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Theorem stirlinglem10 42712
Description: A bound for any B(N)-B(N + 1) that will allow to find a lower bound for the whole 𝐵 sequence. (Contributed by Glauco Siliprandi, 29-Jun-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
stirlinglem10.1 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
stirlinglem10.2 𝐵 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (log‘(𝐴𝑛)))
stirlinglem10.4 𝐾 = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / ((2 · 𝑘) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑘))))
stirlinglem10.5 𝐿 = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑘))
Assertion
Ref Expression
stirlinglem10 (𝑁 ∈ ℕ → ((𝐵𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))) ≤ ((1 / 4) · (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1)))))
Distinct variable groups:   𝑘,𝑛   𝑛,𝐾   𝑛,𝐿   𝑘,𝑁,𝑛
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑘,𝑛)   𝐵(𝑘,𝑛)   𝐾(𝑘)   𝐿(𝑘)

Proof of Theorem stirlinglem10
Dummy variables 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nnuz 12273 . 2 ℕ = (ℤ‘1)
2 1zzd 12005 . 2 (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈ ℤ)
3 stirlinglem10.1 . . 3 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
4 stirlinglem10.2 . . 3 𝐵 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (log‘(𝐴𝑛)))
5 eqid 2801 . . 3 (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((((1 + (2 · 𝑛)) / 2) · (log‘((𝑛 + 1) / 𝑛))) − 1)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((((1 + (2 · 𝑛)) / 2) · (log‘((𝑛 + 1) / 𝑛))) − 1))
6 stirlinglem10.4 . . 3 𝐾 = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / ((2 · 𝑘) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑘))))
73, 4, 5, 6stirlinglem9 42711 . 2 (𝑁 ∈ ℕ → seq1( + , 𝐾) ⇝ ((𝐵𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))))
8 2cnd 11707 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
9 nncn 11637 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
108, 9mulcld 10654 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
11 1cnd 10629 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈ ℂ)
1210, 11addcld 10653 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℂ)
1312sqcld 13508 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) ∈ ℂ)
14 0red 10637 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 0 ∈ ℝ)
15 1red 10635 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈ ℝ)
16 2re 11703 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℝ
1716a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ)
18 nnre 11636 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ)
1917, 18remulcld 10664 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
2019, 15readdcld 10663 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℝ)
21 0lt1 11155 . . . . . . . . 9 0 < 1
2221a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 0 < 1)
23 2rp 12386 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℝ+
2423a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ+)
25 nnrp 12392 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ+)
2624, 25rpmulcld 12439 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → (2 · 𝑁) ∈ ℝ+)
2715, 26ltaddrp2d 12457 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 1 < ((2 · 𝑁) + 1))
2814, 15, 20, 22, 27lttrd 10794 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → 0 < ((2 · 𝑁) + 1))
2928gt0ne0d 11197 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → ((2 · 𝑁) + 1) ≠ 0)
30 2z 12006 . . . . . . 7 2 ∈ ℤ
3130a1i 11 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ ℤ)
3212, 29, 31expne0d 13516 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) ≠ 0)
3313, 32reccld 11402 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) ∈ ℂ)
3415renegcld 11060 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → -1 ∈ ℝ)
3520resqcld 13611 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) ∈ ℝ)
3635, 32rereccld 11460 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) ∈ ℝ)
37 1re 10634 . . . . . . . 8 1 ∈ ℝ
38 lt0neg2 11140 . . . . . . . 8 (1 ∈ ℝ → (0 < 1 ↔ -1 < 0))
3937, 38ax-mp 5 . . . . . . 7 (0 < 1 ↔ -1 < 0)
4022, 39sylib 221 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → -1 < 0)
4120, 29sqgt0d 13613 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → 0 < (((2 · 𝑁) + 1)↑2))
