MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  harmonicbnd4 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem harmonicbnd4 26504
Description: The asymptotic behavior of ฮฃ๐‘š โ‰ค ๐ด, 1 / ๐‘š = log๐ด + ฮณ + ๐‘‚(1 / ๐ด). (Contributed by Mario Carneiro, 14-May-2016.)
Assertion
Ref Expression
harmonicbnd4 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (absโ€˜(ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ ((logโ€˜๐ด) + ฮณ))) โ‰ค (1 / ๐ด))
Distinct variable group:   ๐ด,๐‘š

Proof of Theorem harmonicbnd4
StepHypRef Expression
1 fzfid 13934 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (1...(โŒŠโ€˜๐ด)) โˆˆ Fin)
2 elfznn 13526 . . . . . . . 8 (๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด)) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„•)
32adantl 482 . . . . . . 7 ((๐ด โˆˆ โ„+ โˆง ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„•)
43nnrecred 12259 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ โ„+ โˆง ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))) โ†’ (1 / ๐‘š) โˆˆ โ„)
51, 4fsumrecl 15676 . . . . 5 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆˆ โ„)
65recnd 11238 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆˆ โ„‚)
7 relogcl 26075 . . . . 5 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (logโ€˜๐ด) โˆˆ โ„)
87recnd 11238 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (logโ€˜๐ด) โˆˆ โ„‚)
9 emre 26499 . . . . . 6 ฮณ โˆˆ โ„
109a1i 11 . . . . 5 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ฮณ โˆˆ โ„)
1110recnd 11238 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ฮณ โˆˆ โ„‚)
126, 8, 11subsub4d 11598 . . 3 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โˆ’ ฮณ) = (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ ((logโ€˜๐ด) + ฮณ)))
1312fveq2d 6892 . 2 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (absโ€˜((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โˆ’ ฮณ)) = (absโ€˜(ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ ((logโ€˜๐ด) + ฮณ))))
14 rpreccl 12996 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (1 / ๐ด) โˆˆ โ„+)
1514rpred 13012 . . . . 5 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (1 / ๐ด) โˆˆ โ„)
16 resubcl 11520 . . . . 5 ((ฮณ โˆˆ โ„ โˆง (1 / ๐ด) โˆˆ โ„) โ†’ (ฮณ โˆ’ (1 / ๐ด)) โˆˆ โ„)
179, 15, 16sylancr 587 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮณ โˆ’ (1 / ๐ด)) โˆˆ โ„)
18 rprege0 12985 . . . . . . . . 9 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ๐ด))
19 flge0nn0 13781 . . . . . . . . 9 ((๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ๐ด) โ†’ (โŒŠโ€˜๐ด) โˆˆ โ„•0)
2018, 19syl 17 . . . . . . . 8 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (โŒŠโ€˜๐ด) โˆˆ โ„•0)
21 nn0p1nn 12507 . . . . . . . 8 ((โŒŠโ€˜๐ด) โˆˆ โ„•0 โ†’ ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆˆ โ„•)
2220, 21syl 17 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆˆ โ„•)
2322nnrpd 13010 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆˆ โ„+)
24 relogcl 26075 . . . . . 6 (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆˆ โ„+ โ†’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โˆˆ โ„)
2523, 24syl 17 . . . . 5 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โˆˆ โ„)
265, 25resubcld 11638 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆˆ โ„)
275, 7resubcld 11638 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โˆˆ โ„)
2822nnrecred 12259 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โˆˆ โ„)
29 fzfid 13934 . . . . . . . 8 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โˆˆ Fin)
30 elfznn 13526 . . . . . . . . . 10 (๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„•)
3130adantl 482 . . . . . . . . 9 ((๐ด โˆˆ โ„+ โˆง ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„•)
3231nnrecred 12259 . . . . . . . 8 ((๐ด โˆˆ โ„+ โˆง ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โ†’ (1 / ๐‘š) โˆˆ โ„)
3329, 32fsumrecl 15676 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆˆ โ„)
3433, 25resubcld 11638 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆˆ โ„)
35 harmonicbnd 26497 . . . . . . . 8 (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆˆ โ„• โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆˆ (ฮณ[,]1))
