Theorem hashnzfzclim 41519

Description: As the upper bound 𝐾 of the constraint interval (𝐽...𝐾) in hashnzfz 41517 increases, the resulting count of multiples tends to (𝐾 / 𝑀) —that is, there are approximately (𝐾 / 𝑀) multiples of 𝑀 in a finite interval of integers. (Contributed by Steve Rodriguez, 20-Jan-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
hashnzfzclim.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
hashnzfzclim.j	⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ ℤ)

Assertion

Ref	Expression
hashnzfzclim	⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1)) ↦ ((♯‘(( ∥ “ {𝑀}) ∩ (𝐽...𝑘))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀))

Distinct variable groups:   𝑘,𝐽   𝑘,𝑀   𝜑,𝑘

Proof of Theorem hashnzfzclim

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		hashnzfzclim.m	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
2	1	adantr 484	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1))) → 𝑀 ∈ ℕ)
3		hashnzfzclim.j	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ ℤ)
4	3	adantr 484	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1))) → 𝐽 ∈ ℤ)
5		simpr 488	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1))) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1)))
6	2, 4, 5	hashnzfz 41517	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1))) → (♯‘(( ∥ “ {𝑀}) ∩ (𝐽...𝑘))) = ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))))
7	6	oveq1d 7198	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1))) → ((♯‘(( ∥ “ {𝑀}) ∩ (𝐽...𝑘))) / 𝑘) = (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘))
8	7	mpteq2dva 5135	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1)) ↦ ((♯‘(( ∥ “ {𝑀}) ∩ (𝐽...𝑘))) / 𝑘)) = (𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1)) ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)))
9		nnuz 12376	. . . . 5 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
10		1z 12106	. . . . . 6 ⊢ 1 ∈ ℤ
11	10	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
12	1	nncnd 11745	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ)
13	1	nnne0d 11779	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ≠ 0)
14	12, 13	reccld 11500	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (1 / 𝑀) ∈ ℂ)
15	9	eqimss2i 3946	. . . . . . . . . 10 ⊢ (ℤ≥‘1) ⊆ ℕ
16		nnex 11735	. . . . . . . . . 10 ⊢ ℕ ∈ V
17	15, 16	climconst2 15008	. . . . . . . . 9 ⊢ (((1 / 𝑀) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℤ) → (ℕ × {(1 / 𝑀)}) ⇝ (1 / 𝑀))
18	14, 10, 17	sylancl 589	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (ℕ × {(1 / 𝑀)}) ⇝ (1 / 𝑀))
19	16	mptex 7009	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑘))) ∈ V
20	19	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑘))) ∈ V)
21		ax-1cn 10686	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ∈ ℂ
22		divcnv 15314	. . . . . . . . 9 ⊢ (1 ∈ ℂ → (𝑘 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑘)) ⇝ 0)
23	21, 22	mp1i 13	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑘)) ⇝ 0)
24		ovex 7216	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (1 / 𝑀) ∈ V
25	24	fvconst2 6989	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → ((ℕ × {(1 / 𝑀)})‘𝑥) = (1 / 𝑀))
26	25	adantl 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((ℕ × {(1 / 𝑀)})‘𝑥) = (1 / 𝑀))
27	14	adantr 484	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (1 / 𝑀) ∈ ℂ)
28	26, 27	eqeltrd 2834	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((ℕ × {(1 / 𝑀)})‘𝑥) ∈ ℂ)
29		eqidd 2740	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (𝑘 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑘)) = (𝑘 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑘)))
30		oveq2 7191	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → (1 / 𝑘) = (1 / 𝑥))
31	30	adantl 485	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑥) → (1 / 𝑘) = (1 / 𝑥))
32		simpr 488	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ ℕ)
33		ovexd 7218	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (1 / 𝑥) ∈ V)
34	29, 31, 32, 33	fvmptd 6795	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑘))‘𝑥) = (1 / 𝑥))
35	32	nnrecred 11780	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (1 / 𝑥) ∈ ℝ)
36	34, 35	eqeltrd 2834	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑘))‘𝑥) ∈ ℝ)
37	36	recnd 10760	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑘))‘𝑥) ∈ ℂ)
38		eqidd 2740	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑘))) = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑘))))
39	30	oveq2d 7199	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑘)) = ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑥)))
40	39	adantl 485	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑥) → ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑘)) = ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑥)))
41		ovexd 7218	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑥)) ∈ V)
42	38, 40, 32, 41	fvmptd 6795	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑘)))‘𝑥) = ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑥)))