4235, 41recgt0d 11567 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 0 < (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)))
4334, 14, 36, 40, 42lttrd 10794 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → -1 < (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)))
44 2nn 11702 . . . . . . . 8 2 ∈ ℕ
4544a1i 11 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈ ℕ)
46 expgt1 13467 . . . . . . 7 ((((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℝ ∧ 2 ∈ ℕ ∧ 1 < ((2 · 𝑁) + 1)) → 1 < (((2 · 𝑁) + 1)↑2))
4720, 45, 27, 46syl3anc 1368 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → 1 < (((2 · 𝑁) + 1)↑2))
4835, 41elrpd 12420 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) ∈ ℝ+)
4948recgt1d 12437 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (1 < (((2 · 𝑁) + 1)↑2) ↔ (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) < 1))
5047, 49mpbid 235 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) < 1)
5136, 15absltd 14784 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → ((abs‘(1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))) < 1 ↔ (-1 < (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) ∧ (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) < 1)))
5243, 50, 51mpbir2and 712 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (abs‘(1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))) < 1)
53 1nn0 11905 . . . . 5 1 ∈ ℕ0
5453a1i 11 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈ ℕ0)
55 stirlinglem10.5 . . . . . 6 𝐿 = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑘))
5655a1i 11 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (ℤ‘1)) → 𝐿 = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑘)))
57 simpr 488 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (ℤ‘1)) ∧ 𝑘 = 𝑗) → 𝑘 = 𝑗)
5857oveq2d 7155 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (ℤ‘1)) ∧ 𝑘 = 𝑗) → ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑘) = ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑗))
59 elnnuz 12274 . . . . . . 7 (𝑗 ∈ ℕ ↔ 𝑗 ∈ (ℤ‘1))
6059biimpri 231 . . . . . 6 (𝑗 ∈ (ℤ‘1) → 𝑗 ∈ ℕ)
6160adantl 485 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (ℤ‘1)) → 𝑗 ∈ ℕ)
6233adantr 484 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (ℤ‘1)) → (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) ∈ ℂ)
6361nnnn0d 11947 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (ℤ‘1)) → 𝑗 ∈ ℕ0)
6462, 63expcld 13510 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (ℤ‘1)) → ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑗) ∈ ℂ)
6556, 58, 61, 64fvmptd 6756 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ (ℤ‘1)) → (𝐿𝑗) = ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑗))
6633, 52, 54, 65geolim2 15222 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → seq1( + , 𝐿) ⇝ (((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑1) / (1 − (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)))))
6733exp1d 13505 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑1) = (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)))
6813, 32dividd 11407 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → ((((2 · 𝑁) + 1)↑2) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) = 1)
6968eqcomd 2807 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → 1 = ((((2 · 𝑁) + 1)↑2) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)))
7069oveq1d 7154 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (1 − (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))) = (((((2 · 𝑁) + 1)↑2) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) − (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))))
7148rpcnne0d 12432 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → ((((2 · 𝑁) + 1)↑2) ∈ ℂ ∧ (((2 · 𝑁) + 1)↑2) ≠ 0))
72 divsubdir 11327 . . . . . . 7 (((((2 · 𝑁) + 1)↑2) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ∧ ((((2 · 𝑁) + 1)↑2) ∈ ℂ ∧ (((2 · 𝑁) + 1)↑2) ≠ 0)) → (((((2 · 𝑁) + 1)↑2) − 1) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) = (((((2 · 𝑁) + 1)↑2) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) − (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))))
7313, 11, 71, 72syl3anc 1368 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (((((2 · 𝑁) + 1)↑2) − 1) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) = (((((2 · 𝑁) + 1)↑2) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) − (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))))
