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

Theorem eirrlem 16154
Description: Lemma for eirr 16155. (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 13944 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (0...๐‘„) โˆˆ Fin)
2 elfznn0 13600 . . . . . . . 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 12587 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„ค)
5 1exp 14062 . . . . . . . . . . . . . . 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 5244 . . . . . . . . . . . 12 (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((1โ†‘๐‘›) / (!โ€˜๐‘›))) = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (1 / (!โ€˜๐‘›)))
93, 8eqtr4i 2757 . . . . . . . . . . 11 ๐น = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((1โ†‘๐‘›) / (!โ€˜๐‘›)))
109eftval 16026 . . . . . . . . . 10 (๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) = ((1โ†‘๐‘˜) / (!โ€˜๐‘˜)))
1110adantl 481 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) = ((1โ†‘๐‘˜) / (!โ€˜๐‘˜)))
12 ax-1cn 11170 . . . . . . . . . . 11 1 โˆˆ โ„‚
1312a1i 11 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
14 eftcl 16023 . . . . . . . . . 10 ((1 โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ ((1โ†‘๐‘˜) / (!โ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„‚)
1513, 14sylan 579 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ ((1โ†‘๐‘˜) / (!โ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„‚)
1611, 15eqeltrd 2827 . . . . . . . 8 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
172, 16sylan2 592 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
181, 17fsumcl 15685 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
19 nn0uz 12868 . . . . . . . . 9 โ„•0 = (โ„คโ‰ฅโ€˜0)
20 eqid 2726 . . . . . . . . 9 (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1)) = (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))
21 eirr.3 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โˆˆ โ„•)
2221peano2nnd 12233 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (๐‘„ + 1) โˆˆ โ„•)
2322nnnn0d 12536 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (๐‘„ + 1) โˆˆ โ„•0)
24 eqidd 2727 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) = (๐นโ€˜๐‘˜))
25 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . . 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 6992 . . . . . . . . . . 11 (๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) = (1 / (!โ€˜๐‘˜)))
2928adantl 481 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) = (1 / (!โ€˜๐‘˜)))
30 faccl 14248 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โ†’ (!โ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„•)
3130adantl 481 . . . . . . . . . . . 12 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (!โ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„•)
3231nnrpd 13020 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (!โ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„+)
3332rpreccld 13032 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (1 / (!โ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„+)
3429, 33eqeltrd 2827 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„+)
359efcllem 16027 . . . . . . . . . 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 15795 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„+)
3837rpred 13022 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„)
3938recnd 11246 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
40 esum 16030 . . . . . . . . 9 e = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 (1 / (!โ€˜๐‘˜))
4128sumeq2i 15651 . . . . . . . . 9 ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 (๐นโ€˜๐‘˜) = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 (1 / (!โ€˜๐‘˜))
4240, 41eqtr4i 2757 . . . . . . . 8 e = ฮฃ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 (๐นโ€˜๐‘˜)
4319, 20, 23, 24, 16, 36isumsplit 15792 . . . . . . . 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 2778 . . . . . . 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 12232 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โˆˆ โ„‚)
46 pncan 11470 . . . . . . . . . . 11 ((๐‘„ โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚) โ†’ ((๐‘„ + 1) โˆ’ 1) = ๐‘„)
4745, 12, 46sylancl 585 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) โˆ’ 1) = ๐‘„)
4847oveq2d 7421 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (0...((๐‘„ + 1) โˆ’ 1)) = (0...๐‘„))
4948sumeq1d 15653 . . . . . . . 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 2766 . . . . . 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 11631 . . . . 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 12536 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โˆˆ โ„•0)
5554faccld 14249 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜๐‘„) โˆˆ โ„•)
5655nncnd 12232 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜๐‘„) โˆˆ โ„‚)
57 ere 16039 . . . . . . 7 e โˆˆ โ„
5857recni 11232 . . . . . 6 e โˆˆ โ„‚
5958a1i 11 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ e โˆˆ โ„‚)
6056, 59, 18subdid 11674 . . . 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 2768 . . 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 12671 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„‚)
6621nnne0d 12266 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โ‰  0)
6756, 65, 45, 66div12d 12030 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท (๐‘ƒ / ๐‘„)) = (๐‘ƒ ยท ((!โ€˜๐‘„) / ๐‘„)))
