Step | Hyp | Ref
| Expression |
1 | | 0red 10909 |
. . 3
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ∈
ℝ) |
2 | | stirlinglem11.3 |
. . . . . 6
⊢ 𝐾 = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / ((2 ·
𝑘) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑘)))) |
3 | 2 | a1i 11 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝐾 = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / ((2 ·
𝑘) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑘))))) |
4 | | simpr 484 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 1) → 𝑘 = 1) |
5 | 4 | oveq2d 7271 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 1) → (2 · 𝑘) = (2 ·
1)) |
6 | 5 | oveq1d 7270 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 1) → ((2 · 𝑘) + 1) = ((2 · 1) +
1)) |
7 | 6 | oveq2d 7271 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 1) → (1 / ((2 ·
𝑘) + 1)) = (1 / ((2
· 1) + 1))) |
8 | 5 | oveq2d 7271 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 1) → ((1 / ((2 ·
𝑁) + 1))↑(2 ·
𝑘)) = ((1 / ((2 ·
𝑁) + 1))↑(2 ·
1))) |
9 | 7, 8 | oveq12d 7273 |
. . . . 5
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 1) → ((1 / ((2 ·
𝑘) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑘))) = ((1 / ((2
· 1) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 ·
1)))) |
10 | | 1nn 11914 |
. . . . . 6
⊢ 1 ∈
ℕ |
11 | 10 | a1i 11 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈
ℕ) |
12 | | 2cnd 11981 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈
ℂ) |
13 | | 1cnd 10901 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈
ℂ) |
14 | 12, 13 | mulcld 10926 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· 1) ∈ ℂ) |
15 | 14, 13 | addcld 10925 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 1) + 1) ∈ ℂ) |
16 | | 2t1e2 12066 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (2
· 1) = 2 |
17 | 16 | oveq1i 7265 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((2
· 1) + 1) = (2 + 1) |
18 | | 2p1e3 12045 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (2 + 1) =
3 |
19 | 17, 18 | eqtri 2766 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((2
· 1) + 1) = 3 |
20 | | 3ne0 12009 |
. . . . . . . . 9
⊢ 3 ≠
0 |
21 | 19, 20 | eqnetri 3013 |
. . . . . . . 8
⊢ ((2
· 1) + 1) ≠ 0 |
22 | 21 | a1i 11 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 1) + 1) ≠ 0) |
23 | 15, 22 | reccld 11674 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 / ((2
· 1) + 1)) ∈ ℂ) |
24 | | nncn 11911 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈
ℂ) |
25 | 12, 24 | mulcld 10926 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· 𝑁) ∈
ℂ) |
26 | 25, 13 | addcld 10925 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 𝑁) + 1) ∈
ℂ) |
27 | | 1red 10907 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈
ℝ) |
28 | | 2re 11977 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ 2 ∈
ℝ |
29 | 28 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈
ℝ) |
30 | | nnre 11910 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈
ℝ) |
31 | 29, 30 | remulcld 10936 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· 𝑁) ∈
ℝ) |
32 | 31, 27 | readdcld 10935 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 𝑁) + 1) ∈
ℝ) |
33 | | 0lt1 11427 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ 0 <
1 |
34 | 33 | a1i 11 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 <
1) |
35 | | 2rp 12664 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ 2 ∈
ℝ+ |
36 | 35 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈
ℝ+) |
37 | | nnrp 12670 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈
ℝ+) |
38 | 36, 37 | rpmulcld 12717 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· 𝑁) ∈
ℝ+) |
39 | 27, 38 | ltaddrp2d 12735 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 <
((2 · 𝑁) +
1)) |
40 | 1, 27, 32, 34, 39 | lttrd 11066 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 <
((2 · 𝑁) +
1)) |
41 | 40 | gt0ne0d 11469 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 𝑁) + 1) ≠
0) |
