MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  selberglem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem selberglem1 27048
Description: Lemma for selberg 27051. Estimation of the asymptotic part of selberglem3 27050. (Contributed by Mario Carneiro, 20-May-2016.)
Hypothesis
Ref Expression
selberglem1.t 𝑇 = ((((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) / 𝑛)
Assertion
Ref Expression
selberglem1 (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) Β· 𝑇) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯)))) ∈ 𝑂(1)
Distinct variable group:   π‘₯,𝑛
Allowed substitution hints:   𝑇(π‘₯,𝑛)

Proof of Theorem selberglem1
StepHypRef Expression
1 fzfid 13938 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯)) ∈ Fin)
2 elfznn 13530 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯)) β†’ 𝑛 ∈ β„•)
32adantl 483 . . . . . . . . . . 11 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ 𝑛 ∈ β„•)
4 mucl 26645 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ β„• β†’ (ΞΌβ€˜π‘›) ∈ β„€)
53, 4syl 17 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (ΞΌβ€˜π‘›) ∈ β„€)
65zred 12666 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (ΞΌβ€˜π‘›) ∈ ℝ)
76, 3nndivred 12266 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ ((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) ∈ ℝ)
87recnd 11242 . . . . . . 7 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ ((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) ∈ β„‚)
92nnrpd 13014 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯)) β†’ 𝑛 ∈ ℝ+)
10 rpdivcl 12999 . . . . . . . . . . 11 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ ℝ+) β†’ (π‘₯ / 𝑛) ∈ ℝ+)
119, 10sylan2 594 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (π‘₯ / 𝑛) ∈ ℝ+)
12 relogcl 26084 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ / 𝑛) ∈ ℝ+ β†’ (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)) ∈ ℝ)
1311, 12syl 17 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)) ∈ ℝ)
1413recnd 11242 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)) ∈ β„‚)
1514sqcld 14109 . . . . . . 7 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) ∈ β„‚)
168, 15mulcld 11234 . . . . . 6 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) ∈ β„‚)
171, 16fsumcl 15679 . . . . 5 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) ∈ β„‚)
18 2cn 12287 . . . . . . . . 9 2 ∈ β„‚
1918a1i 11 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ 2 ∈ β„‚)
2019, 14mulcld 11234 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))) ∈ β„‚)
2119, 20subcld 11571 . . . . . . 7 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))) ∈ β„‚)
228, 21mulcld 11234 . . . . . 6 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) ∈ β„‚)
231, 22fsumcl 15679 . . . . 5 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) ∈ β„‚)
24 relogcl 26084 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ (logβ€˜π‘₯) ∈ ℝ)
2524recnd 11242 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ (logβ€˜π‘₯) ∈ β„‚)
26 mulcl 11194 . . . . . 6 ((2 ∈ β„‚ ∧ (logβ€˜π‘₯) ∈ β„‚) β†’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯)) ∈ β„‚)
2718, 25, 26sylancr 588 . . . . 5 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯)) ∈ β„‚)
2817, 23, 27addsubd 11592 . . . 4 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ ((Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) + Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯))) = ((Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯))) + Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
29 selberglem1.t . . . . . . . . 9 𝑇 = ((((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) / 𝑛)
3029oveq2i 7420 . . . . . . . 8 ((ΞΌβ€˜π‘›) Β· 𝑇) = ((ΞΌβ€˜π‘›) Β· ((((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) / 𝑛))
315zcnd 12667 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (ΞΌβ€˜π‘›) ∈ β„‚)
3215, 21addcld 11233 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) ∈ β„‚)
333nnrpd 13014 . . . . . . . . . . 11 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ 𝑛 ∈ ℝ+)
3433rpcnne0d 13025 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (𝑛 ∈ β„‚ ∧ 𝑛 β‰  0))
35 divass 11890 . . . . . . . . . . 11 (((ΞΌβ€˜π‘›) ∈ β„‚ ∧ (((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) ∈ β„‚ ∧ (𝑛 ∈ β„‚ ∧ 𝑛 β‰  0)) β†’ (((ΞΌβ€˜π‘›) Β· (((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))) / 𝑛) = ((ΞΌβ€˜π‘›) Β· ((((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) / 𝑛)))
