Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  stirlinglem13 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem stirlinglem13 42256
 Description: 𝐵 is decreasing and has a lower bound, then it converges. Since 𝐵 is log𝐴, in another theorem it is proven that 𝐴 converges as well. (Contributed by Glauco Siliprandi, 29-Jun-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
stirlinglem13.1 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
stirlinglem13.2 𝐵 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (log‘(𝐴𝑛)))
Assertion
Ref Expression
stirlinglem13 𝑑 ∈ ℝ 𝐵𝑑
Distinct variable group:   𝐵,𝑑
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑛,𝑑)   𝐵(𝑛)

Proof of Theorem stirlinglem13
Dummy variables 𝑗 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 vex 3503 . . . . . 6 𝑦 ∈ V
2 stirlinglem13.2 . . . . . . 7 𝐵 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (log‘(𝐴𝑛)))
32elrnmpt 5827 . . . . . 6 (𝑦 ∈ V → (𝑦 ∈ ran 𝐵 ↔ ∃𝑛 ∈ ℕ 𝑦 = (log‘(𝐴𝑛))))
41, 3ax-mp 5 . . . . 5 (𝑦 ∈ ran 𝐵 ↔ ∃𝑛 ∈ ℕ 𝑦 = (log‘(𝐴𝑛)))
5 simpr 485 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑦 = (log‘(𝐴𝑛))) → 𝑦 = (log‘(𝐴𝑛)))
6 stirlinglem13.1 . . . . . . . . . 10 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
76stirlinglem2 42245 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ → (𝐴𝑛) ∈ ℝ+)
87relogcld 25138 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ → (log‘(𝐴𝑛)) ∈ ℝ)
98adantr 481 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑦 = (log‘(𝐴𝑛))) → (log‘(𝐴𝑛)) ∈ ℝ)
105, 9eqeltrd 2918 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑦 = (log‘(𝐴𝑛))) → 𝑦 ∈ ℝ)
1110rexlimiva 3286 . . . . 5 (∃𝑛 ∈ ℕ 𝑦 = (log‘(𝐴𝑛)) → 𝑦 ∈ ℝ)
124, 11sylbi 218 . . . 4 (𝑦 ∈ ran 𝐵𝑦 ∈ ℝ)
1312ssriv 3975 . . 3 ran 𝐵 ⊆ ℝ
14 1nn 11643 . . . . . 6 1 ∈ ℕ
156stirlinglem2 42245 . . . . . . . 8 (1 ∈ ℕ → (𝐴‘1) ∈ ℝ+)
16 relogcl 25091 . . . . . . . 8 ((𝐴‘1) ∈ ℝ+ → (log‘(𝐴‘1)) ∈ ℝ)
1714, 15, 16mp2b 10 . . . . . . 7 (log‘(𝐴‘1)) ∈ ℝ
18 nfcv 2982 . . . . . . . 8 𝑛1
19 nfcv 2982 . . . . . . . . 9 𝑛log
20 nfmpt1 5161 . . . . . . . . . . 11 𝑛(𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
216, 20nfcxfr 2980 . . . . . . . . . 10 𝑛𝐴
2221, 18nffv 6679 . . . . . . . . 9 𝑛(𝐴‘1)
2319, 22nffv 6679 . . . . . . . 8 𝑛(log‘(𝐴‘1))
24 2fveq3 6674 . . . . . . . 8 (𝑛 = 1 → (log‘(𝐴𝑛)) = (log‘(𝐴‘1)))
2518, 23, 24, 2fvmptf 6787 . . . . . . 7 ((1 ∈ ℕ ∧ (log‘(𝐴‘1)) ∈ ℝ) → (𝐵‘1) = (log‘(𝐴‘1)))
2614, 17, 25mp2an 688 . . . . . 6 (𝐵‘1) = (log‘(𝐴‘1))
27 2fveq3 6674 . . . . . . 7 (𝑗 = 1 → (log‘(𝐴𝑗)) = (log‘(𝐴‘1)))
2827rspceeqv 3642 . . . . . 6 ((1 ∈ ℕ ∧ (𝐵‘1) = (log‘(𝐴‘1))) → ∃𝑗 ∈ ℕ (𝐵‘1) = (log‘(𝐴𝑗)))
2914, 26, 28mp2an 688 . . . . 5 𝑗 ∈ ℕ (𝐵‘1) = (log‘(𝐴𝑗))
3026, 17eqeltri 2914 . . . . . 6 (𝐵‘1) ∈ ℝ
31 nfcv 2982 . . . . . . . . 9 𝑗(log‘(𝐴𝑛))
32 nfcv 2982 . . . . . . . . . . 11 𝑛𝑗
3321, 32nffv 6679 . . . . . . . . . 10 𝑛(𝐴𝑗)
3419, 33nffv 6679 . . . . . . . . 9 𝑛(log‘(𝐴𝑗))
35 2fveq3 6674 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑗 → (log‘(𝐴𝑛)) = (log‘(𝐴𝑗)))
3631, 34, 35cbvmpt 5164 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (log‘(𝐴𝑛))) = (𝑗 ∈ ℕ ↦ (log‘(𝐴𝑗)))
372, 36eqtri 2849 . . . . . . 7 𝐵 = (𝑗 ∈ ℕ ↦ (log‘(𝐴𝑗)))
3837elrnmpt 5827 . . . . . 6 ((𝐵‘1) ∈ ℝ → ((𝐵‘1) ∈ ran 𝐵 ↔ ∃𝑗 ∈ ℕ (𝐵‘1) = (log‘(𝐴𝑗))))
