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

Theorem mulogsum 26112
Description: Asymptotic formula for Σ𝑛𝑥, (μ(𝑛) / 𝑛)log(𝑥 / 𝑛) = 𝑂(1). Equation 10.2.6 of [Shapiro], p. 406. (Contributed by Mario Carneiro, 14-May-2016.)
Assertion
Ref Expression
mulogsum (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ 𝑂(1)
Distinct variable group:   𝑥,𝑛

Proof of Theorem mulogsum
Dummy variables 𝑘 𝑚 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rpssre 12389 . . . 4 + ⊆ ℝ
2 ax-1cn 10587 . . . 4 1 ∈ ℂ
3 o1const 14972 . . . 4 ((ℝ+ ⊆ ℝ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ 1) ∈ 𝑂(1))
41, 2, 3mp2an 691 . . 3 (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ 1) ∈ 𝑂(1)
5 1cnd 10628 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 1 ∈ ℂ)
6 fzfid 13341 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℝ+ → (1...(⌊‘𝑥)) ∈ Fin)
7 elfznn 12936 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑛 ∈ ℕ)
87adantl 485 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑛 ∈ ℕ)
9 mucl 25722 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ → (μ‘𝑛) ∈ ℤ)
108, 9syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (μ‘𝑛) ∈ ℤ)
1110zred 12080 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (μ‘𝑛) ∈ ℝ)
1211, 8nndivred 11684 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((μ‘𝑛) / 𝑛) ∈ ℝ)
137nnrpd 12422 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑛 ∈ ℝ+)
14 rpdivcl 12407 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ ℝ+) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
1513, 14sylan2 595 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
1615relogcld 25210 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℝ)
1712, 16remulcld 10663 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℝ)
1817recnd 10661 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℝ+𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
196, 18fsumcl 15086 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
2019adantl 485 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
21 mulogsumlem 26111 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1)
22 sumex 15040 . . . . . . . 8 Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ V
2322a1i 11 . . . . . . 7 ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ V)
2421a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1))
2523, 24o1mptrcl 14975 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ ℂ)
265, 20subcld 10989 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (1 − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ ℂ)
27 1red 10634 . . . . . 6 (⊤ → 1 ∈ ℝ)
28 fz1ssnn 12938 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (1...(⌊‘𝑥)) ⊆ ℕ
2928a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → (1...(⌊‘𝑥)) ⊆ ℕ)
3029sselda 3952 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑛 ∈ ℕ)
3130, 9syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (μ‘𝑛) ∈ ℤ)
3231zred 12080 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (μ‘𝑛) ∈ ℝ)
3332, 30nndivred 11684 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((μ‘𝑛) / 𝑛) ∈ ℝ)
3433recnd 10661 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((μ‘𝑛) / 𝑛) ∈ ℂ)
35 fzfid 13341 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ Fin)
36 elfznn 12936 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛))) → 𝑚 ∈ ℕ)
3736adantl 485 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → 𝑚 ∈ ℕ)
3837nnrpd 12422 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → 𝑚 ∈ ℝ+)
3938rpcnne0d 12433 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0))
40 reccl 11297 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0) → (1 / 𝑚) ∈ ℂ)
4139, 40syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (1 / 𝑚) ∈ ℂ)
4235, 41fsumcl 15086 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) ∈ ℂ)
43 simpl 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → 𝑥 ∈ ℝ+)
4443, 13, 14syl2an 598 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
4544relogcld 25210 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℝ)
4645recnd 10661 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℂ)
4734, 42, 46subdid 11088 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = ((((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
4847sumeq2dv 15056 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
49 fzfid 13341 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → (1...(⌊‘𝑥)) ∈ Fin)
5034, 42mulcld 10653 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) ∈ ℂ)
5118adantlr 714 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
5249, 50, 51fsumsub 15139 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) − (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
53 oveq2 7153 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = (𝑛 · 𝑚) → (1 / 𝑘) = (1 / (𝑛 · 𝑚)))
5453oveq2d 7161 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = (𝑛 · 𝑚) → ((μ‘𝑛) · (1 / 𝑘)) = ((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))))
55 rpre 12390 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℝ)
5655adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → 𝑥 ∈ ℝ)