36 div23 11891 . . . . . . . . . . 11 (((ΞΌβ€˜π‘›) ∈ β„‚ ∧ (((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) ∈ β„‚ ∧ (𝑛 ∈ β„‚ ∧ 𝑛 β‰  0)) β†’ (((ΞΌβ€˜π‘›) Β· (((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))) / 𝑛) = (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
3735, 36eqtr3d 2775 . . . . . . . . . 10 (((ΞΌβ€˜π‘›) ∈ β„‚ ∧ (((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) ∈ β„‚ ∧ (𝑛 ∈ β„‚ ∧ 𝑛 β‰  0)) β†’ ((ΞΌβ€˜π‘›) Β· ((((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) / 𝑛)) = (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
3831, 32, 34, 37syl3anc 1372 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ ((ΞΌβ€˜π‘›) Β· ((((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) / 𝑛)) = (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
398, 15, 21adddid 11238 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))) = ((((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) + (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
4038, 39eqtrd 2773 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ ((ΞΌβ€˜π‘›) Β· ((((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2) + (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) / 𝑛)) = ((((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) + (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
4130, 40eqtrid 2785 . . . . . . 7 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ ((ΞΌβ€˜π‘›) Β· 𝑇) = ((((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) + (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
4241sumeq2dv 15649 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) Β· 𝑇) = Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) + (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
431, 16, 22fsumadd 15686 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) + (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))) = (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) + Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
4442, 43eqtrd 2773 . . . . 5 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) Β· 𝑇) = (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) + Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
4544oveq1d 7424 . . . 4 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) Β· 𝑇) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯))) = ((Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) + Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯))))
4618a1i 11 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ 2 ∈ β„‚)
478, 14mulcld 11234 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))) ∈ β„‚)
488, 47subcld 11571 . . . . . . 7 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))) ∈ β„‚)
491, 46, 48fsummulc2 15730 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ (2 Β· Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) = Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(2 Β· (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))))
501, 8, 47fsumsub 15734 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))) = (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))
5150oveq2d 7425 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ (2 Β· Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) = (2 Β· (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))))
5219, 8mulcomd 11235 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (2 Β· ((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛)) = (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· 2))
5319, 8, 14mul12d 11423 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (2 Β· (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))) = (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))
5452, 53oveq12d 7427 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ ((2 Β· ((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛)) βˆ’ (2 Β· (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) = ((((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· 2) βˆ’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))))
5519, 8, 47subdid 11670 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (2 Β· (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) = ((2 Β· ((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛)) βˆ’ (2 Β· (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))))
568, 19, 20subdid 11670 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) = ((((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· 2) βˆ’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))))