42 | 26, 41 | reccld 11674 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 / ((2
· 𝑁) + 1)) ∈
ℂ) |
43 | | 2nn0 12180 |
. . . . . . . . 9
⊢ 2 ∈
ℕ0 |
44 | 43 | a1i 11 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈
ℕ0) |
45 | | 1nn0 12179 |
. . . . . . . . 9
⊢ 1 ∈
ℕ0 |
46 | 45 | a1i 11 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈
ℕ0) |
47 | 44, 46 | nn0mulcld 12228 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· 1) ∈ ℕ0) |
48 | 42, 47 | expcld 13792 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 1)) ∈ ℂ) |
49 | 23, 48 | mulcld 10926 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 1) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 1))) ∈
ℂ) |
50 | 3, 9, 11, 49 | fvmptd 6864 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐾‘1) = ((1 / ((2 ·
1) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 ·
1)))) |
51 | | 1re 10906 |
. . . . . . . . 9
⊢ 1 ∈
ℝ |
52 | 28, 51 | remulcli 10922 |
. . . . . . . 8
⊢ (2
· 1) ∈ ℝ |
53 | 52, 51 | readdcli 10921 |
. . . . . . 7
⊢ ((2
· 1) + 1) ∈ ℝ |
54 | 53, 21 | rereccli 11670 |
. . . . . 6
⊢ (1 / ((2
· 1) + 1)) ∈ ℝ |
55 | 54 | a1i 11 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 / ((2
· 1) + 1)) ∈ ℝ) |
56 | 32, 41 | rereccld 11732 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 / ((2
· 𝑁) + 1)) ∈
ℝ) |
57 | 56, 47 | reexpcld 13809 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 1)) ∈ ℝ) |
58 | 55, 57 | remulcld 10936 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 1) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 1))) ∈
ℝ) |
59 | 50, 58 | eqeltrd 2839 |
. . 3
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐾‘1) ∈
ℝ) |
60 | | stirlinglem11.1 |
. . . . . . . 8
⊢ 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 ·
𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)))) |
61 | 60 | stirlinglem2 43506 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐴‘𝑁) ∈
ℝ+) |
62 | 61 | relogcld 25683 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ →
(log‘(𝐴‘𝑁)) ∈
ℝ) |
63 | | nfcv 2906 |
. . . . . . 7
⊢
Ⅎ𝑛𝑁 |
64 | | nfcv 2906 |
. . . . . . . 8
⊢
Ⅎ𝑛log |
65 | | nfmpt1 5178 |
. . . . . . . . . 10
⊢
Ⅎ𝑛(𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 ·
𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)))) |
66 | 60, 65 | nfcxfr 2904 |
. . . . . . . . 9
⊢
Ⅎ𝑛𝐴 |
67 | 66, 63 | nffv 6766 |
. . . . . . . 8
⊢
Ⅎ𝑛(𝐴‘𝑁) |
68 | 64, 67 | nffv 6766 |
. . . . . . 7
⊢
Ⅎ𝑛(log‘(𝐴‘𝑁)) |
69 | | 2fveq3 6761 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑛 = 𝑁 → (log‘(𝐴‘𝑛)) = (log‘(𝐴‘𝑁))) |
70 | | stirlinglem11.2 |
. . . . . . 7
⊢ 𝐵 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (log‘(𝐴‘𝑛))) |
71 | 63, 68, 69, 70 | fvmptf 6878 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧
(log‘(𝐴‘𝑁)) ∈ ℝ) → (𝐵‘𝑁) = (log‘(𝐴‘𝑁))) |
72 | 62, 71 | mpdan 683 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐵‘𝑁) = (log‘(𝐴‘𝑁))) |
73 | 72, 62 | eqeltrd 2839 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐵‘𝑁) ∈ ℝ) |
74 | | peano2nn 11915 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 + 1) ∈
ℕ) |
75 | 60 | stirlinglem2 43506 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑁 + 1) ∈ ℕ →
(𝐴‘(𝑁 + 1)) ∈
ℝ+) |
76 | 74, 75 | syl 17 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐴‘(𝑁 + 1)) ∈
ℝ+) |
77 | 76 | relogcld 25683 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ →
(log‘(𝐴‘(𝑁 + 1))) ∈
ℝ) |
78 | | nfcv 2906 |
. . . . . . 7
⊢
Ⅎ𝑛(𝑁 + 1) |
79 | 66, 78 | nffv 6766 |
. . . . . . . 8
⊢
Ⅎ𝑛(𝐴‘(𝑁 + 1)) |
80 | 64, 79 | nffv 6766 |
. . . . . . 7
⊢
Ⅎ𝑛(log‘(𝐴‘(𝑁 + 1))) |
81 | | 2fveq3 6761 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑛 = (𝑁 + 1) → (log‘(𝐴‘𝑛)) = (log‘(𝐴‘(𝑁 + 1)))) |
82 | 78, 80, 81, 70 | fvmptf 6878 |
. . . . . 6
⊢ (((𝑁 + 1) ∈ ℕ ∧
(log‘(𝐴‘(𝑁 + 1))) ∈ ℝ) →
(𝐵‘(𝑁 + 1)) = (log‘(𝐴‘(𝑁 + 1)))) |
83 | 74, 77, 82 | syl2anc 583 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐵‘(𝑁 + 1)) = (log‘(𝐴‘(𝑁 + 1)))) |
84 | 83, 77 | eqeltrd 2839 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐵‘(𝑁 + 1)) ∈ ℝ) |