57 ssrab2 4041 . . . . . . . . . . . . . . 15 {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘} ⊆ ℕ
58 simprr 772 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})) → 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})
5957, 58sseldi 3950 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})) → 𝑛 ∈ ℕ)
6059, 9syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})) → (μ‘𝑛) ∈ ℤ)
6160zcnd 12081 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})) → (μ‘𝑛) ∈ ℂ)
62 elfznn 12936 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑘 ∈ ℕ)
6362adantl 485 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑘 ∈ ℕ)
6463nnrecred 11681 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (1 / 𝑘) ∈ ℝ)
6564recnd 10661 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (1 / 𝑘) ∈ ℂ)
6665adantrr 716 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})) → (1 / 𝑘) ∈ ℂ)
6761, 66mulcld 10653 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ (𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘})) → ((μ‘𝑛) · (1 / 𝑘)) ∈ ℂ)
6854, 56, 67dvdsflsumcom 25769 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘} ((μ‘𝑛) · (1 / 𝑘)) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))))
69 oveq2 7153 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 1 → (1 / 𝑘) = (1 / 1))
70 1div1e1 11322 . . . . . . . . . . . 12 (1 / 1) = 1
7169, 70syl6eq 2875 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 1 → (1 / 𝑘) = 1)
72 flge1nn 13191 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑥) → (⌊‘𝑥) ∈ ℕ)
7355, 72sylan 583 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → (⌊‘𝑥) ∈ ℕ)
74 nnuz 12274 . . . . . . . . . . . . 13 ℕ = (ℤ‘1)
7573, 74eleqtrdi 2926 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → (⌊‘𝑥) ∈ (ℤ‘1))
76 eluzfz1 12914 . . . . . . . . . . . 12 ((⌊‘𝑥) ∈ (ℤ‘1) → 1 ∈ (1...(⌊‘𝑥)))
7775, 76syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → 1 ∈ (1...(⌊‘𝑥)))
7871, 49, 29, 77, 65musumsum 25773 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑘 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑛 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦𝑘} ((μ‘𝑛) · (1 / 𝑘)) = 1)
7931zcnd 12081 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (μ‘𝑛) ∈ ℂ)
8079adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (μ‘𝑛) ∈ ℂ)
8130adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → 𝑛 ∈ ℕ)
8281nnrpd 12422 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → 𝑛 ∈ ℝ+)
8382rpcnne0d 12433 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ≠ 0))
84 divdiv1 11343 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((μ‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ≠ 0) ∧ (𝑚 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ≠ 0)) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) / 𝑚) = ((μ‘𝑛) / (𝑛 · 𝑚)))
8580, 83, 39, 84syl3anc 1368 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) / 𝑚) = ((μ‘𝑛) / (𝑛 · 𝑚)))
8634adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → ((μ‘𝑛) / 𝑛) ∈ ℂ)
8737nncnd 11646 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → 𝑚 ∈ ℂ)
8837nnne0d 11680 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → 𝑚 ≠ 0)
8986, 87, 88divrecd 11411 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) / 𝑚) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (1 / 𝑚)))
90 nnmulcl 11654 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑛 · 𝑚) ∈ ℕ)
9130, 36, 90syl2an 598 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (𝑛 · 𝑚) ∈ ℕ)
9291nncnd 11646 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (𝑛 · 𝑚) ∈ ℂ)
9391nnne0d 11680 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → (𝑛 · 𝑚) ≠ 0)
9480, 92, 93divrecd 11411 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → ((μ‘𝑛) / (𝑛 · 𝑚)) = ((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))))
9585, 89, 943eqtr3rd 2868 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))) → ((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · (1 / 𝑚)))
9695sumeq2dv 15056 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (1 / 𝑚)))
9735, 34, 41fsummulc2 15135 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (1 / 𝑚)))
9896, 97eqtr4d 2862 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))) = (((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)))
9998sumeq2dv 15056 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))((μ‘𝑛) · (1 / (𝑛 · 𝑚))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)))
10068, 78, 993eqtr3rd 2868 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) = 1)
101100oveq1d 7160 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚)) − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = (1 − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
10248, 52, 1013eqtrd 2863 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = (1 − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
103102adantl 485 . . . . . 6 ((⊤ ∧ (𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 1 ≤ 𝑥)) → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛)))) = (1 − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))))