5754, 55, 563eqtr4d 2783 . . . . . . 7 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ∧ 𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))) β†’ (2 Β· (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) = (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))))
5857sumeq2dv 15649 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(2 Β· (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ (((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) = Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))))
5949, 51, 583eqtr3d 2781 . . . . 5 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ (2 Β· (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) = Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))))
6059oveq2d 7425 . . . 4 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ ((Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯))) + (2 Β· (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))) = ((Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯))) + Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (2 βˆ’ (2 Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
6128, 45, 603eqtr4d 2783 . . 3 (π‘₯ ∈ ℝ+ β†’ (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) Β· 𝑇) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯))) = ((Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯))) + (2 Β· (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
6261mpteq2ia 5252 . 2 (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) Β· 𝑇) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯)))) = (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ ((Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯))) + (2 Β· (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))))
63 ovexd 7444 . . . 4 ((⊀ ∧ π‘₯ ∈ ℝ+) β†’ (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯))) ∈ V)
64 ovexd 7444 . . . 4 ((⊀ ∧ π‘₯ ∈ ℝ+) β†’ (2 Β· (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) ∈ V)
65 mulog2sum 27040 . . . . 5 (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯)))) ∈ 𝑂(1)
6665a1i 11 . . . 4 (⊀ β†’ (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯)))) ∈ 𝑂(1))
67 2ex 12289 . . . . . 6 2 ∈ V
6867a1i 11 . . . . 5 ((⊀ ∧ π‘₯ ∈ ℝ+) β†’ 2 ∈ V)
69 ovexd 7444 . . . . 5 ((⊀ ∧ π‘₯ ∈ ℝ+) β†’ (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))) ∈ V)
70 rpssre 12981 . . . . . . 7 ℝ+ βŠ† ℝ
71 o1const 15564 . . . . . . 7 ((ℝ+ βŠ† ℝ ∧ 2 ∈ β„‚) β†’ (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ 2) ∈ 𝑂(1))
7270, 18, 71mp2an 691 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ 2) ∈ 𝑂(1)
7372a1i 11 . . . . 5 (⊀ β†’ (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ 2) ∈ 𝑂(1))
74 reex 11201 . . . . . . . . 9 ℝ ∈ V
7574, 70ssexi 5323 . . . . . . . 8 ℝ+ ∈ V
7675a1i 11 . . . . . . 7 (⊀ β†’ ℝ+ ∈ V)
77 sumex 15634 . . . . . . . 8 Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) ∈ V
7877a1i 11 . . . . . . 7 ((⊀ ∧ π‘₯ ∈ ℝ+) β†’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) ∈ V)
79 sumex 15634 . . . . . . . 8 Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))) ∈ V
8079a1i 11 . . . . . . 7 ((⊀ ∧ π‘₯ ∈ ℝ+) β†’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))) ∈ V)
81 eqidd 2734 . . . . . . 7 (⊀ β†’ (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛)) = (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛)))
82 eqidd 2734 . . . . . . 7 (⊀ β†’ (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))) = (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))
8376, 78, 80, 81, 82offval2 7690 . . . . . 6 (⊀ β†’ ((π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛)) ∘f βˆ’ (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) = (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))))
84 mudivsum 27033 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛)) ∈ 𝑂(1)
85 mulogsum 27035 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))) ∈ 𝑂(1)
86 o1sub 15560 . . . . . . 7 (((π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛)) ∈ 𝑂(1) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))) ∈ 𝑂(1)) β†’ ((π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛)) ∘f βˆ’ (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1))
8784, 85, 86mp2an 691 . . . . . 6 ((π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛)) ∘f βˆ’ (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1)