3622, 35syl 17 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆˆ (ฮณ[,]1))
37 1re 11210 . . . . . . . . 9 1 โˆˆ โ„
389, 37elicc2i 13386 . . . . . . . 8 ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆˆ (ฮณ[,]1) โ†” ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆˆ โ„ โˆง ฮณ โ‰ค (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆง (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โ‰ค 1))
3938simp2bi 1146 . . . . . . 7 ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆˆ (ฮณ[,]1) โ†’ ฮณ โ‰ค (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
4036, 39syl 17 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ฮณ โ‰ค (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
41 rpre 12978 . . . . . . . 8 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„)
42 fllep1 13762 . . . . . . . 8 (๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ๐ด โ‰ค ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))
4341, 42syl 17 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ๐ด โ‰ค ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))
44 rpregt0 12984 . . . . . . . 8 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด))
4522nnred 12223 . . . . . . . 8 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆˆ โ„)
4622nngt0d 12257 . . . . . . . 8 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ 0 < ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))
47 lerec 12093 . . . . . . . 8 (((๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด) โˆง (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆˆ โ„ โˆง 0 < ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โ†’ (๐ด โ‰ค ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โ†” (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โ‰ค (1 / ๐ด)))
4844, 45, 46, 47syl12anc 835 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (๐ด โ‰ค ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โ†” (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โ‰ค (1 / ๐ด)))
4943, 48mpbid 231 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โ‰ค (1 / ๐ด))
5010, 28, 34, 15, 40, 49le2subd 11830 . . . . 5 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮณ โˆ’ (1 / ๐ด)) โ‰ค ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆ’ (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
5133recnd 11238 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆˆ โ„‚)
5225recnd 11238 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โˆˆ โ„‚)
5328recnd 11238 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โˆˆ โ„‚)
5451, 52, 53sub32d 11599 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆ’ (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) = ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
55 nnuz 12861 . . . . . . . . . . 11 โ„• = (โ„คโ‰ฅโ€˜1)
5622, 55eleqtrdi 2843 . . . . . . . . . 10 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆˆ (โ„คโ‰ฅโ€˜1))
5732recnd 11238 . . . . . . . . . 10 ((๐ด โˆˆ โ„+ โˆง ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โ†’ (1 / ๐‘š) โˆˆ โ„‚)
58 oveq2 7413 . . . . . . . . . 10 (๐‘š = ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โ†’ (1 / ๐‘š) = (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)))
5956, 57, 58fsumm1 15693 . . . . . . . . 9 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) = (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆ’ 1))(1 / ๐‘š) + (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
6020nn0cnd 12530 . . . . . . . . . . . . 13 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (โŒŠโ€˜๐ด) โˆˆ โ„‚)
61 ax-1cn 11164 . . . . . . . . . . . . 13 1 โˆˆ โ„‚
62 pncan 11462 . . . . . . . . . . . . 13 (((โŒŠโ€˜๐ด) โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚) โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆ’ 1) = (โŒŠโ€˜๐ด))
6360, 61, 62sylancl 586 . . . . . . . . . . . 12 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆ’ 1) = (โŒŠโ€˜๐ด))
6463oveq2d 7421 . . . . . . . . . . 11 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (1...(((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆ’ 1)) = (1...(โŒŠโ€˜๐ด)))
6564sumeq1d 15643 . . . . . . . . . 10 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆ’ 1))(1 / ๐‘š) = ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š))
