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

Theorem selberg 27908
Description: Selberg's symmetry formula. The statement has many forms, and this one is equivalent to the statement that Σ𝑛 ≤ 𝑥, Λ(𝑛)log𝑛 + Σ𝑚 · 𝑛 ≤ 𝑥, Λ(𝑚)Λ(𝑛) = 2𝑥log𝑥 + 𝑂(𝑥). Equation 10.4.10 of [Shapiro], p. 419. (Contributed by Mario Carneiro, 23-May-2016.)
Assertion
Ref Expression
selberg (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛)))) / 𝑥) − (2 · (log‘𝑥)))) ∈ 𝑂(1)
Distinct variable group:   𝑥,𝑛

Proof of Theorem selberg
Dummy variables 𝑑 𝑚 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fveq2 6911 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 𝑑 → (Λ‘𝑛) = (Λ‘𝑑))
2 oveq2 7454 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝑑 → (𝑥 / 𝑛) = (𝑥 / 𝑑))
32fveq2d 6915 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 𝑑 → (ψ‘(𝑥 / 𝑛)) = (ψ‘(𝑥 / 𝑑)))
41, 3oveq12d 7464 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑑 → ((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) = ((Λ‘𝑑) · (ψ‘(𝑥 / 𝑑))))
54cbvsumv 15895 . . . . . . . . . . 11 Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) = Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑑) · (ψ‘(𝑥 / 𝑑)))
6 fzfid 14146 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑))) ∈ Fin)
7 elfznn 13717 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑑 ∈ ℕ)
87adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑑 ∈ ℕ)
9 vmacl 27478 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑑 ∈ ℕ → (Λ‘𝑑) ∈ ℝ)
108, 9syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (Λ‘𝑑) ∈ ℝ)
1110recnd 11367 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (Λ‘𝑑) ∈ ℂ)
12 elfznn 13717 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑))) → 𝑚 ∈ ℕ)
1312adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → 𝑚 ∈ ℕ)
14 vmacl 27478 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑚 ∈ ℕ → (Λ‘𝑚) ∈ ℝ)
1513, 14syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → (Λ‘𝑚) ∈ ℝ)
1615recnd 11367 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → (Λ‘𝑚) ∈ ℂ)
176, 11, 16fsummulc2 15982 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑑) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))(Λ‘𝑚)) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((Λ‘𝑑) · (Λ‘𝑚)))
187nnrpd 13192 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑑 ∈ ℝ+)
19 rpdivcl 13177 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ ℝ+) → (𝑥 / 𝑑) ∈ ℝ+)
2018, 19sylan2 605 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑑) ∈ ℝ+)
2120rpred 13194 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑑) ∈ ℝ)
22 chpval 27482 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 / 𝑑) ∈ ℝ → (ψ‘(𝑥 / 𝑑)) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))(Λ‘𝑚))
2321, 22syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (ψ‘(𝑥 / 𝑑)) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))(Λ‘𝑚))
2423oveq2d 7462 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑑) · (ψ‘(𝑥 / 𝑑))) = ((Λ‘𝑑) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))(Λ‘𝑚)))
2513nncnd 12381 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → 𝑚 ∈ ℂ)
267ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → 𝑑 ∈ ℕ)
2726nncnd 12381 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → 𝑑 ∈ ℂ)
2826nnne0d 12418 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → 𝑑 ≠ 0)
2925, 27, 28divcan3d 12128 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → ((𝑑 · 𝑚) / 𝑑) = 𝑚)
3029fveq2d 6915 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑)) = (Λ‘𝑚))
3130oveq2d 7462 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → ((Λ‘𝑑) · (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))) = ((Λ‘𝑑) · (Λ‘𝑚)))
3231sumeq2dv 15901 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((Λ‘𝑑) · (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((Λ‘𝑑) · (Λ‘𝑚)))
3317, 24, 323eqtr4d 2808 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑑) · (ψ‘(𝑥 / 𝑑))) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((Λ‘𝑑) · (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))))
3433sumeq2dv 15901 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑑) · (ψ‘(𝑥 / 𝑑))) = Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((Λ‘𝑑) · (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))))
355, 34eqtrid 2810 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) = Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((Λ‘𝑑) · (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))))
36 fvoveq1 7469 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = (𝑑 · 𝑚) → (Λ‘(𝑛 / 𝑑)) = (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑)))
3736oveq2d 7462 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = (𝑑 · 𝑚) → ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) = ((Λ‘𝑑) · (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))))
38 rpre 13159 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℝ+ → 𝑥 ∈ ℝ)