3930, 38ax-mp 5 . . . . 5 ((𝐵‘1) ∈ ran 𝐵 ↔ ∃𝑗 ∈ ℕ (𝐵‘1) = (log‘(𝐴𝑗)))
4029, 39mpbir 232 . . . 4 (𝐵‘1) ∈ ran 𝐵
4140ne0ii 4307 . . 3 ran 𝐵 ≠ ∅
42 4re 11715 . . . . . . 7 4 ∈ ℝ
43 4ne0 11739 . . . . . . 7 4 ≠ 0
4442, 43rereccli 11399 . . . . . 6 (1 / 4) ∈ ℝ
4530, 44resubcli 10942 . . . . 5 ((𝐵‘1) − (1 / 4)) ∈ ℝ
46 eqid 2826 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / (𝑛 · (𝑛 + 1)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / (𝑛 · (𝑛 + 1))))
476, 2, 46stirlinglem12 42255 . . . . . 6 (𝑗 ∈ ℕ → ((𝐵‘1) − (1 / 4)) ≤ (𝐵𝑗))
4847rgen 3153 . . . . 5 𝑗 ∈ ℕ ((𝐵‘1) − (1 / 4)) ≤ (𝐵𝑗)
49 breq1 5066 . . . . . . 7 (𝑥 = ((𝐵‘1) − (1 / 4)) → (𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ↔ ((𝐵‘1) − (1 / 4)) ≤ (𝐵𝑗)))
5049ralbidv 3202 . . . . . 6 (𝑥 = ((𝐵‘1) − (1 / 4)) → (∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ↔ ∀𝑗 ∈ ℕ ((𝐵‘1) − (1 / 4)) ≤ (𝐵𝑗)))
5150rspcev 3627 . . . . 5 ((((𝐵‘1) − (1 / 4)) ∈ ℝ ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ ((𝐵‘1) − (1 / 4)) ≤ (𝐵𝑗)) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗))
5245, 48, 51mp2an 688 . . . 4 𝑥 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗)
53 simpr 485 . . . . . . . 8 ((∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐵) → 𝑦 ∈ ran 𝐵)
548rgen 3153 . . . . . . . . 9 𝑛 ∈ ℕ (log‘(𝐴𝑛)) ∈ ℝ
552fnmpt 6487 . . . . . . . . 9 (∀𝑛 ∈ ℕ (log‘(𝐴𝑛)) ∈ ℝ → 𝐵 Fn ℕ)
56 fvelrnb 6725 . . . . . . . . 9 (𝐵 Fn ℕ → (𝑦 ∈ ran 𝐵 ↔ ∃𝑗 ∈ ℕ (𝐵𝑗) = 𝑦))
5754, 55, 56mp2b 10 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ ran 𝐵 ↔ ∃𝑗 ∈ ℕ (𝐵𝑗) = 𝑦)
5853, 57sylib 219 . . . . . . 7 ((∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐵) → ∃𝑗 ∈ ℕ (𝐵𝑗) = 𝑦)
59 nfra1 3224 . . . . . . . . 9 𝑗𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗)
60 nfv 1908 . . . . . . . . 9 𝑗 𝑦 ∈ ran 𝐵
6159, 60nfan 1893 . . . . . . . 8 𝑗(∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐵)
62 nfv 1908 . . . . . . . 8 𝑗 𝑥𝑦
63 simp1l 1191 . . . . . . . . . . 11 (((∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐵) ∧ 𝑗 ∈ ℕ ∧ (𝐵𝑗) = 𝑦) → ∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗))
64 simp2 1131 . . . . . . . . . . 11 (((∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐵) ∧ 𝑗 ∈ ℕ ∧ (𝐵𝑗) = 𝑦) → 𝑗 ∈ ℕ)
65 rsp 3210 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) → (𝑗 ∈ ℕ → 𝑥 ≤ (𝐵𝑗)))
6663, 64, 65sylc 65 . . . . . . . . . 10 (((∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐵) ∧ 𝑗 ∈ ℕ ∧ (𝐵𝑗) = 𝑦) → 𝑥 ≤ (𝐵𝑗))
67 simp3 1132 . . . . . . . . . 10 (((∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐵) ∧ 𝑗 ∈ ℕ ∧ (𝐵𝑗) = 𝑦) → (𝐵𝑗) = 𝑦)
6866, 67breqtrd 5089 . . . . . . . . 9 (((∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐵) ∧ 𝑗 ∈ ℕ ∧ (𝐵𝑗) = 𝑦) → 𝑥𝑦)
69683exp 1113 . . . . . . . 8 ((∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐵) → (𝑗 ∈ ℕ → ((𝐵𝑗) = 𝑦𝑥𝑦)))
7061, 62, 69rexlimd 3322 . . . . . . 7 ((∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐵) → (∃𝑗 ∈ ℕ (𝐵𝑗) = 𝑦𝑥𝑦))
7158, 70mpd 15 . . . . . 6 ((∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐵) → 𝑥𝑦)
7271ralrimiva 3187 . . . . 5 (∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) → ∀𝑦 ∈ ran 𝐵 𝑥𝑦)
7372reximi 3248 . . . 4 (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ran 𝐵 𝑥𝑦)
7452, 73ax-mp 5 . . 3 𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ran 𝐵 𝑥𝑦