6665oveq1d 7420 . . . . . . . . 9 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆ’ 1))(1 / ๐‘š) + (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) = (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) + (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
6759, 66eqtrd 2772 . . . . . . . 8 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) = (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) + (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
686, 53, 67mvrraddd 11622 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) = ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š))
6968oveq1d 7420 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) = (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
7054, 69eqtrd 2772 . . . . 5 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆ’ (1 / ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) = (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
7150, 70breqtrd 5173 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮณ โˆ’ (1 / ๐ด)) โ‰ค (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
72 logleb 26102 . . . . . . 7 ((๐ด โˆˆ โ„+ โˆง ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆˆ โ„+) โ†’ (๐ด โ‰ค ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โ†” (logโ€˜๐ด) โ‰ค (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
7323, 72mpdan 685 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (๐ด โ‰ค ((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โ†” (logโ€˜๐ด) โ‰ค (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
7443, 73mpbid 231 . . . . 5 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (logโ€˜๐ด) โ‰ค (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)))
757, 25, 5, 74lesub2dd 11827 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โ‰ค (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)))
7617, 26, 27, 71, 75letrd 11367 . . 3 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮณ โˆ’ (1 / ๐ด)) โ‰ค (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)))
7727, 15resubcld 11638 . . . . 5 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โˆ’ (1 / ๐ด)) โˆˆ โ„)
7815recnd 11238 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (1 / ๐ด) โˆˆ โ„‚)
796, 8, 78subsub4d 11598 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โˆ’ (1 / ๐ด)) = (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ ((logโ€˜๐ด) + (1 / ๐ด))))
807, 15readdcld 11239 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((logโ€˜๐ด) + (1 / ๐ด)) โˆˆ โ„)
81 id 22 . . . . . . . . . 10 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„+)
8223, 81relogdivd 26125 . . . . . . . . 9 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (logโ€˜(((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด)) = ((logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โˆ’ (logโ€˜๐ด)))
83 rerpdivcl 13000 . . . . . . . . . . . . 13 ((((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆˆ โ„ โˆง ๐ด โˆˆ โ„+) โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด) โˆˆ โ„)
8445, 83mpancom 686 . . . . . . . . . . . 12 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด) โˆˆ โ„)
8537a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ 1 โˆˆ โ„)
8685, 15readdcld 11239 . . . . . . . . . . . 12 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (1 + (1 / ๐ด)) โˆˆ โ„)
8715reefcld 16027 . . . . . . . . . . . 12 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (expโ€˜(1 / ๐ด)) โˆˆ โ„)
8861a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
89 rpcnne0 12988 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ด โ‰  0))
90 divdir 11893 . . . . . . . . . . . . . 14 (((โŒŠโ€˜๐ด) โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚ โˆง (๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ด โ‰  0)) โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด) = (((โŒŠโ€˜๐ด) / ๐ด) + (1 / ๐ด)))
9160, 88, 89, 90syl3anc 1371 . . . . . . . . . . . . 13 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด) = (((โŒŠโ€˜๐ด) / ๐ด) + (1 / ๐ด)))
92 reflcl 13757 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐ด โˆˆ โ„ โ†’ (โŒŠโ€˜๐ด) โˆˆ โ„)