43	26, 34	oveq12d 7201	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((ℕ × {(1 / 𝑀)})‘𝑥) − ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑘))‘𝑥)) = ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑥)))
44	42, 43	eqtr4d 2777	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑘)))‘𝑥) = (((ℕ × {(1 / 𝑀)})‘𝑥) − ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑘))‘𝑥)))
45	9, 11, 18, 20, 23, 28, 37, 44	climsub 15094	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑘))) ⇝ ((1 / 𝑀) − 0))
46	14	subid1d 11077	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((1 / 𝑀) − 0) = (1 / 𝑀))
47	45, 46	breqtrd 5066	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑘))) ⇝ (1 / 𝑀))
48	16	mptex 7009	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘)) ∈ V
49	48	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘)) ∈ V)
50	1	nnrecred 11780	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (1 / 𝑀) ∈ ℝ)
51	50	adantr 484	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (1 / 𝑀) ∈ ℝ)
52		nnre 11736	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → 𝑥 ∈ ℝ)
53	52	adantl 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ ℝ)
54		nnne0 11763	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → 𝑥 ≠ 0)
55	54	adantl 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑥 ≠ 0)
56	53, 55	rereccld 11558	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (1 / 𝑥) ∈ ℝ)
57	51, 56	resubcld 11159	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑥)) ∈ ℝ)
58	42, 57	eqeltrd 2834	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑘)))‘𝑥) ∈ ℝ)
59		eqidd 2740	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘)) = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘)))
60		fvoveq1 7206	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → (⌊‘(𝑘 / 𝑀)) = (⌊‘(𝑥 / 𝑀)))
61		id 22	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → 𝑘 = 𝑥)
62	60, 61	oveq12d 7201	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘) = ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥))
63	62	adantl 485	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑥) → ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘) = ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥))
64		ovexd 7218	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥) ∈ V)
65	59, 63, 32, 64	fvmptd 6795	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘))‘𝑥) = ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥))
66	1	adantr 484	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℕ)
67	53, 66	nndivred 11783	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (𝑥 / 𝑀) ∈ ℝ)
68		reflcl 13270	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑥 / 𝑀) ∈ ℝ → (⌊‘(𝑥 / 𝑀)) ∈ ℝ)
69	67, 68	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (⌊‘(𝑥 / 𝑀)) ∈ ℝ)
70	69, 53, 55	redivcld 11559	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥) ∈ ℝ)
71	65, 70	eqeltrd 2834	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘))‘𝑥) ∈ ℝ)
72	67	recnd 10760	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (𝑥 / 𝑀) ∈ ℂ)
73		1cnd 10727	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 1 ∈ ℂ)
74		nncn 11737	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → 𝑥 ∈ ℂ)
75	74	adantl 485	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ ℂ)
76	72, 73, 75, 55	divsubdird 11546	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((𝑥 / 𝑀) − 1) / 𝑥) = (((𝑥 / 𝑀) / 𝑥) − (1 / 𝑥)))
77	12	adantr 484	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℂ)
78	13	adantr 484	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑀 ≠ 0)
79	75, 77, 78	divrecd 11510	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (𝑥 / 𝑀) = (𝑥 · (1 / 𝑀)))
80	79	oveq1d 7198	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑥 / 𝑀) / 𝑥) = ((𝑥 · (1 / 𝑀)) / 𝑥))
81	27, 75, 55	divcan3d 11512	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑥 · (1 / 𝑀)) / 𝑥) = (1 / 𝑀))
82	80, 81	eqtrd 2774	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑥 / 𝑀) / 𝑥) = (1 / 𝑀))
83	82	oveq1d 7198	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((𝑥 / 𝑀) / 𝑥) − (1 / 𝑥)) = ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑥)))
84	76, 83	eqtrd 2774	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((𝑥 / 𝑀) − 1) / 𝑥) = ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑥)))
85		1red 10733	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 1 ∈ ℝ)
86	67, 85	resubcld 11159	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑥 / 𝑀) − 1) ∈ ℝ)
87		nnrp 12496	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → 𝑥 ∈ ℝ+)
88	87	adantl 485	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ ℝ+)
89	69, 85	readdcld 10761	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) + 1) ∈ ℝ)
90		flle 13273	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑥 / 𝑀) ∈ ℝ → (⌊‘(𝑥 / 𝑀)) ≤ (𝑥 / 𝑀))
91	67, 90	syl 17	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (⌊‘(𝑥 / 𝑀)) ≤ (𝑥 / 𝑀))
92		flflp1 13281	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑥 / 𝑀) ∈ ℝ ∧ (𝑥 / 𝑀) ∈ ℝ) → ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) ≤ (𝑥 / 𝑀) ↔ (𝑥 / 𝑀) < ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) + 1)))