85 | 73, 84 | resubcld 11333 |
. . 3
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))) ∈ ℝ) |
86 | 29, 27 | remulcld 10936 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· 1) ∈ ℝ) |
87 | | 0le2 12005 |
. . . . . . . . . 10
⊢ 0 ≤
2 |
88 | 87 | a1i 11 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤
2) |
89 | | 0le1 11428 |
. . . . . . . . . 10
⊢ 0 ≤
1 |
90 | 89 | a1i 11 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤
1) |
91 | 29, 27, 88, 90 | mulge0d 11482 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤ (2
· 1)) |
92 | 86, 91 | ge0p1rpd 12731 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 1) + 1) ∈ ℝ+) |
93 | 92 | rpreccld 12711 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 / ((2
· 1) + 1)) ∈ ℝ+) |
94 | 37 | rpge0d 12705 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤
𝑁) |
95 | 29, 30, 88, 94 | mulge0d 11482 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤ (2
· 𝑁)) |
96 | 31, 95 | ge0p1rpd 12731 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 𝑁) + 1) ∈
ℝ+) |
97 | 96 | rpreccld 12711 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 / ((2
· 𝑁) + 1)) ∈
ℝ+) |
98 | | 2z 12282 |
. . . . . . . . 9
⊢ 2 ∈
ℤ |
99 | 98 | a1i 11 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈
ℤ) |
100 | | 1z 12280 |
. . . . . . . . 9
⊢ 1 ∈
ℤ |
101 | 100 | a1i 11 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈
ℤ) |
102 | 99, 101 | zmulcld 12361 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· 1) ∈ ℤ) |
103 | 97, 102 | rpexpcld 13890 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 1)) ∈ ℝ+) |
104 | 93, 103 | rpmulcld 12717 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 1) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 1))) ∈
ℝ+) |
105 | 50, 104 | eqeltrd 2839 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐾‘1) ∈
ℝ+) |
106 | 105 | rpgt0d 12704 |
. . 3
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 <
(𝐾‘1)) |
107 | 85, 59 | resubcld 11333 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))) − (𝐾‘1)) ∈ ℝ) |
108 | | eqid 2738 |
. . . . . . 7
⊢
(ℤ≥‘(1 + 1)) =
(ℤ≥‘(1 + 1)) |
109 | 101 | peano2zd 12358 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 + 1)
∈ ℤ) |
110 | | nnuz 12550 |
. . . . . . . 8
⊢ ℕ =
(ℤ≥‘1) |
111 | 2 | a1i 11 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 𝐾 = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / ((2 ·
𝑘) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑘))))) |
112 | | oveq2 7263 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑘 = 𝑗 → (2 · 𝑘) = (2 · 𝑗)) |
113 | 112 | oveq1d 7270 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑘 = 𝑗 → ((2 · 𝑘) + 1) = ((2 · 𝑗) + 1)) |
114 | 113 | oveq2d 7271 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑘 = 𝑗 → (1 / ((2 · 𝑘) + 1)) = (1 / ((2 · 𝑗) + 1))) |
115 | 112 | oveq2d 7271 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑘 = 𝑗 → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑘)) = ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑗))) |
116 | 114, 115 | oveq12d 7273 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑘 = 𝑗 → ((1 / ((2 · 𝑘) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑘))) = ((1 / ((2 · 𝑗) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑗)))) |
117 | 116 | adantl 481 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 = 𝑗) → ((1 / ((2 · 𝑘) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑘))) = ((1 / ((2
· 𝑗) + 1)) ·
((1 / ((2 · 𝑁) +
1))↑(2 · 𝑗)))) |
118 | | simpr 484 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 𝑗 ∈
ℕ) |
119 | | 2cnd 11981 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 2 ∈
ℂ) |
120 | | nncn 11911 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → 𝑗 ∈
ℂ) |
121 | 120 | adantl 481 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 𝑗 ∈
ℂ) |
122 | 119, 121 | mulcld 10926 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (2
· 𝑗) ∈
ℂ) |
123 | | 1cnd 10901 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 1 ∈