6863, 67eqtrd 2766 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท e) = (๐‘ƒ ยท ((!โ€˜๐‘„) / ๐‘„)))
6921nnred 12231 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โˆˆ โ„)
7069leidd 11784 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ๐‘„ โ‰ค ๐‘„)
71 facdiv 14252 . . . . . . . 8 ((๐‘„ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘„ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘„ โ‰ค ๐‘„) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) / ๐‘„) โˆˆ โ„•)
7254, 21, 70, 71syl3anc 1368 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) / ๐‘„) โˆˆ โ„•)
7372nnzd 12589 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) / ๐‘„) โˆˆ โ„ค)
7464, 73zmulcld 12676 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (๐‘ƒ ยท ((!โ€˜๐‘„) / ๐‘„)) โˆˆ โ„ค)
7568, 74eqeltrd 2827 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท e) โˆˆ โ„ค)
761, 56, 17fsummulc2 15736 . . . . 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 481 . . . . . . . . . . 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 480 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ (!โ€˜๐‘„) โˆˆ โ„‚)
812, 31sylan2 592 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ (!โ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„•)
8281nncnd 12232 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ (!โ€˜๐‘˜) โˆˆ โ„‚)
83 facne0 14251 . . . . . . . . . . 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 11997 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) / (!โ€˜๐‘˜)) = ((!โ€˜๐‘„) ยท (1 / (!โ€˜๐‘˜))))
8679, 85eqtr4d 2769 . . . . . . . 8 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท (๐นโ€˜๐‘˜)) = ((!โ€˜๐‘„) / (!โ€˜๐‘˜)))
87 permnn 14291 . . . . . . . . 9 (๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) / (!โ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„•)
8887adantl 481 . . . . . . . 8 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) / (!โ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„•)
8986, 88eqeltrd 2827 . . . . . . 7 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท (๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„•)
9089nnzd 12589 . . . . . 6 ((๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)) โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท (๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„ค)
911, 90fsumzcl 15687 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)((!โ€˜๐‘„) ยท (๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„ค)
9276, 91eqeltrd 2827 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„ค)
9375, 92zsubcld 12675 . . 3 (๐œ‘ โ†’ (((!โ€˜๐‘„) ยท e) โˆ’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (0...๐‘„)(๐นโ€˜๐‘˜))) โˆˆ โ„ค)
9461, 93eqeltrd 2827 . 2 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„ค)
95 0zd 12574 . . 3 (๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ โ„ค)
9655nnrpd 13020 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜๐‘„) โˆˆ โ„+)
9796, 37rpmulcld 13038 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) โˆˆ โ„+)
9897rpgt0d 13025 . . 3 (๐œ‘ โ†’ 0 < ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)))
9922peano2nnd 12233 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + 1) โˆˆ โ„•)
10099nnred 12231 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + 1) โˆˆ โ„)
10123faccld 14249 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜(๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„•)
102101, 22nnmulcld 12269 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„•)
103100, 102nndivred 12270 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1))) โˆˆ โ„)
10455nnrecred 12267 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (1 / (!โ€˜๐‘„)) โˆˆ โ„)
105 abs1 15250 . . . . . . . . . . . 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 5246 . . . . . . . . 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 2757 . . . . . . . 8 ๐น = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (((absโ€˜1)โ†‘๐‘›) / (!โ€˜๐‘›)))
110 eqid 2726 . . . . . . . 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 11846 . . . . . . . . . 10 1 โ‰ค 1
112105, 111eqbrtri 5162 . . . . . . . . 9 (absโ€˜1) โ‰ค 1
113112a1i 11 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ (absโ€˜1) โ‰ค 1)
1149, 109, 110, 22, 13, 113eftlub 16059 . . . . . . 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 13029 . . . . . . . 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 15249 . . . . . . . 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 12589 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ (๐‘„ + 1) โˆˆ โ„ค)
120 1exp 14062 . . . . . . . . . . 11 ((๐‘„ + 1) โˆˆ โ„ค โ†’ (1โ†‘(๐‘„ + 1)) = 1)
121119, 120syl 17 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (1โ†‘(๐‘„ + 1)) = 1)
122118, 121eqtrid 2778 . . . . . . . . 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 11246 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1))) โˆˆ โ„‚)
125124mullidd 11236 . . . . . . . 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 2766 . . . . . . 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 5172 . . . . . 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 12231 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (๐‘„ + 1) โˆˆ โ„)
129128, 128readdcld 11247 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + (๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„)
130128, 128remulcld 11248 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) ยท (๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„)