8883, 87eqeltrrdi 2843 . . . . 5 (⊀ β†’ (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))) ∈ 𝑂(1))
8968, 69, 73, 88o1mul2 15569 . . . 4 (⊀ β†’ (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ (2 Β· (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛)))))) ∈ 𝑂(1))
9063, 64, 66, 89o1add2 15568 . . 3 (⊀ β†’ (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ ((Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯))) + (2 Β· (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))))) ∈ 𝑂(1))
9190mptru 1549 . 2 (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ ((Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· ((logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))↑2)) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯))) + (2 Β· (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) βˆ’ Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))(((ΞΌβ€˜π‘›) / 𝑛) Β· (logβ€˜(π‘₯ / 𝑛))))))) ∈ 𝑂(1)
9262, 91eqeltri 2830 1 (π‘₯ ∈ ℝ+ ↦ (Σ𝑛 ∈ (1...(βŒŠβ€˜π‘₯))((ΞΌβ€˜π‘›) Β· 𝑇) βˆ’ (2 Β· (logβ€˜π‘₯)))) ∈ 𝑂(1)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   ∧ wa 397   ∧ w3a 1088   = wceq 1542  βŠ€wtru 1543   ∈ wcel 2107   β‰  wne 2941  Vcvv 3475   βŠ† wss 3949   ↦ cmpt 5232  β€˜cfv 6544  (class class class)co 7409   ∘f cof 7668  β„‚cc 11108  β„cr 11109  0cc0 11110  1c1 11111   + caddc 11113   Β· cmul 11115   βˆ’ cmin 11444   / cdiv 11871  β„•cn 12212  2c2 12267  β„€cz 12558  β„+crp 12974  ...cfz 13484  βŒŠcfl 13755  β†‘cexp 14027  π‘‚(1)co1 15430  Ξ£csu 15632  logclog 26063  ΞΌcmu 26599
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-inf2 9636  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187  ax-pre-sup 11188  ax-addf 11189  ax-mulf 11190
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-tp 4634  df-op 4636  df-uni 4910  df-int 4952  df-iun 5000  df-iin 5001  df-disj 5115  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-se 5633  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-isom 6553  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-of 7670  df-om 7856  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-supp 8147  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-1o 8466  df-2o 8467  df-oadd 8470  df-er 8703  df-map 8822  df-pm 8823  df-ixp 8892  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-fsupp 9362  df-fi 9406  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9505  df-dju 9896  df-card 9934  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11872  df-nn 12213  df-2 12275  df-3 12276  df-4 12277  df-5 12278  df-6 12279  df-7 12280  df-8 12281  df-9 12282  df-n0 12473  df-xnn0 12545  df-z 12559  df-dec 12678  df-uz 12823  df-q 12933  df-rp 12975  df-xneg 13092  df-xadd 13093  df-xmul 13094  df-ioo 13328  df-ioc 13329  df-ico 13330  df-icc 13331  df-fz 13485  df-fzo 13628  df-fl 13757  df-mod 13835  df-seq 13967  df-exp 14028  df-fac 14234  df-bc 14263  df-hash 14291  df-shft 15014  df-cj 15046  df-re 15047  df-im 15048  df-sqrt 15182  df-abs 15183  df-limsup 15415  df-clim 15432  df-rlim 15433  df-o1 15434  df-lo1 15435  df-sum 15633  df-ef 16011  df-e 16012  df-sin 16013  df-cos 16014  df-tan 16015  df-pi 16016  df-dvds 16198  df-gcd 16436  df-prm 16609  df-pc 16770  df-struct 17080  df-sets 17097  df-slot 17115  df-ndx 17127  df-base 17145  df-ress 17174  df-plusg 17210  df-mulr 17211  df-starv 17212  df-sca 17213  df-vsca 17214  df-ip 17215  df-tset 17216  df-ple 17217  df-ds 17219  df-unif 17220  df-hom 17221  df-cco 17222  df-rest 17368  df-topn 17369  df-0g 17387  df-gsum 17388  df-topgen 17389  df-pt 17390  df-prds 17393  df-xrs 17448  df-qtop 17453  df-imas 17454  df-xps 17456  df-mre 17530  df-mrc 17531  df-acs 17533  df-mgm 18561  df-sgrp 18610  df-mnd 18626  df-submnd 18672  df-mulg 18951  df-cntz 19181  df-cmn 19650  df-psmet 20936  df-xmet 20937  df-met 20938  df-bl 20939  df-mopn 20940  df-fbas 20941  df-fg 20942  df-cnfld 20945  df-top 22396  df-topon 22413  df-topsp 22435  df-bases 22449  df-cld 22523  df-ntr 22524  df-cls 22525  df-nei 22602  df-lp 22640  df-perf 22641  df-cn 22731  df-cnp 22732  df-haus 22819  df-cmp 22891  df-tx 23066  df-hmeo 23259  df-fil 23350  df-fm 23442  df-flim 23443  df-flf 23444  df-xms 23826  df-ms 23827  df-tms 23828  df-cncf 24394  df-limc 25383  df-dv 25384  df-ulm 25889  df-log 26065  df-cxp 26066  df-atan 26372  df-em 26497  df-mu 26605
This theorem is referenced by:  selberglem2  27049
  Copyright terms: Public domain W3C validator