ℂ) |
124 | 122, 123 | addcld 10925 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → ((2
· 𝑗) + 1) ∈
ℂ) |
125 | | 0red 10909 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 0 ∈
ℝ) |
126 | | 1red 10907 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 1 ∈
ℝ) |
127 | 28 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 2 ∈
ℝ) |
128 | | nnre 11910 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → 𝑗 ∈
ℝ) |
129 | 128 | adantl 481 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 𝑗 ∈
ℝ) |
130 | 127, 129 | remulcld 10936 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (2
· 𝑗) ∈
ℝ) |
131 | 130, 126 | readdcld 10935 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → ((2
· 𝑗) + 1) ∈
ℝ) |
132 | 33 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 0 <
1) |
133 | 35 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 2 ∈
ℝ+) |
134 | | nnrp 12670 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → 𝑗 ∈
ℝ+) |
135 | 134 | adantl 481 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 𝑗 ∈
ℝ+) |
136 | 133, 135 | rpmulcld 12717 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (2
· 𝑗) ∈
ℝ+) |
137 | 126, 136 | ltaddrp2d 12735 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 1 <
((2 · 𝑗) +
1)) |
138 | 125, 126,
131, 132, 137 | lttrd 11066 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 0 <
((2 · 𝑗) +
1)) |
139 | 138 | gt0ne0d 11469 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → ((2
· 𝑗) + 1) ≠
0) |
140 | 124, 139 | reccld 11674 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (1 / ((2
· 𝑗) + 1)) ∈
ℂ) |
141 | 24 | adantr 480 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈
ℂ) |
142 | 119, 141 | mulcld 10926 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (2
· 𝑁) ∈
ℂ) |
143 | 142, 123 | addcld 10925 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → ((2
· 𝑁) + 1) ∈
ℂ) |
144 | 41 | adantr 480 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → ((2
· 𝑁) + 1) ≠
0) |
145 | 143, 144 | reccld 11674 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (1 / ((2
· 𝑁) + 1)) ∈
ℂ) |
146 | 43 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 2 ∈
ℕ0) |
147 | | nnnn0 12170 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → 𝑗 ∈
ℕ0) |
148 | 147 | adantl 481 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 𝑗 ∈
ℕ0) |
149 | 146, 148 | nn0mulcld 12228 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (2
· 𝑗) ∈
ℕ0) |
150 | 145, 149 | expcld 13792 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → ((1 /
((2 · 𝑁) +
1))↑(2 · 𝑗))
∈ ℂ) |
151 | 140, 150 | mulcld 10926 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → ((1 /
((2 · 𝑗) + 1))
· ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑗))) ∈ ℂ) |
152 | 111, 117,
118, 151 | fvmptd 6864 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (𝐾‘𝑗) = ((1 / ((2 · 𝑗) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑗)))) |
153 | | 0red 10909 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → 0 ∈
ℝ) |
154 | | 1red 10907 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → 1 ∈
ℝ) |
155 | 28 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → 2 ∈
ℝ) |
156 | 155, 128 | remulcld 10936 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → (2
· 𝑗) ∈
ℝ) |
157 | 156, 154 | readdcld 10935 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → ((2
· 𝑗) + 1) ∈
ℝ) |
158 | 33 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → 0 <
1) |
159 | 35 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → 2 ∈
ℝ+) |
160 | 159, 134 | rpmulcld 12717 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → (2
· 𝑗) ∈
ℝ+) |
161 | 154, 160 | ltaddrp2d 12735 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → 1 <
((2 · 𝑗) +
1)) |
162 | 153, 154,
157, 158, 161 | lttrd 11066 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → 0 <
((2 · 𝑗) +
1)) |
163 | 162 | gt0ne0d 11469 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → ((2
· 𝑗) + 1) ≠
0) |