131 1red 11219 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„)
13221nnge1d 12264 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ 1 โ‰ค ๐‘„)
133 1nn 12227 . . . . . . . . . . . 12 1 โˆˆ โ„•
134 nnleltp1 12621 . . . . . . . . . . . 12 ((1 โˆˆ โ„• โˆง ๐‘„ โˆˆ โ„•) โ†’ (1 โ‰ค ๐‘„ โ†” 1 < (๐‘„ + 1)))
135133, 21, 134sylancr 586 . . . . . . . . . . 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 11377 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + 1) < ((๐‘„ + 1) + (๐‘„ + 1)))
13822nncnd 12232 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ (๐‘„ + 1) โˆˆ โ„‚)
1391382timesd 12459 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (2 ยท (๐‘„ + 1)) = ((๐‘„ + 1) + (๐‘„ + 1)))
140 df-2 12279 . . . . . . . . . . . 12 2 = (1 + 1)
141131, 69, 131, 132leadd1dd 11832 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (1 + 1) โ‰ค (๐‘„ + 1))
142140, 141eqbrtrid 5176 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ 2 โ‰ค (๐‘„ + 1))
143 2re 12290 . . . . . . . . . . . . 13 2 โˆˆ โ„
144143a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ 2 โˆˆ โ„)
14522nngt0d 12265 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ 0 < (๐‘„ + 1))
146 lemul1 12070 . . . . . . . . . . . 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 1371 . . . . . . . . . . 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 5165 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + (๐‘„ + 1)) โ‰ค ((๐‘„ + 1) ยท (๐‘„ + 1)))
150100, 129, 130, 137, 149ltletrd 11378 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + 1) < ((๐‘„ + 1) ยท (๐‘„ + 1)))
151 facp1 14243 . . . . . . . . . . . . 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 12232 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜(๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„‚)
15555nnne0d 12266 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (!โ€˜๐‘„) โ‰  0)
156154, 56, 155divrecd 11997 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) / (!โ€˜๐‘„)) = ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (1 / (!โ€˜๐‘„))))
157138, 56, 155divcan3d 11999 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ (((!โ€˜๐‘„) ยท (๐‘„ + 1)) / (!โ€˜๐‘„)) = (๐‘„ + 1))
158153, 156, 1573eqtr3rd 2775 . . . . . . . . . 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 11246 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ (1 / (!โ€˜๐‘„)) โˆˆ โ„‚)
161154, 160, 138mul32d 11428 . . . . . . . . 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 2766 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) ยท (๐‘„ + 1)) = (((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)) ยท (1 / (!โ€˜๐‘„))))
163150, 162breqtrd 5167 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘„ + 1) + 1) < (((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)) ยท (1 / (!โ€˜๐‘„))))
164102nnred 12231 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)) โˆˆ โ„)
165102nngt0d 12265 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ 0 < ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1)))
166 ltdivmul 12093 . . . . . . . 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 1371 . . . . . . 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 257 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (((๐‘„ + 1) + 1) / ((!โ€˜(๐‘„ + 1)) ยท (๐‘„ + 1))) < (1 / (!โ€˜๐‘„)))
16938, 103, 104, 127, 168lelttrd 11376 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜) < (1 / (!โ€˜๐‘„)))
17038, 131, 96ltmuldiv2d 13070 . . . . 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 257 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) < 1)
172 0p1e1 12338 . . . 4 (0 + 1) = 1
173171, 172breqtrrdi 5183 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ((!โ€˜๐‘„) ยท ฮฃ๐‘˜ โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜(๐‘„ + 1))(๐นโ€˜๐‘˜)) < (0 + 1))
174 btwnnz 12642 . . 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 1368 . 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 395   = wceq 1533   โˆˆ wcel 2098   โ‰  wne 2934   class class class wbr 5141   โ†ฆ cmpt 5224  dom cdm 5669  โ€˜cfv 6537  (class class class)co 7405  โ„‚cc 11110  โ„cr 11111  0cc0 11112  1c1 11113   + caddc 11115   ยท cmul 11117   < clt 11252   โ‰ค cle 11253   โˆ’ cmin 11448   / cdiv 11875  โ„•cn 12216  2c2 12271  โ„•0cn0 12476  โ„คcz 12562  โ„คโ‰ฅcuz 12826  โ„+crp 12980  ...cfz 13490  seqcseq 13972  โ†‘cexp 14032  !cfa 14238  abscabs 15187   โ‡ cli 15434  ฮฃcsu 15638  eceu 16012
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722  ax-inf2 9638  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-int 4944  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-se 5625  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6294  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7853  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8467  df-er 8705  df-pm 8825  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9507  df-card 9936  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-n0 12477  df-z 12563  df-uz 12827  df-rp 12981  df-ico 13336  df-fz 13491  df-fzo 13634  df-fl 13763  df-seq 13973  df-exp 14033  df-fac 14239  df-bc 14268  df-hash 14296  df-shft 15020  df-cj 15052  df-re 15053  df-im 15054  df-sqrt 15188  df-abs 15189  df-limsup 15421  df-clim 15438  df-rlim 15439  df-sum 15639  df-ef 16017  df-e 16018
This theorem is referenced by:  eirr  16155
  Copyright terms: Public domain W3C validator