Theorem mulog2sumlem3 27580

Description: Lemma for mulog2sum 27581. (Contributed by Mario Carneiro, 13-May-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
logdivsum.1	⊢ 𝐹 = (𝑦 ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑖 ∈ (1...(⌊‘𝑦))((log‘𝑖) / 𝑖) − (((log‘𝑦)↑2) / 2)))
mulog2sumlem.1	⊢ (𝜑 → 𝐹 ⇝𝑟 𝐿)

Assertion

Ref	Expression
mulog2sumlem3	⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2)) − (2 · (log‘𝑥)))) ∈ 𝑂(1))

Distinct variable groups:   𝑖,𝑛,𝑥,𝑦   𝑥,𝐹   𝑛,𝐿,𝑥   𝜑,𝑛,𝑥

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦,𝑖)   𝐹(𝑦,𝑖,𝑛)   𝐿(𝑦,𝑖)

Proof of Theorem mulog2sumlem3

Dummy variable 𝑚 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		2cn 12341	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℂ
2	1	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 2 ∈ ℂ)
3		fzfid 14014	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (1...(⌊‘𝑥)) ∈ Fin)
4		elfznn 13593	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑛 ∈ ℕ)
5	4	adantl 481	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑛 ∈ ℕ)
6		mucl 27184	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (μ‘𝑛) ∈ ℤ)
7	5, 6	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (μ‘𝑛) ∈ ℤ)
8	7	zred 12722	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (μ‘𝑛) ∈ ℝ)
9	8, 5	nndivred 12320	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((μ‘𝑛) / 𝑛) ∈ ℝ)
10	9	recnd 11289	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((μ‘𝑛) / 𝑛) ∈ ℂ)
11		simpr 484	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ+)
12	4	nnrpd 13075	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑛 ∈ ℝ+)
13		rpdivcl 13060	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ ℝ+) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
14	11, 12, 13	syl2an 596	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
15	14	relogcld 26665	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℝ)
16	15	recnd 11289	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℂ)
17	16	sqcld 14184	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) ∈ ℂ)
18	17	halfcld 12511	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) ∈ ℂ)
19	10, 18	mulcld 11281	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)) ∈ ℂ)
20	3, 19	fsumcl 15769	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)) ∈ ℂ)
21		relogcl 26617	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ → (log‘𝑥) ∈ ℝ)
22	21	adantl 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (log‘𝑥) ∈ ℝ)
23	22	recnd 11289	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (log‘𝑥) ∈ ℂ)
24	2, 20, 23	subdid 11719	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (2 · (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)) − (log‘𝑥))) = ((2 · Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2))) − (2 · (log‘𝑥))))
25	3, 2, 19	fsummulc2 15820	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (2 · Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(2 · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2))))
26	1	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 2 ∈ ℂ)
27	26, 10, 18	mul12d 11470	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (2 · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2))) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (2 · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2))))
28		2ne0 12370	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 2 ≠ 0
29	28	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 2 ≠ 0)
30	17, 26, 29	divcan2d 12045	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (2 · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)) = ((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2))
31	30	oveq2d 7447	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (2 · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2))) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2)))
32	27, 31	eqtrd 2777	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (2 · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2))) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2)))
33	32	sumeq2dv 15738	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(2 · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2)))
34	25, 33	eqtrd 2777	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (2 · Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2)))
35	34	oveq1d 7446	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((2 · Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2))) − (2 · (log‘𝑥))) = (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2)) − (2 · (log‘𝑥))))
36	24, 35	eqtrd 2777	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (2 · (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)) − (log‘𝑥))) = (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2)) − (2 · (log‘𝑥))))
37	36	mpteq2dva 5242	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (2 · (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)) − (log‘𝑥)))) = (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2)) − (2 · (log‘𝑥)))))
38	20, 23	subcld 11620	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)) − (log‘𝑥)) ∈ ℂ)
39		rpssre 13042	. . . . 5 ⊢ ℝ+ ⊆ ℝ
40		o1const 15656	. . . . 5 ⊢ ((ℝ+ ⊆ ℝ ∧ 2 ∈ ℂ) → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ 2) ∈ 𝑂(1))
41	39, 1, 40	mp2an 692	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ 2) ∈ 𝑂(1)
42	41	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ 2) ∈ 𝑂(1))
43		emre 27049	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ γ ∈ ℝ
44	43	recni 11275	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ γ ∈ ℂ
45		mulcl 11239	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((γ ∈ ℂ ∧ (log‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℂ) → (γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
46	44, 16, 45	sylancr 587	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
47		mulog2sumlem.1	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ⇝𝑟 𝐿)
48		rlimcl 15539	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐹 ⇝𝑟 𝐿 → 𝐿 ∈ ℂ)
49	47, 48	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝐿 ∈ ℂ)
50	49	ad2antrr 726	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝐿 ∈ ℂ)
51	46, 50	subcld 11620	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿) ∈ ℂ)
52	18, 51	addcld 11280	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)) ∈ ℂ)
53	10, 52	mulcld 11281	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) ∈ ℂ)
54	3, 53	fsumcl 15769	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) ∈ ℂ)
55	10, 51	mulcld 11281	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)) ∈ ℂ)
56	3, 55	fsumcl 15769	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)) ∈ ℂ)
57	54, 23, 56	sub32d 11652	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − (log‘𝑥)) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) = ((Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − (log‘𝑥)))
58	3, 53, 55	fsumsub 15824	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) = (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))))
59	10, 52, 51	subdid 11719	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)) − ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) = ((((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))))
60	18, 51	pncand 11621	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)) − ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)) = (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2))
61	60	oveq2d 7447	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)) − ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)))