39 ssrab2 4008 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ⊆ ℕ
40 simprr 785 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})
4139, 40sselid 3911 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → 𝑑 ∈ ℕ)
4241anassrs 473 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛}) → 𝑑 ∈ ℕ)
4342, 9syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛}) → (Λ‘𝑑) ∈ ℝ)
44 elfznn 13717 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑛 ∈ ℕ)
4544adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑛 ∈ ℕ)
46 dvdsdivcl 16518 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛}) → (𝑛 / 𝑑) ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})
4745, 46sylan 592 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛}) → (𝑛 / 𝑑) ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})
4839, 47sselid 3911 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛}) → (𝑛 / 𝑑) ∈ ℕ)
49 vmacl 27478 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 / 𝑑) ∈ ℕ → (Λ‘(𝑛 / 𝑑)) ∈ ℝ)
5048, 49syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛}) → (Λ‘(𝑛 / 𝑑)) ∈ ℝ)
5143, 50remulcld 11369 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛}) → ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) ∈ ℝ)
5251recnd 11367 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛}) → ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) ∈ ℂ)
5352anasss 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) ∈ ℂ)
5437, 38, 53dvdsflsumcom 27548 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) = Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((Λ‘𝑑) · (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))))
5535, 54eqtr4d 2801 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))))
5655oveq1d 7461 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℝ+ → (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) + Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))) = (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) + Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))))
57 fzfid 14146 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℝ+ → (1...(⌊‘𝑥)) ∈ Fin)
58 vmacl 27478 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → (Λ‘𝑛) ∈ ℝ)
5945, 58syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (Λ‘𝑛) ∈ ℝ)
6059recnd 11367 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (Λ‘𝑛) ∈ ℂ)
6144nnrpd 13192 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑛 ∈ ℝ+)
62 rpdivcl 13177 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ ℝ+) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
6361, 62sylan2 605 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
6463rpred 13194 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ)
65 chpcl 27484 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ → (ψ‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℝ)
6664, 65syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (ψ‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℝ)
6766recnd 11367 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (ψ‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℂ)
6860, 67mulcld 11359 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
6945nnrpd 13192 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑛 ∈ ℝ+)
70 relogcl 26936 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℝ+ → (log‘𝑛) ∈ ℝ)
7169, 70syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘𝑛) ∈ ℝ)
7271recnd 11367 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘𝑛) ∈ ℂ)
7360, 72mulcld 11359 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛)) ∈ ℂ)
7457, 68, 73fsumadd 15938 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) + ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))) = (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) + Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))))
75 fzfid 14146 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (1...𝑛) ∈ Fin)
76 dvdsssfz1 16520 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ ℕ → {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ⊆ (1...𝑛))
7745, 76syl 18 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ⊆ (1...𝑛))
7875, 77ssfid 9291 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ∈ Fin)
7978, 51fsumrecl 15932 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) ∈ ℝ)
8079recnd 11367 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) ∈ ℂ)
8157, 80, 73fsumadd 15938 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) + ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))) = (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) + Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))))
8256, 74, 813eqtr4d 2808 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) + ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) + ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))))
8372, 67addcomd 11542 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) = ((ψ‘(𝑥 / 𝑛)) + (log‘𝑛)))