164 | 163 | adantl 481 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → ((2
· 𝑗) + 1) ≠
0) |
165 | 124, 164 | reccld 11674 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (1 / ((2
· 𝑗) + 1)) ∈
ℂ) |
166 | 165, 150 | mulcld 10926 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → ((1 /
((2 · 𝑗) + 1))
· ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑗))) ∈ ℂ) |
167 | 152, 166 | eqeltrd 2839 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (𝐾‘𝑗) ∈ ℂ) |
168 | | eqid 2738 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((((1 +
(2 · 𝑛)) / 2)
· (log‘((𝑛 +
1) / 𝑛))) − 1)) =
(𝑛 ∈ ℕ ↦
((((1 + (2 · 𝑛)) /
2) · (log‘((𝑛
+ 1) / 𝑛))) −
1)) |
169 | 60, 70, 168, 2 | stirlinglem9 43513 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → seq1( + ,
𝐾) ⇝ ((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1)))) |
170 | 110, 11, 167, 169 | clim2ser 15294 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → seq(1 +
1)( + , 𝐾) ⇝ (((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))) − (seq1( + , 𝐾)‘1))) |
171 | | peano2nn 11915 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (1 ∈
ℕ → (1 + 1) ∈ ℕ) |
172 | | uznnssnn 12564 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((1 + 1)
∈ ℕ → (ℤ≥‘(1 + 1)) ⊆
ℕ) |
173 | 10, 171, 172 | mp2b 10 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢
(ℤ≥‘(1 + 1)) ⊆ ℕ |
174 | 173 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑁 ∈ ℕ →
(ℤ≥‘(1 + 1)) ⊆ ℕ) |
175 | 174 | sseld 3916 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → 𝑗 ∈ ℕ)) |
176 | 175 | imdistani 568 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ)) |
177 | 176, 152 | syl 17 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → (𝐾‘𝑗) = ((1 / ((2 · 𝑗) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑗)))) |
178 | 28 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → 2 ∈
ℝ) |
179 | | eluzelre 12522 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → 𝑗 ∈ ℝ) |
180 | 178, 179 | remulcld 10936 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → (2 · 𝑗) ∈ ℝ) |
181 | | 1red 10907 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → 1 ∈
ℝ) |
182 | 180, 181 | readdcld 10935 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → ((2 · 𝑗) + 1) ∈ ℝ) |
183 | 173 | sseli 3913 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → 𝑗 ∈ ℕ) |
184 | 183, 163 | syl 17 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → ((2 · 𝑗) + 1) ≠ 0) |
185 | 182, 184 | rereccld 11732 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → (1 / ((2 · 𝑗) + 1)) ∈
ℝ) |
186 | 185 | adantl 481 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → (1 / ((2 · 𝑗) + 1)) ∈
ℝ) |
187 | 32 | adantr 480 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℝ) |
188 | 41 | adantr 480 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → ((2 · 𝑁) + 1) ≠ 0) |
189 | 187, 188 | rereccld 11732 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → (1 / ((2 · 𝑁) + 1)) ∈
ℝ) |
190 | 176, 149 | syl 17 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → (2 · 𝑗) ∈
ℕ0) |
191 | 189, 190 | reexpcld 13809 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑗)) ∈
ℝ) |
192 | 186, 191 | remulcld 10936 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → ((1 / ((2 · 𝑗) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑗))) ∈
ℝ) |
193 | 177, 192 | eqeltrd 2839 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → (𝐾‘𝑗) ∈ ℝ) |
194 | | 1red 10907 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 1 ∈
ℝ) |
195 | 28 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 2 ∈
ℝ) |
196 | 176, 129 | syl 17 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 𝑗 ∈ ℝ) |
197 | 195, 196 | remulcld 10936 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → (2 · 𝑗) ∈ ℝ) |
198 | 87 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 0 ≤ 2) |
199 | | 0red 10909 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → 0 ∈
ℝ) |
200 | 87 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → 0 ≤ 2) |
201 | | 1p1e2 12028 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (1 + 1) =