10425, 26, 27, 103o1eq 14923 . . . . 5 (⊤ → ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑛)))(1 / 𝑚) − (log‘(𝑥 / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1) ↔ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (1 − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1)))
10521, 104mpbii 236 . . . 4 (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (1 − Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1))
1065, 20, 105o1dif 14982 . . 3 (⊤ → ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ 1) ∈ 𝑂(1) ↔ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ 𝑂(1)))
1074, 106mpbii 236 . 2 (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ 𝑂(1))
108107mptru 1545 1 (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((μ‘𝑛) / 𝑛) · (log‘(𝑥 / 𝑛)))) ∈ 𝑂(1)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wa 399   = wceq 1538  wtru 1539  wcel 2115  wne 3014  {crab 3137  Vcvv 3480  wss 3919   class class class wbr 5052  cmpt 5132  cfv 6343  (class class class)co 7145  cc 10527  cr 10528  0cc0 10529  1c1 10530   · cmul 10534  cle 10668  cmin 10862   / cdiv 11289  cn 11630  cz 11974  cuz 12236  +crp 12382  ...cfz 12890  cfl 13160  𝑂(1)co1 14839  Σcsu 15038  cdvds 15603  logclog 25142  μcmu 25676
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 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-rep 5176  ax-sep 5189  ax-nul 5196  ax-pow 5253  ax-pr 5317  ax-un 7451  ax-inf2 9095  ax-cnex 10585  ax-resscn 10586  ax-1cn 10587  ax-icn 10588  ax-addcl 10589  ax-addrcl 10590  ax-mulcl 10591  ax-mulrcl 10592  ax-mulcom 10593  ax-addass 10594  ax-mulass 10595  ax-distr 10596  ax-i2m1 10597  ax-1ne0 10598  ax-1rid 10599  ax-rnegex 10600  ax-rrecex 10601  ax-cnre 10602  ax-pre-lttri 10603  ax-pre-lttrn 10604  ax-pre-ltadd 10605  ax-pre-mulgt0 10606  ax-pre-sup 10607  ax-addf 10608  ax-mulf 10609
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3015  df-nel 3119  df-ral 3138  df-rex 3139  df-reu 3140  df-rmo 3141  df-rab 3142  df-v 3482  df-sbc 3759  df-csb 3867  df-dif 3922  df-un 3924  df-in 3926  df-ss 3936  df-pss 3938  df-nul 4276  df-if 4450  df-pw 4523  df-sn 4550  df-pr 4552  df-tp 4554  df-op 4556  df-uni 4825  df-int 4863  df-iun 4907  df-iin 4908  df-disj 5018  df-br 5053  df-opab 5115  df-mpt 5133  df-tr 5159  df-id 5447  df-eprel 5452  df-po 5461  df-so 5462  df-fr 5501  df-se 5502  df-we 5503  df-xp 5548  df-rel 5549  df-cnv 5550  df-co 5551  df-dm 5552  df-rn 5553  df-res 5554  df-ima 5555  df-pred 6135  df-ord 6181  df-on 6182  df-lim 6183  df-suc 6184  df-iota 6302  df-fun 6345  df-fn 6346  df-f 6347  df-f1 6348  df-fo 6349  df-f1o 6350  df-fv 6351  df-isom 6352  df-riota 7103  df-ov 7148  df-oprab 7149  df-mpo 7150  df-of 7399  df-om 7571  df-1st 7679  df-2nd 7680  df-supp 7821  df-wrecs 7937  df-recs 7998  df-rdg 8036  df-1o 8092  df-2o 8093  df-oadd 8096  df-er 8279  df-map 8398  df-pm 8399  df-ixp 8452  df-en 8500  df-dom 8501  df-sdom 8502  df-fin 8503  df-fsupp 8825  df-fi 8866  df-sup 8897  df-inf 8898  df-oi 8965  df-dju 9321  df-card 9359  df-pnf 10669  df-mnf 10670  df-xr 10671  df-ltxr 10672  df-le 10673  df-sub 10864  df-neg 10865  df-div 11290  df-nn 11631  df-2 11693  df-3 11694  df-4 11695  df-5 11696  df-6 11697  df-7 11698  df-8 11699  df-9 11700  df-n0 11891  df-xnn0 11961  df-z 11975  df-dec 12092  df-uz 12237  df-q 12342  df-rp 12383  df-xneg 12500  df-xadd 12501  df-xmul 12502  df-ioo 12735  df-ioc 12736  df-ico 12737  df-icc 12738  df-fz 12891  df-fzo 13034  df-fl 13162  df-mod 13238  df-seq 13370  df-exp 13431  df-fac 13635  df-bc 13664  df-hash 13692  df-shft 14422  df-cj 14454  df-re 14455  df-im 14456  df-sqrt 14590  df-abs 14591  df-limsup 14824  df-clim 14841  df-rlim 14842  df-o1 14843  df-lo1 14844  df-sum 15039  df-ef 15417  df-e 15418  df-sin 15419  df-cos 15420  df-tan 15421  df-pi 15422  df-dvds 15604  df-gcd 15838  df-prm 16010  df-pc 16168  df-struct 16481  df-ndx 16482  df-slot 16483  df-base 16485  df-sets 16486  df-ress 16487  df-plusg 16574  df-mulr 16575  df-starv 16576  df-sca 16577  df-vsca 16578  df-ip 16579  df-tset 16580  df-ple 16581  df-ds 16583  df-unif 16584  df-hom 16585  df-cco 16586  df-rest 16692  df-topn 16693  df-0g 16711  df-gsum 16712  df-topgen 16713  df-pt 16714  df-prds 16717  df-xrs 16771  df-qtop 16776  df-imas 16777  df-xps 16779  df-mre 16853  df-mrc 16854  df-acs 16856  df-mgm 17848  df-sgrp 17897  df-mnd 17908  df-submnd 17953  df-mulg 18221  df-cntz 18443  df-cmn 18904  df-psmet 20530  df-xmet 20531  df-met 20532  df-bl 20533  df-mopn 20534  df-fbas 20535  df-fg 20536  df-cnfld 20539  df-top 21495  df-topon 21512  df-topsp 21534  df-bases 21547  df-cld 21620  df-ntr 21621  df-cls 21622  df-nei 21699  df-lp 21737  df-perf 21738  df-cn 21828  df-cnp 21829  df-haus 21916  df-cmp 21988  df-tx 22163  df-hmeo 22356  df-fil 22447  df-fm 22539  df-flim 22540  df-flf 22541  df-xms 22923  df-ms 22924  df-tms 22925  df-cncf 23479  df-limc 24465  df-dv 24466  df-ulm 24968  df-log 25144  df-atan 25449  df-em 25574  df-mu 25682
This theorem is referenced by:  mulog2sumlem3  26116  selberglem1  26125
  Copyright terms: Public domain W3C validator