74 ax-1cn 10588 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
75 binom2 13579 . . . . . . . . . 10 (((2 · 𝑁) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · ((2 · 𝑁) · 1))) + (1↑2)))
7610, 74, 75sylancl 589 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · ((2 · 𝑁) · 1))) + (1↑2)))
7776oveq1d 7154 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → ((((2 · 𝑁) + 1)↑2) − 1) = (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · ((2 · 𝑁) · 1))) + (1↑2)) − 1))
788, 9sqmuld 13522 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℕ → ((2 · 𝑁)↑2) = ((2↑2) · (𝑁↑2)))
79 sq2 13560 . . . . . . . . . . . . . . 15 (2↑2) = 4
8079a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑁 ∈ ℕ → (2↑2) = 4)
8180oveq1d 7154 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℕ → ((2↑2) · (𝑁↑2)) = (4 · (𝑁↑2)))
8278, 81eqtrd 2836 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℕ → ((2 · 𝑁)↑2) = (4 · (𝑁↑2)))
8310mulid1d 10651 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑁 ∈ ℕ → ((2 · 𝑁) · 1) = (2 · 𝑁))
8483oveq2d 7155 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℕ → (2 · ((2 · 𝑁) · 1)) = (2 · (2 · 𝑁)))
858, 8, 9mulassd 10657 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℕ → ((2 · 2) · 𝑁) = (2 · (2 · 𝑁)))
86 2t2e4 11793 . . . . . . . . . . . . . . 15 (2 · 2) = 4
8786a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑁 ∈ ℕ → (2 · 2) = 4)
8887oveq1d 7154 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℕ → ((2 · 2) · 𝑁) = (4 · 𝑁))
8984, 85, 883eqtr2d 2842 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℕ → (2 · ((2 · 𝑁) · 1)) = (4 · 𝑁))
9082, 89oveq12d 7157 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℕ → (((2 · 𝑁)↑2) + (2 · ((2 · 𝑁) · 1))) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
91 4cn 11714 . . . . . . . . . . . . 13 4 ∈ ℂ
9291a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℕ → 4 ∈ ℂ)
939sqcld 13508 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁↑2) ∈ ℂ)
9492, 93, 9adddid 10658 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℕ → (4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) = ((4 · (𝑁↑2)) + (4 · 𝑁)))
959sqvald 13507 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁↑2) = (𝑁 · 𝑁))
969mulid1d 10651 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 · 1) = 𝑁)
9796eqcomd 2807 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 = (𝑁 · 1))
9895, 97oveq12d 7157 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁↑2) + 𝑁) = ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)))
999, 9, 11adddid 10658 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 · (𝑁 + 1)) = ((𝑁 · 𝑁) + (𝑁 · 1)))
10098, 99eqtr4d 2839 . . . . . . . . . . . 12 (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁↑2) + 𝑁) = (𝑁 · (𝑁 + 1)))
101100oveq2d 7155 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℕ → (4 · ((𝑁↑2) + 𝑁)) = (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))))
10290, 94, 1013eqtr2d 2842 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → (((2 · 𝑁)↑2) + (2 · ((2 · 𝑁) · 1))) = (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))))
103 sq1 13558 . . . . . . . . . . 11 (1↑2) = 1
104103a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → (1↑2) = 1)
105102, 104oveq12d 7157 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · ((2 · 𝑁) · 1))) + (1↑2)) = ((4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))) + 1))
106105oveq1d 7154 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · ((2 · 𝑁) · 1))) + (1↑2)) − 1) = (((4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))) + 1) − 1))
1079, 11addcld 10653 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 + 1) ∈ ℂ)
1089, 107mulcld 10654 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 · (𝑁 + 1)) ∈ ℂ)
10992, 108mulcld 10654 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))) ∈ ℂ)
110109, 11pncand 10991 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (((4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))) + 1) − 1) = (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))))
11177, 106, 1103eqtrd 2840 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → ((((2 · 𝑁) + 1)↑2) − 1) = (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))))
