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

Theorem selberg 27880
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 15868 . . . . . . . . . . 11 Σ𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) = Σ𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))((Λ‘𝑑) · (ψ‘(𝑥 / 𝑑)))
6 fzfid 14119 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑))) ∈ Fin)
7 elfznn 13690 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑑 ∈ ℕ)
87adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑑 ∈ ℕ)
9 vmacl 27450 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑑 ∈ ℕ → (Λ‘𝑑) ∈ ℝ)
108, 9syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (Λ‘𝑑) ∈ ℝ)
1110recnd 11340 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (Λ‘𝑑) ∈ ℂ)
12 elfznn 13690 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑))) → 𝑚 ∈ ℕ)
1312adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → 𝑚 ∈ ℕ)
14 vmacl 27450 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑚 ∈ ℕ → (Λ‘𝑚) ∈ ℝ)
1513, 14syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → (Λ‘𝑚) ∈ ℝ)
1615recnd 11340 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → (Λ‘𝑚) ∈ ℂ)
176, 11, 16fsummulc2 15955 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑑) · Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))(Λ‘𝑚)) = Σ𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))((Λ‘𝑑) · (Λ‘𝑚)))
187nnrpd 13165 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑑 ∈ ℝ+)
19 rpdivcl 13150 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ ℝ+) → (𝑥 / 𝑑) ∈ ℝ+)
2018, 19sylan2 605 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑑) ∈ ℝ+)
2120rpred 13167 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑑) ∈ ℝ)
22 chpval 27454 . . . . . . . . . . . . . . 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 12354 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 12354 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → 𝑑 ∈ ℂ)
2826nnne0d 12391 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑑 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑚 ∈ (1...(⌊‘(𝑥 / 𝑑)))) → 𝑑 ≠ 0)
2925, 27, 28divcan3d 12101 . . . . . . . . . . . . . . . 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 15874 . . . . . . . . . . . . 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 15874 . . . . . . . . . . 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 13132 . . . . . . . . . . 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 13690 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑛 ∈ ℕ)
4544adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑛 ∈ ℕ)
46 dvdsdivcl 16491 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 27450 . . . . . . . . . . . . . . 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 11342 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛}) → ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) ∈ ℝ)
5251recnd 11340 . . . . . . . . . . . 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 27520 . . . . . . . . . 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 14119 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℝ+ → (1...(⌊‘𝑥)) ∈ Fin)
58 vmacl 27450 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → (Λ‘𝑛) ∈ ℝ)
5945, 58syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (Λ‘𝑛) ∈ ℝ)
6059recnd 11340 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (Λ‘𝑛) ∈ ℂ)
6144nnrpd 13165 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) → 𝑛 ∈ ℝ+)
62 rpdivcl 13150 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ ℝ+) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
6361, 62sylan2 605 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ+)
6463rpred 13167 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ)
65 chpcl 27456 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 / 𝑛) ∈ ℝ → (ψ‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℝ)
6664, 65syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (ψ‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℝ)
6766recnd 11340 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (ψ‘(𝑥 / 𝑛)) ∈ ℂ)
6860, 67mulcld 11332 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑛) · (ψ‘(𝑥 / 𝑛))) ∈ ℂ)
6945nnrpd 13165 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → 𝑛 ∈ ℝ+)
70 relogcl 26908 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℝ+ → (log‘𝑛) ∈ ℝ)
7169, 70syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘𝑛) ∈ ℝ)
7271recnd 11340 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (log‘𝑛) ∈ ℂ)
7360, 72mulcld 11332 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → ((Λ‘𝑛) · (log‘𝑛)) ∈ ℂ)
7457, 68, 73fsumadd 15911 . . . . . . . 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 14119 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → (1...𝑛) ∈ Fin)
76 dvdsssfz1 16493 . . . . . . . . . . . . 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 9263 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ∈ Fin)