62	59, 61	eqtr3d 2779	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)))
63	62	sumeq2dv 15738	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)))
64	58, 63	eqtr3d 2779	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)))
65	64	oveq1d 7446	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − (log‘𝑥)) = (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)) − (log‘𝑥)))
66	57, 65	eqtrd 2777	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − (log‘𝑥)) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) = (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)) − (log‘𝑥)))
67	66	mpteq2dva 5242	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − (log‘𝑥)) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)))) = (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)) − (log‘𝑥))))
68	54, 23	subcld 11620	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − (log‘𝑥)) ∈ ℂ)
69		logdivsum.1	. . . . . 6 ⊢ 𝐹 = (𝑦 ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑖 ∈ (1...(⌊‘𝑦))((log‘𝑖) / 𝑖) − (((log‘𝑦)↑2) / 2)))
70		eqid 2737	. . . . . 6 ⊢ ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)) = ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))
71		eqid 2737	. . . . . 6 ⊢ (((1 / 2) + (γ + (abs‘𝐿))) + Σ𝑚 ∈ (1...2)((log‘(e / 𝑚)) / 𝑚)) = (((1 / 2) + (γ + (abs‘𝐿))) + Σ𝑚 ∈ (1...2)((log‘(e / 𝑚)) / 𝑚))
72	69, 47, 70, 71	mulog2sumlem2 27579	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − (log‘𝑥))) ∈ 𝑂(1))
73	44	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → γ ∈ ℂ)
74	10, 16	mulcld 11281	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
75	3, 73, 74	fsummulc2 15820	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (γ · Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(γ · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
76	49	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝐿 ∈ ℂ)
77	3, 76, 10	fsummulc1 15821	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿))
78	75, 77	oveq12d 7449	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((γ · Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) − (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿)) = (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(γ · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿)))
79		mulcl 11239	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((γ ∈ ℂ ∧ (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ) → (γ · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ ℂ)
80	44, 74, 79	sylancr 587	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (γ · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ ℂ)
81	10, 50	mulcld 11281	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿) ∈ ℂ)
82	3, 80, 81	fsumsub 15824	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((γ · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿)) = (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(γ · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿)))
83	44	a1i 11	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → γ ∈ ℂ)
84	83, 10, 16	mul12d 11470	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (γ · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (γ · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
85	84	oveq1d 7446	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((γ · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿)) = ((((μ‘𝑛) / 𝑛) · (γ · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿)))
86	10, 46, 50	subdid 11719	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)) = ((((μ‘𝑛) / 𝑛) · (γ · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿)))
87	85, 86	eqtr4d 2780	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((γ · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿)) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)))
88	87	sumeq2dv 15738	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((γ · (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿)) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)))
89	78, 82, 88	3eqtr2d 2783	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((γ · Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) − (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿)) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)))
90	89	mpteq2dva 5242	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((γ · Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) − (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿))) = (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))))
91	3, 74	fsumcl 15769	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
92		mulcl 11239	. . . . . . . 8 ⊢ ((γ ∈ ℂ ∧ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ) → (γ · Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ ℂ)
93	44, 91, 92	sylancr 587	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (γ · Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ ℂ)
94	3, 10	fsumcl 15769	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((μ‘𝑛) / 𝑛) ∈ ℂ)
95	94, 76	mulcld 11281	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿) ∈ ℂ)
96	44	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → γ ∈ ℂ)
97		o1const 15656	. . . . . . . . 9 ⊢ ((ℝ+ ⊆ ℝ ∧ γ ∈ ℂ) → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ γ) ∈ 𝑂(1))
98	39, 96, 97	sylancr 587	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ γ) ∈ 𝑂(1))
99		mulogsum 27576	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ 𝑂(1)
100	99	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ 𝑂(1))
101	73, 91, 98, 100	o1mul2 15661	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (γ · Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1))
102		mudivsum 27574	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((μ‘𝑛) / 𝑛)) ∈ 𝑂(1)
103	102	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((μ‘𝑛) / 𝑛)) ∈ 𝑂(1))
104		o1const 15656	. . . . . . . . 9 ⊢ ((ℝ+ ⊆ ℝ ∧ 𝐿 ∈ ℂ) → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ 𝐿) ∈ 𝑂(1))
105	39, 49, 104	sylancr 587	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ 𝐿) ∈ 𝑂(1))
106	94, 76, 103, 105	o1mul2 15661	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿)) ∈ 𝑂(1))
107	93, 95, 101, 106	o1sub2 15662	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((γ · Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) − (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((μ‘𝑛) / 𝑛) · 𝐿))) ∈ 𝑂(1))
108	90, 107	eqeltrrd 2842	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) ∈ 𝑂(1))
109	68, 56, 72, 108	o1sub2 15662	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2) + ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿))) − (log‘𝑥)) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((γ · (log‘(𝑥 / 𝑛))) − 𝐿)))) ∈ 𝑂(1))
110	67, 109	eqeltrrd 2842	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)) − (log‘𝑥))) ∈ 𝑂(1))
111	2, 38, 42, 110	o1mul2 15661	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (2 · (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2) / 2)) − (log‘𝑥)))) ∈ 𝑂(1))
112	37, 111	eqeltrrd 2842	1 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · ((log‘(𝑥 / 𝑛))↑2)) − (2 · (log‘𝑥)))) ∈ 𝑂(1))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2940   ⊆ wss 3951   class class class wbr 5143   ↦ cmpt 5225  ‘cfv 6561  (class class class)co 7431  ℂcc 11153  ℝcr 11154  0cc0 11155  1c1 11156   + caddc 11158   · cmul 11160   − cmin 11492   / cdiv 11920  ℕcn 12266  2c2 12321  ℤcz 12613  ℝ⁺crp 13034  ...cfz 13547  ⌊cfl 13830  ↑cexp 14102  abscabs 15273   ⇝_𝑟 crli 15521  𝑂(1)co1 15522  Σcsu 15722  eceu 16098  logclog 26596  γcem 27035  μcmu 27138