112111oveq1d 7154 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (((((2 · 𝑁) + 1)↑2) − 1) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) = ((4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)))
11370, 73, 1123eqtr2d 2842 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (1 − (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))) = ((4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)))
11467, 113oveq12d 7157 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑1) / (1 − (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)))) = ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) / ((4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))))
115 4pos 11736 . . . . . . . . 9 0 < 4
116115a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 0 < 4)
117116gt0ne0d 11197 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → 4 ≠ 0)
118 nnne0 11663 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≠ 0)
11918, 15readdcld 10663 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 + 1) ∈ ℝ)
120 nngt0 11660 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 0 < 𝑁)
12118ltp1d 11563 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 < (𝑁 + 1))
12214, 18, 119, 120, 121lttrd 10794 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → 0 < (𝑁 + 1))
123122gt0ne0d 11197 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 + 1) ≠ 0)
1249, 107, 118, 123mulne0d 11285 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 · (𝑁 + 1)) ≠ 0)
12592, 108, 117, 124mulne0d 11285 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))) ≠ 0)
12611, 13, 109, 13, 32, 32, 125divdivdivd 11456 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) / ((4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))) = ((1 · (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) / ((((2 · 𝑁) + 1)↑2) · (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))))))
12711, 13mulcomd 10655 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (1 · (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) = ((((2 · 𝑁) + 1)↑2) · 1))
128127oveq1d 7154 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → ((1 · (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) / ((((2 · 𝑁) + 1)↑2) · (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))))) = (((((2 · 𝑁) + 1)↑2) · 1) / ((((2 · 𝑁) + 1)↑2) · (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))))))
12911mulid1d 10651 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → (1 · 1) = 1)
130129eqcomd 2807 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → 1 = (1 · 1))
131130oveq1d 7154 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (1 / (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1)))) = ((1 · 1) / (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1)))))
13211, 92, 11, 108, 117, 124divmuldivd 11450 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / 4) · (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1)))) = ((1 · 1) / (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1)))))
133131, 132eqtr4d 2839 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (1 / (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1)))) = ((1 / 4) · (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1)))))
13468, 133oveq12d 7157 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (((((2 · 𝑁) + 1)↑2) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) · (1 / (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))))) = (1 · ((1 / 4) · (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1))))))
13513, 13, 11, 109, 32, 125divmuldivd 11450 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (((((2 · 𝑁) + 1)↑2) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) · (1 / (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))))) = (((((2 · 𝑁) + 1)↑2) · 1) / ((((2 · 𝑁) + 1)↑2) · (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))))))
13692, 117reccld 11402 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (1 / 4) ∈ ℂ)
137108, 124reccld 11402 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1))) ∈ ℂ)
138136, 137mulcld 10654 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / 4) · (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1)))) ∈ ℂ)
139138mulid2d 10652 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (1 · ((1 / 4) · (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1))))) = ((1 / 4) · (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1)))))