93	67, 67, 92	syl2anc 587	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) ≤ (𝑥 / 𝑀) ↔ (𝑥 / 𝑀) < ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) + 1)))
94	91, 93	mpbid 235	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (𝑥 / 𝑀) < ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) + 1))
95	67, 89, 85, 94	ltsub1dd 11343	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑥 / 𝑀) − 1) < (((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) + 1) − 1))
96	69	recnd 10760	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (⌊‘(𝑥 / 𝑀)) ∈ ℂ)
97	96, 73	pncand 11089	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) + 1) − 1) = (⌊‘(𝑥 / 𝑀)))
98	95, 97	breqtrd 5066	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑥 / 𝑀) − 1) < (⌊‘(𝑥 / 𝑀)))
99	86, 69, 88, 98	ltdiv1dd 12584	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((𝑥 / 𝑀) − 1) / 𝑥) < ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥))
100	84, 99	eqbrtrrd 5064	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑥)) < ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥))
101	57, 70, 100	ltled 10879	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑥)) ≤ ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥))
102		simpr 488	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑥) → 𝑘 = 𝑥)
103	102	fvoveq1d 7205	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑥) → (⌊‘(𝑘 / 𝑀)) = (⌊‘(𝑥 / 𝑀)))
104	103, 102	oveq12d 7201	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑥) → ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘) = ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥))
105	59, 104, 32, 64	fvmptd 6795	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘))‘𝑥) = ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥))
106	101, 42, 105	3brtr4d 5072	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝑀) − (1 / 𝑘)))‘𝑥) ≤ ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘))‘𝑥))
107	69, 67, 88, 91	lediv1dd 12585	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥) ≤ ((𝑥 / 𝑀) / 𝑥))
108	107, 82	breqtrd 5066	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥) ≤ (1 / 𝑀))
109	105, 108	eqbrtrd 5062	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘))‘𝑥) ≤ (1 / 𝑀))
110	9, 11, 47, 49, 58, 71, 106, 109	climsqz 15101	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀))
111	16	mptex 7009	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ∈ V
112	111	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ∈ V)
113	3	zred 12181	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ ℝ)
114		1red 10733	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
115	113, 114	resubcld 11159	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐽 − 1) ∈ ℝ)
116	115, 1	nndivred 11783	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝐽 − 1) / 𝑀) ∈ ℝ)
117	116	flcld 13272	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) ∈ ℤ)
118	117	zcnd 12182	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) ∈ ℂ)
119		divcnv 15314	. . . . . 6 ⊢ ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) ∈ ℂ → (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑘)) ⇝ 0)
120	118, 119	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑘)) ⇝ 0)
121	71	recnd 10760	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘))‘𝑥) ∈ ℂ)
122		eqidd 2740	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑘)) = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑘)))
123		oveq2 7191	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑘) = ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑥))
124	123	adantl 485	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑥) → ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑘) = ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑥))
125		ovexd 7218	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑥) ∈ V)
126	122, 124, 32, 125	fvmptd 6795	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑘))‘𝑥) = ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑥))
127	118	adantr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) ∈ ℂ)
128	127, 75, 55	divcld 11507	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑥) ∈ ℂ)
129	126, 128	eqeltrd 2834	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑘))‘𝑥) ∈ ℂ)
130	96, 127, 75, 55	divsubdird 11546	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑥) = (((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥) − ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑥)))
131		eqidd 2740	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) = (𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)))
132	60	oveq1d 7198	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) = ((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))))
133	132, 61	oveq12d 7201	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 = 𝑥 → (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘) = (((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑥))