9341, 92syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (โŒŠโ€˜๐ด) โˆˆ โ„)
94 rerpdivcl 13000 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((โŒŠโ€˜๐ด) โˆˆ โ„ โˆง ๐ด โˆˆ โ„+) โ†’ ((โŒŠโ€˜๐ด) / ๐ด) โˆˆ โ„)
9593, 94mpancom 686 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((โŒŠโ€˜๐ด) / ๐ด) โˆˆ โ„)
96 flle 13760 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (๐ด โˆˆ โ„ โ†’ (โŒŠโ€˜๐ด) โ‰ค ๐ด)
9741, 96syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (โŒŠโ€˜๐ด) โ‰ค ๐ด)
98 rpcn 12980 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
9998mulridd 11227 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (๐ด ยท 1) = ๐ด)
10097, 99breqtrrd 5175 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (โŒŠโ€˜๐ด) โ‰ค (๐ด ยท 1))
101 ledivmul 12086 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((โŒŠโ€˜๐ด) โˆˆ โ„ โˆง 1 โˆˆ โ„ โˆง (๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด)) โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) / ๐ด) โ‰ค 1 โ†” (โŒŠโ€˜๐ด) โ‰ค (๐ด ยท 1)))
10293, 85, 44, 101syl3anc 1371 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) / ๐ด) โ‰ค 1 โ†” (โŒŠโ€˜๐ด) โ‰ค (๐ด ยท 1)))
103100, 102mpbird 256 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((โŒŠโ€˜๐ด) / ๐ด) โ‰ค 1)
10495, 85, 15, 103leadd1dd 11824 . . . . . . . . . . . . 13 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) / ๐ด) + (1 / ๐ด)) โ‰ค (1 + (1 / ๐ด)))
10591, 104eqbrtrd 5169 . . . . . . . . . . . 12 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด) โ‰ค (1 + (1 / ๐ด)))
106 efgt1p 16054 . . . . . . . . . . . . . 14 ((1 / ๐ด) โˆˆ โ„+ โ†’ (1 + (1 / ๐ด)) < (expโ€˜(1 / ๐ด)))
10714, 106syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (1 + (1 / ๐ด)) < (expโ€˜(1 / ๐ด)))
10886, 87, 107ltled 11358 . . . . . . . . . . . 12 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (1 + (1 / ๐ด)) โ‰ค (expโ€˜(1 / ๐ด)))
10984, 86, 87, 105, 108letrd 11367 . . . . . . . . . . 11 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด) โ‰ค (expโ€˜(1 / ๐ด)))
110 rpdivcl 12995 . . . . . . . . . . . . 13 ((((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) โˆˆ โ„+ โˆง ๐ด โˆˆ โ„+) โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด) โˆˆ โ„+)
11123, 110mpancom 686 . . . . . . . . . . . 12 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด) โˆˆ โ„+)
11215rpefcld 16044 . . . . . . . . . . . 12 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (expโ€˜(1 / ๐ด)) โˆˆ โ„+)
113111, 112logled 26126 . . . . . . . . . . 11 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด) โ‰ค (expโ€˜(1 / ๐ด)) โ†” (logโ€˜(((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด)) โ‰ค (logโ€˜(expโ€˜(1 / ๐ด)))))
114109, 113mpbid 231 . . . . . . . . . 10 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (logโ€˜(((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด)) โ‰ค (logโ€˜(expโ€˜(1 / ๐ด))))
11515relogefd 26127 . . . . . . . . . 10 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (logโ€˜(expโ€˜(1 / ๐ด))) = (1 / ๐ด))
116114, 115breqtrd 5173 . . . . . . . . 9 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (logโ€˜(((โŒŠโ€˜๐ด) + 1) / ๐ด)) โ‰ค (1 / ๐ด))
11782, 116eqbrtrrd 5171 . . . . . . . 8 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โ‰ค (1 / ๐ด))
11825, 7, 15lesubadd2d 11809 . . . . . . . 8 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (((logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โ‰ค (1 / ๐ด) โ†” (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โ‰ค ((logโ€˜๐ด) + (1 / ๐ด))))
119117, 118mpbid 231 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1)) โ‰ค ((logโ€˜๐ด) + (1 / ๐ด)))
12025, 80, 5, 119lesub2dd 11827 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ ((logโ€˜๐ด) + (1 / ๐ด))) โ‰ค (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
12179, 120eqbrtrd 5169 . . . . 5 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โˆ’ (1 / ๐ด)) โ‰ค (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))))
122 harmonicbnd3 26501 . . . . . . 7 ((โŒŠโ€˜๐ด) โˆˆ โ„•0 โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆˆ (0[,]ฮณ))
12320, 122syl 17 . . . . . 6 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆˆ (0[,]ฮณ))
124 0re 11212 . . . . . . . 8 0 โˆˆ โ„
