ + 1) = ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (1 / (!โ€˜๐‘„))))
159158oveq1d 7420 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) ยท (๐‘„ + 1)) = (((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (1 / (!โ€˜๐‘„))) ยท (๐‘„ + 1)))
160104recnd 11238 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (1 / (!โ€˜๐‘„)) โˆˆ โ„‚)
161154, 160, 138mul32d 11420 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (1 / (!โ€˜๐‘„))) ยท (๐‘„ + 1)) = (((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)) ยท (1 / (!โ€˜๐‘„))))
162159, 161eqtrd 2772 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) ยท (๐‘„ + 1)) = (((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)) ยท (1 / (!โ€˜๐‘„))))
163150, 162breqtrd 5173 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + 1) < (((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)) ยท (1 / (!โ€˜๐‘„))))
164102nnred 12223 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„)
165102nngt0d 12257 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ 0 < ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)))
166 ltdivmul 12085 . . . . . . . 8 ((((๐‘„ + 1) + 1) โˆˆ โ„ โˆง (1 / (!โ€˜๐‘„)) โˆˆ โ„ โˆง (((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„ โˆง 0 < ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)))) โ†’ ((((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1))) < (1 / (!โ€˜๐‘„)) โ†” ((๐‘„ + 1) + 1) < (((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)) ยท (1 / (!โ€˜๐‘„)))))
167100, 104, 164, 165, 166syl112anc 1374 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1))) < (1 / (!โ€˜๐‘„)) โ†” ((๐‘„ + 1) + 1) < (((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)) ยท (1 / (!โ€˜๐‘„)))))
168163, 167mpbird 256 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1))) < (1 / (!โ€˜๐‘„)))
16938, 103, 104, 127, 168lelttrd 11368 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜) < (1 / (!โ€˜๐‘„)))
17038, 131, 96ltmuldiv2d 13060 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) < 1 โ†” ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜) < (1 / (!โ€˜๐‘„))))
171169, 170mpbird 256 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) < 1)
172 0p1e1 12330 . . . 4 (0 + 1) = 1
173171, 172breqtrrdi 5189 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) < (0 + 1))
174 btwnnz 12634 . . 3 ((0 โˆˆ โ„ค โˆง 0 < ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) โˆง ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) < (0 + 1)) โ†’ ยฌ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„ค)
17595, 98, 173, 174syl3anc 1371 . 2 (๐œ‘ โ†’ ยฌ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„ค)
17694, 175pm2.65i 193 1 ยฌ ๐œ‘
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ยฌ wn 3   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง wa 396   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106   โ‰  wne 2940   class class class wbr 5147   โ†ฆ cmpt 5230  dom cdm 5675  โ€˜cfv 6540  (class class class)co 7405  โ„‚cc 11104  โ„cr 11105  0cc0 11106  1c1 11107   + caddc 11109   ยท cmul 11111   < clt 11244   โ‰ค cle 11245   โˆ’ cmin 11440   / cdiv 11867  โ„•cn 12208  2c2 12263  โ„•0cn0 12468  โ„คcz 12554  โ„คโ‰ฅcuz 12818  โ„+crp 12970  ...cfz 13480  seqcseq 13962  โ†‘cexp 14023  !cfa 14229  abscabs 15177   โ‡ cli 15424  ฮฃcsu 15628  eceu 16002
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-inf2 9632  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8699  df-pm 8819  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-sup 9433  df-inf 9434  df-oi 9501  df-card 9930  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-rp 12971  df-ico 13326  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-fl 13753  df-seq 13963  df-exp 14024  df-fac 14230  df-bc 14259  df-hash 14287  df-shft 15010  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-limsup 15411  df-clim 15428  df-rlim 15429  df-sum 15629  df-ef 16007  df-e 16008
This theorem is referenced by:  eirr  16144
  Copyright terms: Public domain W3C validator