2 |
202 | | eluzle 12524 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → (1 + 1) ≤ 𝑗) |
203 | 201, 202 | eqbrtrrid 5106 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → 2 ≤ 𝑗) |
204 | 199, 178,
179, 200, 203 | letrd 11062 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1)) → 0 ≤ 𝑗) |
205 | 204 | adantl 481 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 0 ≤ 𝑗) |
206 | 195, 196,
198, 205 | mulge0d 11482 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 0 ≤ (2 · 𝑗)) |
207 | 197, 206 | ge0p1rpd 12731 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → ((2 · 𝑗) + 1) ∈
ℝ+) |
208 | 89 | a1i 11 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 0 ≤ 1) |
209 | 194, 207,
208 | divge0d 12741 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 0 ≤ (1 / ((2 · 𝑗) + 1))) |
210 | 30 | adantr 480 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 𝑁 ∈ ℝ) |
211 | 195, 210 | remulcld 10936 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → (2 · 𝑁) ∈ ℝ) |
212 | 94 | adantr 480 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 0 ≤ 𝑁) |
213 | 195, 210,
198, 212 | mulge0d 11482 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 0 ≤ (2 · 𝑁)) |
214 | 211, 213 | ge0p1rpd 12731 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → ((2 · 𝑁) + 1) ∈
ℝ+) |
215 | 194, 214,
208 | divge0d 12741 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 0 ≤ (1 / ((2 · 𝑁) + 1))) |
216 | 189, 190,
215 | expge0d 13810 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 0 ≤ ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑗))) |
217 | 186, 191,
209, 216 | mulge0d 11482 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 0 ≤ ((1 / ((2 · 𝑗) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑗)))) |
218 | 217, 177 | breqtrrd 5098 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘(1 + 1))) → 0 ≤ (𝐾‘𝑗)) |
219 | 108, 109,
170, 193, 218 | iserge0 15300 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤
(((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))) − (seq1( + , 𝐾)‘1))) |
220 | | seq1 13662 |
. . . . . . . 8
⊢ (1 ∈
ℤ → (seq1( + , 𝐾)‘1) = (𝐾‘1)) |
221 | 100, 220 | mp1i 13 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (seq1( +
, 𝐾)‘1) = (𝐾‘1)) |
222 | 221 | oveq2d 7271 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))) − (seq1( + , 𝐾)‘1)) = (((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))) − (𝐾‘1))) |
223 | 219, 222 | breqtrd 5096 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤
(((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))) − (𝐾‘1))) |
224 | 1, 107, 59, 223 | leadd1dd 11519 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (0 +
(𝐾‘1)) ≤ ((((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))) − (𝐾‘1)) + (𝐾‘1))) |
225 | 50, 49 | eqeltrd 2839 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐾‘1) ∈
ℂ) |
226 | 225 | addid2d 11106 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (0 +
(𝐾‘1)) = (𝐾‘1)) |
227 | 73 | recnd 10934 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐵‘𝑁) ∈ ℂ) |
228 | 84 | recnd 10934 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐵‘(𝑁 + 1)) ∈ ℂ) |
229 | 227, 228 | subcld 11262 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))) ∈ ℂ) |
230 | 229, 225 | npcand 11266 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))) − (𝐾‘1)) + (𝐾‘1)) = ((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1)))) |
231 | 224, 226,
230 | 3brtr3d 5101 |
. . 3
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐾‘1) ≤ ((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1)))) |
232 | 1, 59, 85, 106, 231 | ltletrd 11065 |
. 2
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 <
((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1)))) |
233 | 84, 73 | posdifd 11492 |
. 2
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝐵‘(𝑁 + 1)) < (𝐵‘𝑁) ↔ 0 < ((𝐵‘𝑁) − (𝐵‘(𝑁 + 1))))) |
234 | 232, 233 | mpbird 256 |
1
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐵‘(𝑁 + 1)) < (𝐵‘𝑁)) |