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-inf2 9681  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233  ax-addf 11234

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-tp 4631  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-iin 4994  df-disj 5111  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-of 7697  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-supp 8186  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-2o 8507  df-oadd 8510  df-er 8745  df-map 8868  df-pm 8869  df-ixp 8938  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-fsupp 9402  df-fi 9451  df-sup 9482  df-inf 9483  df-oi 9550  df-dju 9941  df-card 9979  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-4 12331  df-5 12332  df-6 12333  df-7 12334  df-8 12335  df-9 12336  df-n0 12527  df-xnn0 12600  df-z 12614  df-dec 12734  df-uz 12879  df-q 12991  df-rp 13035  df-xneg 13154  df-xadd 13155  df-xmul 13156  df-ioo 13391  df-ioc 13392  df-ico 13393  df-icc 13394  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-fl 13832  df-mod 13910  df-seq 14043  df-exp 14103  df-fac 14313  df-bc 14342  df-hash 14370  df-shft 15106  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-limsup 15507  df-clim 15524  df-rlim 15525  df-o1 15526  df-lo1 15527  df-sum 15723  df-ef 16103  df-e 16104  df-sin 16105  df-cos 16106  df-tan 16107  df-pi 16108  df-dvds 16291  df-gcd 16532  df-prm 16709  df-pc 16875  df-struct 17184  df-sets 17201  df-slot 17219  df-ndx 17231  df-base 17248  df-ress 17275  df-plusg 17310  df-mulr 17311  df-starv 17312  df-sca 17313  df-vsca 17314  df-ip 17315  df-tset 17316  df-ple 17317  df-ds 17319  df-unif 17320  df-hom 17321  df-cco 17322  df-rest 17467  df-topn 17468  df-0g 17486  df-gsum 17487  df-topgen 17488  df-pt 17489  df-prds 17492  df-xrs 17547  df-qtop 17552  df-imas 17553  df-xps 17555  df-mre 17629  df-mrc 17630  df-acs 17632  df-mgm 18653  df-sgrp 18732  df-mnd 18748  df-submnd 18797  df-mulg 19086  df-cntz 19335  df-cmn 19800  df-psmet 21356  df-xmet 21357  df-met 21358  df-bl 21359  df-mopn 21360  df-fbas 21361  df-fg 21362  df-cnfld 21365  df-top 22900  df-topon 22917  df-topsp 22939  df-bases 22953  df-cld 23027  df-ntr 23028  df-cls 23029  df-nei 23106  df-lp 23144  df-perf 23145  df-cn 23235  df-cnp 23236  df-haus 23323  df-cmp 23395  df-tx 23570  df-hmeo 23763  df-fil 23854  df-fm 23946  df-flim 23947  df-flf 23948  df-xms 24330  df-ms 24331  df-tms 24332  df-cncf 24904  df-limc 25901  df-dv 25902  df-ulm 26420  df-log 26598  df-cxp 26599  df-atan 26910  df-em 27036  df-mu 27144

This theorem is referenced by:  mulog2sum  27581