8483oveq2d 7462 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑛) · ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛)))) = ((Λ‘𝑛) · ((ψ‘(𝑥 / 𝑛)) + (log‘𝑛))))
8560, 67, 72adddid 11363 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑛) · ((ψ‘(𝑥 / 𝑛)) + (log‘𝑛))) = (((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) + ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))))
8684, 85eqtrd 2798 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑛) · ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛)))) = (((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) + ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))))
8786sumeq2dv 15901 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛)))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) + ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))))
88 logsqvma2 27903 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ → Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((μ‘𝑑) · ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2)) = (Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) + ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))))
8945, 88syl 18 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((μ‘𝑑) · ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2)) = (Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) + ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))))
9089sumeq2dv 15901 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((μ‘𝑑) · ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2)) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))(Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) + ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))))
9182, 87, 903eqtr4d 2808 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛)))) = Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((μ‘𝑑) · ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2)))
92 fvoveq1 7469 . . . . . . . . 9 (𝑛 = (𝑑 · 𝑚) → (log‘(𝑛 / 𝑑)) = (log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑)))
9392oveq1d 7461 . . . . . . . 8 (𝑛 = (𝑑 · 𝑚) → ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2) = ((log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))↑2))
9493oveq2d 7462 . . . . . . 7 (𝑛 = (𝑑 · 𝑚) → ((μ‘𝑑) · ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2)) = ((μ‘𝑑) · ((log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))↑2)))
95 mucl 27501 . . . . . . . . . 10 (𝑑 ∈ ℕ → (μ‘𝑑) ∈ ℤ)
9641, 95syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → (μ‘𝑑) ∈ ℤ)
9796zcnd 12834 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → (μ‘𝑑) ∈ ℂ)
9861ad2antrl 741 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → 𝑛 ∈ ℝ+)
9941nnrpd 13192 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → 𝑑 ∈ ℝ+)
10098, 99rpdivcld 13211 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → (𝑛 / 𝑑) ∈ ℝ+)
101 relogcl 26936 . . . . . . . . . . 11 ((𝑛 / 𝑑) ∈ ℝ+ → (log‘(𝑛 / 𝑑)) ∈ ℝ)
102101recnd 11367 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 / 𝑑) ∈ ℝ+ → (log‘(𝑛 / 𝑑)) ∈ ℂ)
103100, 102syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → (log‘(𝑛 / 𝑑)) ∈ ℂ)
104103sqcld 14317 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2) ∈ ℂ)
10597, 104mulcld 11359 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → ((μ‘𝑑) · ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2)) ∈ ℂ)
10694, 38, 105dvdsflsumcom 27548 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((μ‘𝑑) · ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2)) = Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((μ‘𝑑) · ((log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))↑2)))
10729fveq2d 6915 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → (log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑)) = (log‘𝑚))
108107oveq1d 7461 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → ((log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))↑2) = ((log‘𝑚)↑2))
109108oveq2d 7462 . . . . . . . 8 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → ((μ‘𝑑) · ((log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))↑2)) = ((μ‘𝑑) · ((log‘𝑚)↑2)))
110109sumeq2dv 15901 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((μ‘𝑑) · ((log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))↑2)) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((μ‘𝑑) · ((log‘𝑚)↑2)))
111110sumeq2dv 15901 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((μ‘𝑑) · ((log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))↑2)) = Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((μ‘𝑑) · ((log‘𝑚)↑2)))
11291, 106, 1113eqtrd 2802 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℝ+ → Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛)))) = Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((μ‘𝑑) · ((log‘𝑚)↑2)))