140134, 135, 1393eqtr3d 2844 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℕ → (((((2 · 𝑁) + 1)↑2) · 1) / ((((2 · 𝑁) + 1)↑2) · (4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))))) = ((1 / 4) · (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1)))))
141126, 128, 1403eqtrd 2840 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) / ((4 · (𝑁 · (𝑁 + 1))) / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))) = ((1 / 4) · (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1)))))
142114, 141eqtrd 2836 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ → (((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑1) / (1 − (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)))) = ((1 / 4) · (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1)))))
14366, 142breqtrd 5059 . 2 (𝑁 ∈ ℕ → seq1( + , 𝐿) ⇝ ((1 / 4) · (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1)))))
14459biimpi 219 . . . 4 (𝑗 ∈ ℕ → 𝑗 ∈ (ℤ‘1))
145144adantl 485 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 𝑗 ∈ (ℤ‘1))
146 oveq2 7147 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑛 → (2 · 𝑘) = (2 · 𝑛))
147146oveq1d 7154 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → ((2 · 𝑘) + 1) = ((2 · 𝑛) + 1))
148147oveq2d 7155 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑛 → (1 / ((2 · 𝑘) + 1)) = (1 / ((2 · 𝑛) + 1)))
149146oveq2d 7155 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑛 → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑘)) = ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛)))
150148, 149oveq12d 7157 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑛 → ((1 / ((2 · 𝑘) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑘))) = ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛))))
151 elfznn 12935 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ (1...𝑗) → 𝑛 ∈ ℕ)
152151adantl 485 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 𝑛 ∈ ℕ)
153 2cnd 11707 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 2 ∈ ℂ)
154152nncnd 11645 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 𝑛 ∈ ℂ)
155153, 154mulcld 10654 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (2 · 𝑛) ∈ ℂ)
156 1cnd 10629 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 1 ∈ ℂ)
157155, 156addcld 10653 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · 𝑛) + 1) ∈ ℂ)
158 0red 10637 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → 0 ∈ ℝ)
159 1red 10635 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → 1 ∈ ℝ)
16016a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ)
161 nnre 11636 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ)
162160, 161remulcld 10664 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ ℕ → (2 · 𝑛) ∈ ℝ)
163162, 159readdcld 10663 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → ((2 · 𝑛) + 1) ∈ ℝ)
16421a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → 0 < 1)
16523a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ+)
166 nnrp 12392 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ+)
167165, 166rpmulcld 12439 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ ℕ → (2 · 𝑛) ∈ ℝ+)
168159, 167ltaddrp2d 12457 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → 1 < ((2 · 𝑛) + 1))
169158, 159, 163, 164, 168lttrd 10794 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ → 0 < ((2 · 𝑛) + 1))
170151, 169syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ (1...𝑗) → 0 < ((2 · 𝑛) + 1))
171170gt0ne0d 11197 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ (1...𝑗) → ((2 · 𝑛) + 1) ≠ 0)
172171adantl 485 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · 𝑛) + 1) ≠ 0)
173157, 172reccld 11402 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / ((2 · 𝑛) + 1)) ∈ ℂ)
1749adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 𝑁 ∈ ℂ)
175153, 174mulcld 10654 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
176175, 156addcld 10653 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℂ)
17729adantr 484 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · 𝑁) + 1) ≠ 0)
178176, 177reccld 11402 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / ((2 · 𝑁) + 1)) ∈ ℂ)
179 2nn0 11906 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℕ0
