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

Theorem selberg 27875
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 6885 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 𝑑 → (Λ‘𝑛) = (Λ‘𝑑))
2 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝑑 → (𝑥 / 𝑛) = (𝑥 / 𝑑))
32fveq2d 6889 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 𝑑 → (ψ‘(𝑥 / 𝑛)) = (ψ‘(𝑥 / 𝑑)))
41, 3oveq12d 7438 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑑 → ((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) = ((Λ‘𝑑) · (ψ‘(𝑥 / 𝑑))))
54cbvsumv 15863 . . . . . . . . . . 11 Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) = Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑑) · (ψ‘(𝑥 / 𝑑)))
6 fzfid 14116 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑))) ∈ Fin)
7 elfznn 13687 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑑 ∈ ℕ)
87adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑑 ∈ ℕ)
9 vmacl 27445 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑑 ∈ ℕ → (Λ‘𝑑) ∈ ℝ)
108, 9syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (Λ‘𝑑) ∈ ℝ)
1110recnd 11337 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (Λ‘𝑑) ∈ ℂ)
12 elfznn 13687 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑))) → 𝑚 ∈ ℕ)
1312adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → 𝑚 ∈ ℕ)
14 vmacl 27445 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑚 ∈ ℕ → (Λ‘𝑚) ∈ ℝ)
1513, 14syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → (Λ‘𝑚) ∈ ℝ)
1615recnd 11337 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → (Λ‘𝑚) ∈ ℂ)
176, 11, 16fsummulc2 15950 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑑) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))(Λ‘𝑚)) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((Λ‘𝑑) · (Λ‘𝑚)))
187nnrpd 13162 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑑 ∈ ℝ+)
19 rpdivcl 13147 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ ℝ+) → (𝑥 / 𝑑) ∈ ℝ+)
2018, 19sylan2 605 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑑) ∈ ℝ+)
2120rpred 13164 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑑) ∈ ℝ)
22 chpval 27449 . . . . . . . . . . . . . . 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 7436 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑑) · (ψ‘(𝑥 / 𝑑))) = ((Λ‘𝑑) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))(Λ‘𝑚)))
2513nncnd 12351 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 12351 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → 𝑑 ∈ ℂ)
2826nnne0d 12388 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → 𝑑 ≠ 0)
2925, 27, 28divcan3d 12098 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → ((𝑑 · 𝑚) / 𝑑) = 𝑚)
3029fveq2d 6889 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑)) = (Λ‘𝑚))
3130oveq2d 7436 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → ((Λ‘𝑑) · (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))) = ((Λ‘𝑑) · (Λ‘𝑚)))
3231sumeq2dv 15869 . . . . . . . . . . . . 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 2805 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑑) · (ψ‘(𝑥 / 𝑑))) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((Λ‘𝑑) · (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))))
3433sumeq2dv 15869 . . . . . . . . . . 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 2807 . . . . . . . . . 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 7443 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = (𝑑 · 𝑚) → (Λ‘(𝑛 / 𝑑)) = (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑)))
3736oveq2d 7436 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = (𝑑 · 𝑚) → ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) = ((Λ‘𝑑) · (Λ‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))))
38 rpre 13129 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℝ+ → 𝑥 ∈ ℝ)
39 ssrab2 4005 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 3906 . . . . . . . . . . . . . . . 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 13687 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑛 ∈ ℕ)
4544adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑛 ∈ ℕ)
46 dvdsdivcl 16486 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 3906 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛}) → (𝑛 / 𝑑) ∈ ℕ)
49 vmacl 27445 . . . . . . . . . . . . . . 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 11339 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛}) → ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) ∈ ℝ)
5251recnd 11337 . . . . . . . . . . . 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 27515 . . . . . . . . . 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 2798 . . . . . . . . 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 7435 . . . . . . . 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 14116 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℝ+ → (1...(⌊‘𝑥)) ∈ Fin)
58 vmacl 27445 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → (Λ‘𝑛) ∈ ℝ)
5945, 58syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (Λ‘𝑛) ∈ ℝ)
6059recnd 11337 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (Λ‘𝑛) ∈ ℂ)
6144nnrpd 13162 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑛 ∈ ℝ+)
62 rpdivcl 13147 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ ℝ+) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
6361, 62sylan2 605 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
6463rpred 13164 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ)
65 chpcl 27451 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ → (ψ‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℝ)
6664, 65syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (ψ‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℝ)
6766recnd 11337 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (ψ‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℂ)
6860, 67mulcld 11329 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
6945nnrpd 13162 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑛 ∈ ℝ+)
70 relogcl 26903 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℝ+ → (log‘𝑛) ∈ ℝ)
7169, 70syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘𝑛) ∈ ℝ)
7271recnd 11337 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘𝑛) ∈ ℂ)