113112oveq1d 7461 . . . 4 (𝑥 ∈ ℝ+ → (Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛)))) / 𝑥) = (Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((μ‘𝑑) · ((log‘𝑚)↑2)) / 𝑥))
114113oveq1d 7461 . . 3 (𝑥 ∈ ℝ+ → ((Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛)))) / 𝑥) − (2 · (log‘𝑥))) = ((Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((μ‘𝑑) · ((log‘𝑚)↑2)) / 𝑥) − (2 · (log‘𝑥))))
115114mpteq2ia 5204 . 2 (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛)))) / 𝑥) − (2 · (log‘𝑥)))) = (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((μ‘𝑑) · ((log‘𝑚)↑2)) / 𝑥) − (2 · (log‘𝑥))))
116 eqid 2763 . . 3 ((((log‘(𝑥 / 𝑑))↑2) + (2 − (2 · (log‘(𝑥 / 𝑑))))) / 𝑑) = ((((log‘(𝑥 / 𝑑))↑2) + (2 − (2 · (log‘(𝑥 / 𝑑))))) / 𝑑)
117116selberglem2 27906 . 2 (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((μ‘𝑑) · ((log‘𝑚)↑2)) / 𝑥) − (2 · (log‘𝑥)))) ∈ 𝑂(1)
118115, 117eqeltri 2860 1 (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛)))) / 𝑥) − (2 · (log‘𝑥)))) ∈ 𝑂(1)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  {crab 3416   ⊆ wss 3900   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5190  ‘cfv 6561  (class class class)co 7446  ℂcc 11228  ℝcr 11229  1c1 11231   + caddc 11233   · cmul 11235   − cmin 11571   / cdiv 12003  ℕcn 12365  2c2 12427  ℤcz 12723  ℝ+crp 13150  ...cfz 13669  ⌊cfl 13960  ↑cexp 14234  𝑂(1)co1 15685  Σcsu 15885   ∥ cdvds 16454  logclog 26915  Λcvma 27452  ψcchp 27453  μcmu 27455
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5236  ax-sep 5253  ax-nul 5264  ax-pow 5332  ax-pr 5396  ax-un 7778  ax-inf2 9672  ax-cnex 11286  ax-resscn 11287  ax-1cn 11288  ax-icn 11289  ax-addcl 11290  ax-addrcl 11291  ax-mulcl 11292  ax-mulrcl 11293  ax-mulcom 11294  ax-addass 11295  ax-mulass 11296  ax-distr 11297  ax-i2m1 11298  ax-1ne0 11299  ax-1rid 11300  ax-rnegex 11301  ax-rrecex 11302  ax-cnre 11303  ax-pre-lttri 11304  ax-pre-lttrn 11305  ax-pre-ltadd 11306  ax-pre-mulgt0 11307  ax-pre-sup 11308  ax-addf 11309
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-disj 5074  df-br 5107  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5551  df-eprel 5556  df-po 5564  df-so 5565  df-fr 5609  df-se 5610  df-we 5611  df-xp 5662  df-rel 5663  df-cnv 5664  df-co 5665  df-dm 5666  df-rn 5667  df-res 5668  df-ima 5669  df-pred 6325  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6515  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 7403  df-ov 7449  df-oprab 7450  df-mpo 7451  df-of 7720  df-om 7905  df-1st 8028  df-2nd 8029  df-supp 8208  df-frecs 8330  df-wrecs 8361  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8507  df-2o 8508  df-oadd 8511  df-er 8748  df-map 8880  df-pm 8881  df-ixp 8957  df-en 9005  df-dom 9006  df-sdom 9007  df-fin 9008  df-fsupp 9385  df-fi 9433  df-sup 9464  df-inf 9465  df-oi 9534  df-dju 10012  df-card 10050  df-pnf 11375  df-mnf 11376  df-xr 11377  df-ltxr 11378  df-le 11379  df-sub 11573  df-neg 11574  df-div 12004  df-nn 12366  df-2 12435  df-3 12436  df-4 12437  df-5 12438  df-6 12439  df-7 12440  df-8 12441  df-9 12442  df-n0 12637  df-xnn0 12710  df-z 12724  df-dec 12845  df-uz 12996  df-q 13106  df-rp 13151  df-xneg 13271  df-xadd 13272  df-xmul 13273  df-ioo 13510  df-ioc 13511  df-ico 13512  df-icc 13513  df-fz 13670  df-fzo 13819  df-fl 13962  df-mod 14040  df-seq 14175  df-exp 14235  df-fac 14448  df-bc 14477  df-hash 14505  df-shft 15252  df-cj 15298  df-re 15299  df-im 15300  df-sqrt 15434  df-abs 15435  df-limsup 15670  df-clim 15687  df-rlim 15688  df-o1 15689  df-lo1 15690  df-sum 15886  df-ef 16265  df-e 16266  df-sin 16267  df-cos 16268  df-tan 16269  df-pi 16270  df-dvds 16455  df-gcd 16697  df-prm 16879  df-pc 17047  df-struct 17357  df-sets 17374  df-slot 17392  df-ndx 17404  df-base 17420  df-ress 17441  df-plusg 17473  df-mulr 17474  df-starv 17475  df-sca 17476  df-vsca 17477  df-ip 17478  df-tset 17479  df-ple 17480  df-ds 17482  df-unif 17483  df-hom 17484  df-cco 17485  df-rest 17625  df-topn 17626  df-0g 17644  df-gsum 17645  df-topgen 17646  df-pt 17647  df-prds 17650  df-xrs 17706  df-qtop 17711  df-imas 17712  df-xps 17714  df-mre 17788  df-mrc 17789  df-acs 17791  df-mgm 18848  df-sgrp 18940  df-mnd 18956  df-submnd 19011  df-mulg 19310  df-cntz 19564  df-cmn 20029  df-psmet 21703  df-xmet 21704  df-met 21705  df-bl 21706  df-mopn 21707  df-fbas 21708  df-fg 21709  df-cnfld 21712  df-top 23245  df-topon 23262  df-topsp 23284  df-bases 23297  df-cld 23370  df-ntr 23371  df-cls 23372  df-nei 23449  df-lp 23487  df-perf 23488  df-cn 23578  df-cnp 23579  df-haus 23666  df-cmp 23738  df-tx 23914  df-hmeo 24107  df-fil 24198  df-fm 24290  df-flim 24291  df-flf 24292  df-xms 24672  df-ms 24673  df-tms 24674  df-cncf 25232  df-limc 26219  df-dv 26220  df-ulm 26737  df-log 26917  df-cxp 26918  df-atan 27228  df-em 27353  df-vma 27458  df-chp 27459  df-mu 27461
This theorem is used by:  selbergb  27909  selberg2  27911  selbergs  27934
  Copyright terms: Public domain W3C validator