180179a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 2 ∈ ℕ0)
181152nnnn0d 11947 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 𝑛 ∈ ℕ0)
182180, 181nn0mulcld 11952 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (2 · 𝑛) ∈ ℕ0)
183178, 182expcld 13510 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛)) ∈ ℂ)
184173, 183mulcld 10654 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛))) ∈ ℂ)
1856, 150, 152, 184fvmptd3 6772 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (𝐾𝑛) = ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛))))
186185adantlr 714 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (𝐾𝑛) = ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛))))
187169gt0ne0d 11197 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → ((2 · 𝑛) + 1) ≠ 0)
188163, 187rereccld 11460 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → (1 / ((2 · 𝑛) + 1)) ∈ ℝ)
189151, 188syl 17 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (1...𝑗) → (1 / ((2 · 𝑛) + 1)) ∈ ℝ)
190189adantl 485 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / ((2 · 𝑛) + 1)) ∈ ℝ)
19120, 29rereccld 11460 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (1 / ((2 · 𝑁) + 1)) ∈ ℝ)
192191adantr 484 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / ((2 · 𝑁) + 1)) ∈ ℝ)
193192, 182reexpcld 13527 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛)) ∈ ℝ)
194193adantlr 714 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛)) ∈ ℝ)
195190, 194remulcld 10664 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛))) ∈ ℝ)
196186, 195eqeltrd 2893 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (𝐾𝑛) ∈ ℝ)
197 readdcl 10613 . . . 4 ((𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑖 ∈ ℝ) → (𝑛 + 𝑖) ∈ ℝ)
198197adantl 485 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ (𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝑖 ∈ ℝ)) → (𝑛 + 𝑖) ∈ ℝ)
199145, 196, 198seqcl 13390 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (seq1( + , 𝐾)‘𝑗) ∈ ℝ)
200 oveq2 7147 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑛 → ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑘) = ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛))
20133adantr 484 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) ∈ ℂ)
202201, 181expcld 13510 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛) ∈ ℂ)
20355, 200, 152, 202fvmptd3 6772 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (𝐿𝑛) = ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛))
20436adantr 484 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) ∈ ℝ)
205204, 181reexpcld 13527 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛) ∈ ℝ)
206203, 205eqeltrd 2893 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (𝐿𝑛) ∈ ℝ)
207206adantlr 714 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (𝐿𝑛) ∈ ℝ)
208145, 207, 198seqcl 13390 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (seq1( + , 𝐿)‘𝑗) ∈ ℝ)
20930a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ (1...𝑗) → 2 ∈ ℤ)
210 elfzelz 12906 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ (1...𝑗) → 𝑛 ∈ ℤ)
211209, 210zmulcld 12085 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ (1...𝑗) → (2 · 𝑛) ∈ ℤ)
212 1exp 13458 . . . . . . . . . . . 12 ((2 · 𝑛) ∈ ℤ → (1↑(2 · 𝑛)) = 1)
213211, 212syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ (1...𝑗) → (1↑(2 · 𝑛)) = 1)
214 1exp 13458 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℤ → (1↑𝑛) = 1)
215210, 214syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ (1...𝑗) → (1↑𝑛) = 1)
216213, 215eqtr4d 2839 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ (1...𝑗) → (1↑(2 · 𝑛)) = (1↑𝑛))
217216adantl 485 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1↑(2 · 𝑛)) = (1↑𝑛))
218176, 181, 180expmuld 13513 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛)) = ((((2 · 𝑁) + 1)↑2)↑𝑛))
219217, 218oveq12d 7157 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1↑(2 · 𝑛)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛))) = ((1↑𝑛) / ((((2 · 𝑁) + 1)↑2)↑𝑛)))
220156, 176, 177, 182expdivd 13524 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛)) = ((1↑(2 · 𝑛)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛))))
221176sqcld 13508 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) ∈ ℂ)
22230a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 2 ∈ ℤ)