125124, 9elicc2i 13386 . . . . . . 7 ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆˆ (0[,]ฮณ) โ†” ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆง (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โ‰ค ฮณ))
126125simp3bi 1147 . . . . . 6 ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โˆˆ (0[,]ฮณ) โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โ‰ค ฮณ)
127123, 126syl 17 . . . . 5 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜((โŒŠโ€˜๐ด) + 1))) โ‰ค ฮณ)
12877, 26, 10, 121, 127letrd 11367 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โˆ’ (1 / ๐ด)) โ‰ค ฮณ)
12927, 15, 10lesubaddd 11807 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โˆ’ (1 / ๐ด)) โ‰ค ฮณ โ†” (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โ‰ค (ฮณ + (1 / ๐ด))))
130128, 129mpbid 231 . . 3 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โ‰ค (ฮณ + (1 / ๐ด)))
13127, 10, 15absdifled 15377 . . 3 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ((absโ€˜((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โˆ’ ฮณ)) โ‰ค (1 / ๐ด) โ†” ((ฮณ โˆ’ (1 / ๐ด)) โ‰ค (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โˆง (ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โ‰ค (ฮณ + (1 / ๐ด)))))
13276, 130, 131mpbir2and 711 . 2 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (absโ€˜((ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ (logโ€˜๐ด)) โˆ’ ฮณ)) โ‰ค (1 / ๐ด))
13313, 132eqbrtrrd 5171 1 (๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ (absโ€˜(ฮฃ๐‘š โˆˆ (1...(โŒŠโ€˜๐ด))(1 / ๐‘š) โˆ’ ((logโ€˜๐ด) + ฮณ))) โ‰ค (1 / ๐ด))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง wa 396   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106   โ‰  wne 2940   class class class wbr 5147  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  โ„•0cn0 12468  โ„คโ‰ฅcuz 12818  โ„+crp 12970  [,]cicc 13323  ...cfz 13480  โŒŠcfl 13751  abscabs 15177  ฮฃcsu 15628  expce 16001  logclog 26054  ฮณcem 26485
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  ax-addf 11185  ax-mulf 11186
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-tp 4632  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  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-of 7666  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-2o 8463  df-oadd 8466  df-er 8699  df-map 8818  df-pm 8819  df-ixp 8888  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-fsupp 9358  df-fi 9402  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-4 12273  df-5 12274  df-6 12275  df-7 12276  df-8 12277  df-9 12278  df-n0 12469  df-xnn0 12541  df-z 12555  df-dec 12674  df-uz 12819  df-q 12929  df-rp 12971  df-xneg 13088  df-xadd 13089  df-xmul 13090  df-ioo 13324  df-ioc 13325  df-ico 13326  df-icc 13327  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-fl 13753  df-mod 13831  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  df-sin 16009  df-cos 16010  df-tan 16011  df-pi 16012  df-dvds 16194  df-struct 17076  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-ress 17170  df-plusg 17206  df-mulr 17207  df-starv 17208  df-sca 17209  df-vsca 17210  df-ip 17211  df-tset 17212  df-ple 17213  df-ds 17215  df-unif 17216  df-hom 17217  df-cco 17218  df-rest 17364  df-topn 17365  df-0g 17383  df-gsum 17384  df-topgen 17385  df-pt 17386  df-prds 17389  df-xrs 17444  df-qtop 17449  df-imas 17450  df-xps 17452  df-mre 17526  df-mrc 17527  df-acs 17529  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-submnd 18668  df-mulg 18945  df-cntz 19175  df-cmn 19644  df-psmet 20928  df-xmet 20929  df-met 20930  df-bl 20931  df-mopn 20932  df-fbas 20933  df-fg 20934  df-cnfld 20937  df-top 22387  df-topon 22404  df-topsp 22426  df-bases 22440  df-cld 22514  df-ntr 22515  df-cls 22516  df-nei 22593  df-lp 22631  df-perf 22632  df-cn 22722  df-cnp 22723  df-haus 22810  df-cmp 22882  df-tx 23057  df-hmeo 23250  df-fil 23341  df-fm 23433  df-flim 23434  df-flf 23435  df-xms 23817  df-ms 23818  df-tms 23819  df-cncf 24385  df-limc 25374  df-dv 25375  df-ulm 25880  df-log 26056  df-atan 26361  df-em 26486
This theorem is referenced by:  mulogsumlem  27023  mulog2sumlem1  27026
  Copyright terms: Public domain W3C validator