134	133	adantl 485	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑥) → (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘) = (((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑥))
135		ovexd 7218	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑥) ∈ V)
136	131, 134, 32, 135	fvmptd 6795	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘))‘𝑥) = (((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑥))
137	65, 126	oveq12d 7201	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘))‘𝑥) − ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑘))‘𝑥)) = (((⌊‘(𝑥 / 𝑀)) / 𝑥) − ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑥)))
138	130, 136, 137	3eqtr4d 2784	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘))‘𝑥) = (((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) / 𝑘))‘𝑥) − ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀)) / 𝑘))‘𝑥)))
139	9, 11, 110, 112, 120, 121, 129, 138	climsub 15094	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ ((1 / 𝑀) − 0))
140	139, 46	breqtrd 5066	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀))
141		uzssz 12358	. . . . . . 7 ⊢ (ℤ≥‘(𝐽 − 1)) ⊆ ℤ
142		resmpt 5889	. . . . . . 7 ⊢ ((ℤ≥‘(𝐽 − 1)) ⊆ ℤ → ((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ (ℤ≥‘(𝐽 − 1))) = (𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1)) ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)))
143	141, 142	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ (ℤ≥‘(𝐽 − 1))) = (𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1)) ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘))
144	143	breq1i 5047	. . . . 5 ⊢ (((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ (ℤ≥‘(𝐽 − 1))) ⇝ (1 / 𝑀) ↔ (𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1)) ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀))
145	3, 11	zsubcld 12186	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐽 − 1) ∈ ℤ)
146		zex 12084	. . . . . . 7 ⊢ ℤ ∈ V
147	146	mptex 7009	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ∈ V
148		climres 15035	. . . . . 6 ⊢ (((𝐽 − 1) ∈ ℤ ∧ (𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ∈ V) → (((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ (ℤ≥‘(𝐽 − 1))) ⇝ (1 / 𝑀) ↔ (𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀)))
149	145, 147, 148	sylancl 589	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ (ℤ≥‘(𝐽 − 1))) ⇝ (1 / 𝑀) ↔ (𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀)))
150	144, 149	bitr3id 288	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1)) ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀) ↔ (𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀)))
151	9	reseq2i 5832	. . . . . 6 ⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ ℕ) = ((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ (ℤ≥‘1))
152	151	breq1i 5047	. . . . 5 ⊢ (((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ ℕ) ⇝ (1 / 𝑀) ↔ ((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ (ℤ≥‘1)) ⇝ (1 / 𝑀))
153		nnssz 12096	. . . . . . 7 ⊢ ℕ ⊆ ℤ
154		resmpt 5889	. . . . . . 7 ⊢ (ℕ ⊆ ℤ → ((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ ℕ) = (𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)))
155	153, 154	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ ℕ) = (𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘))
156	155	breq1i 5047	. . . . 5 ⊢ (((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ ℕ) ⇝ (1 / 𝑀) ↔ (𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀))
157		climres 15035	. . . . . 6 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ (𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ∈ V) → (((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ (ℤ≥‘1)) ⇝ (1 / 𝑀) ↔ (𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀)))
158	10, 147, 157	mp2an 692	. . . . 5 ⊢ (((𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ↾ (ℤ≥‘1)) ⇝ (1 / 𝑀) ↔ (𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀))
159	152, 156, 158	3bitr3i 304	. . . 4 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀) ↔ (𝑘 ∈ ℤ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀))
160	150, 159	bitr4di 292	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1)) ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀) ↔ (𝑘 ∈ ℕ ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀)))
161	140, 160	mpbird 260	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1)) ↦ (((⌊‘(𝑘 / 𝑀)) − (⌊‘((𝐽 − 1) / 𝑀))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀))
162	8, 161	eqbrtrd 5062	1 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ (ℤ≥‘(𝐽 − 1)) ↦ ((♯‘(( ∥ “ {𝑀}) ∩ (𝐽...𝑘))) / 𝑘)) ⇝ (1 / 𝑀))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   ≠ wne 2935  Vcvv 3400   ∩ cin 3852   ⊆ wss 3853  {csn 4526   class class class wbr 5040   ↦ cmpt 5120   × cxp 5533   ↾ cres 5537   “ cima 5538  ‘cfv 6350  (class class class)co 7183  ℂcc 10626  ℝcr 10627  0cc0 10628  1c1 10629   + caddc 10631   · cmul 10633   < clt 10766   ≤ cle 10767   − cmin 10961   / cdiv 11388  ℕcn 11729  ℤcz 12075  ℤ_≥cuz 12337  ℝ⁺crp 12485  ...cfz 12994  ⌊cfl 13264  ♯chash 13795   ⇝ cli 14944   ∥ cdvds 15712