223176, 177, 222expne0d 13516 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) ≠ 0)
224156, 221, 223, 181expdivd 13524 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛) = ((1↑𝑛) / ((((2 · 𝑁) + 1)↑2)↑𝑛)))
225219, 220, 2243eqtr4d 2846 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛)) = ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛))
226225oveq2d 7155 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛))) = ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛)))
227 1rp 12385 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℝ+
228227a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 1 ∈ ℝ+)
22916a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 2 ∈ ℝ)
230152nnred 11644 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 𝑛 ∈ ℝ)
231229, 230remulcld 10664 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (2 · 𝑛) ∈ ℝ)
232180nn0ge0d 11950 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 0 ≤ 2)
233181nn0ge0d 11950 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 0 ≤ 𝑛)
234229, 230, 232, 233mulge0d 11210 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 0 ≤ (2 · 𝑛))
235231, 234ge0p1rpd 12453 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · 𝑛) + 1) ∈ ℝ+)
236 1red 10635 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 1 ∈ ℝ)
237228rpge0d 12427 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 0 ≤ 1)
238159, 163, 168ltled 10781 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → 1 ≤ ((2 · 𝑛) + 1))
239151, 238syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ (1...𝑗) → 1 ≤ ((2 · 𝑛) + 1))
240239adantl 485 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 1 ≤ ((2 · 𝑛) + 1))
241228, 235, 236, 237, 240lediv2ad 12445 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / ((2 · 𝑛) + 1)) ≤ (1 / 1))
242156div1d 11401 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / 1) = 1)
243241, 242breqtrd 5059 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / ((2 · 𝑛) + 1)) ≤ 1)
244152, 188syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / ((2 · 𝑛) + 1)) ∈ ℝ)
24518adantr 484 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 𝑁 ∈ ℝ)
246229, 245remulcld 10664 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
24714, 18, 120ltled 10781 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤ 𝑁)
248247adantr 484 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 0 ≤ 𝑁)
249229, 245, 232, 248mulge0d 11210 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 0 ≤ (2 · 𝑁))
250246, 249ge0p1rpd 12453 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℝ+)
251250, 222rpexpcld 13608 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) ∈ ℝ+)
252251rpreccld 12433 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2)) ∈ ℝ+)
253210adantl 485 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 𝑛 ∈ ℤ)
254252, 253rpexpcld 13608 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛) ∈ ℝ+)
255244, 236, 254lemul1d 12466 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) ≤ 1 ↔ ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛)) ≤ (1 · ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛))))
256243, 255mpbid 235 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛)) ≤ (1 · ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛)))
257202mulid2d 10652 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 · ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛)) = ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛))
258256, 257breqtrd 5059 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛)) ≤ ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛))
259226, 258eqbrtrd 5055 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛))) ≤ ((1 / (((2 · 𝑁) + 1)↑2))↑𝑛))
260259, 185, 2033brtr4d 5065 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (𝐾𝑛) ≤ (𝐿𝑛))
261260adantlr 714 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (𝐾𝑛) ≤ (𝐿𝑛))
262145, 196, 207, 261serle 13425 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (seq1( + , 𝐾)‘𝑗) ≤ (seq1( + , 𝐿)‘𝑗))