7978, 51fsumrecl 15905 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) ∈ ℝ)
8079recnd 11340 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥))) → Σ𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛} ((Λ‘𝑑) · (Λ‘(𝑛 / 𝑑))) ∈ ℂ)
8157, 80, 73fsumadd 15911 . . . . . . . 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 11515 . . . . . . . . . 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 11336 . . . . . . . . 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 15874 . . . . . . 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 27875 . . . . . . . . 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 15874 . . . . . . 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 27473 . . . . . . . . . 10 (𝑑 ∈ ℕ → (μ‘𝑑) ∈ ℤ)
9641, 95syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → (μ‘𝑑) ∈ ℤ)
9796zcnd 12807 . . . . . . . 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 13165 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → 𝑑 ∈ ℝ+)
10098, 99rpdivcld 13184 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → (𝑛 / 𝑑) ∈ ℝ+)
101 relogcl 26908 . . . . . . . . . . 11 ((𝑛 / 𝑑) ∈ ℝ+ → (log‘(𝑛 / 𝑑)) ∈ ℝ)
102101recnd 11340 . . . . . . . . . 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 14290 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2) ∈ ℂ)
10597, 104mulcld 11332 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘𝑥)) ∧ 𝑑 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ 𝑦 ∥ 𝑛})) → ((μ‘𝑑) · ((log‘(𝑛 / 𝑑))↑2)) ∈ ℂ)
10694, 38, 105dvdsflsumcom 27520 . . . . . 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 15874 . . . . . . 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 15874 . . . . . 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 27878 . 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 11201  ℝcr 11202  1c1 11204   + caddc 11206   · cmul 11208   − cmin 11544   / cdiv 11976  ℕcn 12338  2c2 12400  ℤcz 12696  ℝ+crp 13123  ...cfz 13642  ⌊cfl 13933  ↑cexp 14207  𝑂(1)co1 15658  Σcsu 15858   ∥ cdvds 16427  logclog 26887  Λcvma 27424  ψcchp 27425  μcmu 27427
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 9645  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280  ax-pre-sup 11281  ax-addf 11282
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 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  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 8180  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-2o 8480  df-oadd 8483  df-er 8720  df-map 8852  df-pm 8853  df-ixp 8929  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-fsupp 9357  df-fi 9406  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9507  df-dju 9985  df-card 10023  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-div 11977  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-4 12410  df-5 12411  df-6 12412  df-7 12413  df-8 12414  df-9 12415  df-n0 12610  df-xnn0 12683  df-z 12697  df-dec 12818  df-uz 12969  df-q 13079  df-rp 13124  df-xneg 13244  df-xadd 13245  df-xmul 13246  df-ioo 13483  df-ioc 13484  df-ico 13485  df-icc 13486  df-fz 13643  df-fzo 13792  df-fl 13935  df-mod 14013  df-seq 14148  df-exp 14208  df-fac 14421  df-bc 14450  df-hash 14478  df-shft 15225  df-cj 15271  df-re 15272  df-im 15273  df-sqrt 15407  df-abs 15408  df-limsup 15643  df-clim 15660  df-rlim 15661  df-o1 15662  df-lo1 15663  df-sum 15859  df-ef 16238  df-e 16239  df-sin 16240  df-cos 16241  df-tan 16242  df-pi 16243  df-dvds 16428  df-gcd 16670  df-prm 16852  df-pc 17020  df-struct 17330  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-ress 17414  df-plusg 17446  df-mulr 17447  df-starv 17448  df-sca 17449  df-vsca 17450  df-ip 17451  df-tset 17452  df-ple 17453  df-ds 17455  df-unif 17456  df-hom 17457  df-cco 17458  df-rest 17598  df-topn 17599  df-0g 17617  df-gsum 17618  df-topgen 17619  df-pt 17620  df-prds 17623  df-xrs 17679  df-qtop 17684  df-imas 17685  df-xps 17687  df-mre 17761  df-mrc 17762  df-acs 17764  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-submnd 18984  df-mulg 19283  df-cntz 19536  df-cmn 20001  df-psmet 21675  df-xmet 21676  df-met 21677  df-bl 21678  df-mopn 21679  df-fbas 21680  df-fg 21681  df-cnfld 21684  df-top 23217  df-topon 23234  df-topsp 23256  df-bases 23269  df-cld 23342  df-ntr 23343  df-cls 23344  df-nei 23421  df-lp 23459  df-perf 23460  df-cn 23550  df-cnp 23551  df-haus 23638  df-cmp 23710  df-tx 23886  df-hmeo 24079  df-fil 24170  df-fm 24262  df-flim 24263  df-flf 24264  df-xms 24644  df-ms 24645  df-tms 24646  df-cncf 25204  df-limc 26191  df-dv 26192  df-ulm 26709  df-log 26889  df-cxp 26890  df-atan 27200  df-em 27325  df-vma 27430  df-chp 27431  df-mu 27433
This theorem is used by:  selbergb  27881  selberg2  27883  selbergs  27906
  Copyright terms: Public domain W3C validator