7360, 72mulcld 11329 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛)) ∈ ℂ)
7457, 68, 73fsumadd 15906 . . . . . . . 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 14116 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (1...𝑛) ∈ Fin)
76 dvdsssfz1 16488 . . . . . . . . . . . . 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 9260 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ∈ Fin)
7978, 51fsumrecl 15900 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) ∈ ℝ)
8079recnd 11337 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) ∈ ℂ)
8157, 80, 73fsumadd 15906 . . . . . . . 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 2805 . . . . . . 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 11512 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) = ((ψ‘(𝑥 / 𝑛)) + (log‘𝑛)))
8483oveq2d 7436 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑛) · ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛)))) = ((Λ‘𝑛) · ((ψ‘(𝑥 / 𝑛)) + (log‘𝑛))))
8560, 67, 72adddid 11333 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑛) · ((ψ‘(𝑥 / 𝑛)) + (log‘𝑛))) = (((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) + ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))))
8684, 85eqtrd 2795 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑛) · ((log‘𝑛) + (ψ‘(𝑥 / 𝑛)))) = (((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) + ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛))))
8786sumeq2dv 15869 . . . . . . 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 27870 . . . . . . . . 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 15869 . . . . . . 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 2805 . . . . . 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 7443 . . . . . . . . 9 (𝑛 = (𝑑 · 𝑚) → (log‘(𝑛 / 𝑑)) = (log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑)))
9392oveq1d 7435 . . . . . . . 8 (𝑛 = (𝑑 · 𝑚) → ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2) = ((log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))↑2))
9493oveq2d 7436 . . . . . . 7 (𝑛 = (𝑑 · 𝑚) → ((μ‘𝑑) · ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2)) = ((μ‘𝑑) · ((log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))↑2)))
95 mucl 27468 . . . . . . . . . 10 (𝑑 ∈ ℕ → (μ‘𝑑) ∈ ℤ)
9641, 95syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → (μ‘𝑑) ∈ ℤ)
9796zcnd 12804 . . . . . . . 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 13162 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → 𝑑 ∈ ℝ+)
10098, 99rpdivcld 13181 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → (𝑛 / 𝑑) ∈ ℝ+)
101 relogcl 26903 . . . . . . . . . . 11 ((𝑛 / 𝑑) ∈ ℝ+ → (log‘(𝑛 / 𝑑)) ∈ ℝ)
102101recnd 11337 . . . . . . . . . 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 14287 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2) ∈ ℂ)
10597, 104mulcld 11329 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → ((μ‘𝑑) · ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2)) ∈ ℂ)
10694, 38, 105dvdsflsumcom 27515 . . . . . 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 6889 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → (log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑)) = (log‘𝑚))
108107oveq1d 7435 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → ((log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))↑2) = ((log‘𝑚)↑2))
109108oveq2d 7436 . . . . . . . 8 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → ((μ‘𝑑) · ((log‘((𝑑 · 𝑚) / 𝑑))↑2)) = ((μ‘𝑑) · ((log‘𝑚)↑2)))
110109sumeq2dv 15869 . . . . . . 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 15869 . . . . . 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 2799 . . . . 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 7435 . . . 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 7435 . . 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 5199 . 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 2760 . . 3 ((((log‘(𝑥 / 𝑑))↑2) + (2 − (2 · (log‘(𝑥 / 𝑑))))) / 𝑑) = ((((log‘(𝑥 / 𝑑))↑2) + (2 − (2 · (log‘(𝑥 / 𝑑))))) / 𝑑)
117116selberglem2 27873 . 2 (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((μ‘𝑑) · ((log‘𝑚)↑2)) / 𝑥) − (2 · (log‘𝑥)))) ∈ 𝑂(1)
118115, 117eqeltri 2856 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 1569   ∈ wcel 2144  {crab 3412   ⊆ wss 3895   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11198  ℝcr 11199  1c1 11201   + caddc 11203   · cmul 11205   − cmin 11541   / cdiv 11973  ℕcn 12335  2c2 12397  ℤcz 12693  ℝ+crp 13120  ...cfz 13639  ⌊cfl 13930  ↑cexp 14204  𝑂(1)co1 15653  Σcsu 15853   ∥ cdvds 16422  logclog 26882  Λcvma 27419  ψcchp 27420  μcmu 27422
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-disj 5070  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-oadd 8480  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-dju 9982  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-xnn0 12680  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ioc 13481  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-mod 14010  df-seq 14145  df-exp 14205  df-fac 14418  df-bc 14447  df-hash 14475  df-shft 15220  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-limsup 15638  df-clim 15655  df-rlim 15656  df-o1 15657  df-lo1 15658  df-sum 15854  df-ef 16233  df-e 16234  df-sin 16235  df-cos 16236  df-tan 16237  df-pi 16238  df-dvds 16423  df-gcd 16665  df-prm 16847  df-pc 17015  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-submnd 18979  df-mulg 19278  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-cnfld 21679  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-ntr 23338  df-cls 23339  df-nei 23416  df-lp 23454  df-perf 23455  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-haus 23633  df-cmp 23705  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-fil 24165  df-fm 24257  df-flim 24258  df-flf 24259  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641  df-cncf 25199  df-limc 26186  df-dv 26187  df-ulm 26704  df-log 26884  df-cxp 26885  df-atan 27195  df-em 27320  df-vma 27425  df-chp 27426  df-mu 27428
This theorem is used by:  selbergb  27876  selberg2  27878  selbergs  27901
  Copyright terms: Public domain W3C validator