2631, 2, 7, 143, 199, 208, 262climle 14991 1 (𝑁 ∈ ℕ → ((𝐵𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))) ≤ ((1 / 4) · (1 / (𝑁 · (𝑁 + 1)))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399   = wceq 1538  wcel 2112  wne 2990   class class class wbr 5033  cmpt 5113  cfv 6328  (class class class)co 7139  cc 10528  cr 10529  0cc0 10530  1c1 10531   + caddc 10533   · cmul 10535   < clt 10668  cle 10669  cmin 10863  -cneg 10864   / cdiv 11290  cn 11629  2c2 11684  4c4 11686  0cn0 11889  cz 11973  cuz 12235  +crp 12381  ...cfz 12889  seqcseq 13368  cexp 13429  !cfa 13633  csqrt 14587  abscabs 14588  cli 14836  eceu 15411  logclog 25149
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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2114  ax-9 2122  ax-10 2143  ax-11 2159  ax-12 2176  ax-ext 2773  ax-rep 5157  ax-sep 5170  ax-nul 5177  ax-pow 5234  ax-pr 5298  ax-un 7445  ax-inf2 9092  ax-cnex 10586  ax-resscn 10587  ax-1cn 10588  ax-icn 10589  ax-addcl 10590  ax-addrcl 10591  ax-mulcl 10592  ax-mulrcl 10593  ax-mulcom 10594  ax-addass 10595  ax-mulass 10596  ax-distr 10597  ax-i2m1 10598  ax-1ne0 10599  ax-1rid 10600  ax-rnegex 10601  ax-rrecex 10602  ax-cnre 10603  ax-pre-lttri 10604  ax-pre-lttrn 10605  ax-pre-ltadd 10606  ax-pre-mulgt0 10607  ax-pre-sup 10608  ax-addf 10609  ax-mulf 10610
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 2070  df-mo 2601  df-eu 2632  df-clab 2780  df-cleq 2794  df-clel 2873  df-nfc 2941  df-ne 2991  df-nel 3095  df-ral 3114  df-rex 3115  df-reu 3116  df-rmo 3117  df-rab 3118  df-v 3446  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3887  df-un 3889  df-in 3891  df-ss 3901  df-pss 3903  df-nul 4247  df-if 4429  df-pw 4502  df-sn 4529  df-pr 4531  df-tp 4533  df-op 4535  df-uni 4804  df-int 4842  df-iun 4886  df-iin 4887  df-br 5034  df-opab 5096  df-mpt 5114  df-tr 5140  df-id 5428  df-eprel 5433  df-po 5442  df-so 5443  df-fr 5482  df-se 5483  df-we 5484  df-xp 5529  df-rel 5530  df-cnv 5531  df-co 5532  df-dm 5533  df-rn 5534  df-res 5535  df-ima 5536  df-pred 6120  df-ord 6166  df-on 6167  df-lim 6168  df-suc 6169  df-iota 6287  df-fun 6330  df-fn 6331  df-f 6332  df-f1 6333  df-fo 6334  df-f1o 6335  df-fv 6336  df-isom 6337  df-riota 7097  df-ov 7142  df-oprab 7143  df-mpo 7144  df-of 7393  df-om 7565  df-1st 7675  df-2nd 7676  df-supp 7818  df-wrecs 7934  df-recs 7995  df-rdg 8033  df-1o 8089  df-2o 8090  df-oadd 8093  df-er 8276  df-map 8395  df-pm 8396  df-ixp 8449  df-en 8497  df-dom 8498  df-sdom 8499  df-fin 8500  df-fsupp 8822  df-fi 8863  df-sup 8894  df-inf 8895  df-oi 8962  df-card 9356  df-pnf 10670  df-mnf 10671  df-xr 10672  df-ltxr 10673  df-le 10674  df-sub 10865  df-neg 10866  df-div 11291  df-nn 11630  df-2 11692  df-3 11693  df-4 11694  df-5 11695  df-6 11696  df-7 11697  df-8 11698  df-9 11699  df-n0 11890  df-xnn0 11960  df-z 11974  df-dec 12091  df-uz 12236  df-q 12341  df-rp 12382  df-xneg 12499  df-xadd 12500  df-xmul 12501  df-ioo 12734  df-ioc 12735  df-ico 12736  df-icc 12737  df-fz 12890  df-fzo 13033  df-fl 13161  df-mod 13237  df-seq 13369  df-exp 13430  df-fac 13634  df-bc 13663  df-hash 13691  df-shft 14421  df-cj 14453  df-re 14454  df-im 14455  df-sqrt 14589  df-abs 14590  df-limsup 14823  df-clim 14840  df-rlim 14841  df-sum 15038  df-ef 15416  df-e 15417  df-sin 15418  df-cos 15419  df-tan 15420  df-pi 15421  df-dvds 15603  df-struct 16480  df-ndx 16481  df-slot 16482  df-base 16484  df-sets 16485  df-ress 16486  df-plusg 16573  df-mulr 16574  df-starv 16575  df-sca 16576  df-vsca 16577  df-ip 16578  df-tset 16579  df-ple 16580  df-ds 16582  df-unif 16583  df-hom 16584  df-cco 16585  df-rest 16691  df-topn 16692  df-0g 16710  df-gsum 16711  df-topgen 16712  df-pt 16713  df-prds 16716  df-xrs 16770  df-qtop 16775  df-imas 16776  df-xps 16778  df-mre 16852  df-mrc 16853  df-acs 16855  df-mgm 17847  df-sgrp 17896  df-mnd 17907  df-submnd 17952  df-mulg 18220  df-cntz 18442  df-cmn 18903  df-psmet 20086  df-xmet 20087  df-met 20088  df-bl 20089  df-mopn 20090  df-fbas 20091  df-fg 20092  df-cnfld 20095  df-top 21502  df-topon 21519  df-topsp 21541  df-bases 21554  df-cld 21627  df-ntr 21628  df-cls 21629  df-nei 21706  df-lp 21744  df-perf 21745  df-cn 21835  df-cnp 21836  df-haus 21923  df-cmp 21995  df-tx 22170  df-hmeo 22363  df-fil 22454  df-fm 22546  df-flim 22547  df-flf 22548  df-xms 22930  df-ms 22931  df-tms 22932  df-cncf 23486  df-limc 24472  df-dv 24473  df-ulm 24975  df-log 25151  df-cxp 25152
This theorem is referenced by:  stirlinglem12  42714
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