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1975  ax-7 2020  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2711  ax-rep 5164  ax-sep 5177  ax-nul 5184  ax-pow 5242  ax-pr 5306  ax-un 7492  ax-cnex 10684  ax-resscn 10685  ax-1cn 10686  ax-icn 10687  ax-addcl 10688  ax-addrcl 10689  ax-mulcl 10690  ax-mulrcl 10691  ax-mulcom 10692  ax-addass 10693  ax-mulass 10694  ax-distr 10695  ax-i2m1 10696  ax-1ne0 10697  ax-1rid 10698  ax-rnegex 10699  ax-rrecex 10700  ax-cnre 10701  ax-pre-lttri 10702  ax-pre-lttrn 10703  ax-pre-ltadd 10704  ax-pre-mulgt0 10705  ax-pre-sup 10706

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2075  df-mo 2541  df-eu 2571  df-clab 2718  df-cleq 2731  df-clel 2812  df-nfc 2882  df-ne 2936  df-nel 3040  df-ral 3059  df-rex 3060  df-reu 3061  df-rmo 3062  df-rab 3063  df-v 3402  df-sbc 3686  df-csb 3801  df-dif 3856  df-un 3858  df-in 3860  df-ss 3870  df-pss 3872  df-nul 4222  df-if 4425  df-pw 4500  df-sn 4527  df-pr 4529  df-tp 4531  df-op 4533  df-uni 4807  df-int 4847  df-iun 4893  df-br 5041  df-opab 5103  df-mpt 5121  df-tr 5147  df-id 5439  df-eprel 5444  df-po 5452  df-so 5453  df-fr 5493  df-we 5495  df-xp 5541  df-rel 5542  df-cnv 5543  df-co 5544  df-dm 5545  df-rn 5546  df-res 5547  df-ima 5548  df-pred 6139  df-ord 6186  df-on 6187  df-lim 6188  df-suc 6189  df-iota 6308  df-fun 6352  df-fn 6353  df-f 6354  df-f1 6355  df-fo 6356  df-f1o 6357  df-fv 6358  df-riota 7140  df-ov 7186  df-oprab 7187  df-mpo 7188  df-om 7613  df-1st 7727  df-2nd 7728  df-wrecs 7989  df-recs 8050  df-rdg 8088  df-1o 8144  df-er 8333  df-pm 8453  df-en 8569  df-dom 8570  df-sdom 8571  df-fin 8572  df-sup 8992  df-inf 8993  df-card 9454  df-pnf 10768  df-mnf 10769  df-xr 10770  df-ltxr 10771  df-le 10772  df-sub 10963  df-neg 10964  df-div 11389  df-nn 11730  df-2 11792  df-3 11793  df-n0 11990  df-z 12076  df-uz 12338  df-rp 12486  df-fz 12995  df-fl 13266  df-seq 13474  df-exp 13535  df-hash 13796  df-cj 14561  df-re 14562  df-im 14563  df-sqrt 14697  df-abs 14698  df-clim 14948  df-rlim 14949  df-dvds 15713

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