75 infrecl 11617 . . 3 ((ran 𝐵 ⊆ ℝ ∧ ran 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ ran 𝐵 𝑥𝑦) → inf(ran 𝐵, ℝ, < ) ∈ ℝ)
7613, 41, 74, 75mp3an 1454 . 2 inf(ran 𝐵, ℝ, < ) ∈ ℝ
77 nnuz 12275 . . . 4 ℕ = (ℤ‘1)
78 1zzd 12007 . . . 4 (⊤ → 1 ∈ ℤ)
792, 8fmpti 6874 . . . . 5 𝐵:ℕ⟶ℝ
8079a1i 11 . . . 4 (⊤ → 𝐵:ℕ⟶ℝ)
81 peano2nn 11644 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ ℕ → (𝑗 + 1) ∈ ℕ)
826a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ ℕ → 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)))))
83 simpr 485 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = (𝑗 + 1)) → 𝑛 = (𝑗 + 1))
8483fveq2d 6673 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = (𝑗 + 1)) → (!‘𝑛) = (!‘(𝑗 + 1)))
8583oveq2d 7166 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = (𝑗 + 1)) → (2 · 𝑛) = (2 · (𝑗 + 1)))
8685fveq2d 6673 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = (𝑗 + 1)) → (√‘(2 · 𝑛)) = (√‘(2 · (𝑗 + 1))))
8783oveq1d 7165 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = (𝑗 + 1)) → (𝑛 / e) = ((𝑗 + 1) / e))
8887, 83oveq12d 7168 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = (𝑗 + 1)) → ((𝑛 / e)↑𝑛) = (((𝑗 + 1) / e)↑(𝑗 + 1)))
8986, 88oveq12d 7168 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = (𝑗 + 1)) → ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) = ((√‘(2 · (𝑗 + 1))) · (((𝑗 + 1) / e)↑(𝑗 + 1))))
9084, 89oveq12d 7168 . . . . . . . . . . 11 ((𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = (𝑗 + 1)) → ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) = ((!‘(𝑗 + 1)) / ((√‘(2 · (𝑗 + 1))) · (((𝑗 + 1) / e)↑(𝑗 + 1)))))
9181nnnn0d 11949 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ ℕ → (𝑗 + 1) ∈ ℕ0)
92 faccl 13638 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑗 + 1) ∈ ℕ0 → (!‘(𝑗 + 1)) ∈ ℕ)
93 nncn 11640 . . . . . . . . . . . . 13 ((!‘(𝑗 + 1)) ∈ ℕ → (!‘(𝑗 + 1)) ∈ ℂ)
9491, 92, 933syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ ℕ → (!‘(𝑗 + 1)) ∈ ℂ)
95 2cnd 11709 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑗 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
96 nncn 11640 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑗 ∈ ℕ → 𝑗 ∈ ℂ)
97 1cnd 10630 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑗 ∈ ℕ → 1 ∈ ℂ)
9896, 97addcld 10654 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑗 ∈ ℕ → (𝑗 + 1) ∈ ℂ)
9995, 98mulcld 10655 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 ∈ ℕ → (2 · (𝑗 + 1)) ∈ ℂ)
10099sqrtcld 14792 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ ℕ → (√‘(2 · (𝑗 + 1))) ∈ ℂ)
101 ere 15437 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 e ∈ ℝ
102101recni 10649 . . . . . . . . . . . . . . . 16 e ∈ ℂ
103102a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑗 ∈ ℕ → e ∈ ℂ)
104 0re 10637 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 0 ∈ ℝ
105 epos 15555 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 0 < e
106104, 105gtneii 10746 . . . . . . . . . . . . . . . 16 e ≠ 0
107106a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑗 ∈ ℕ → e ≠ 0)
10898, 103, 107divcld 11410 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 ∈ ℕ → ((𝑗 + 1) / e) ∈ ℂ)
109108, 91expcld 13505 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ ℕ → (((𝑗 + 1) / e)↑(𝑗 + 1)) ∈ ℂ)
110100, 109mulcld 10655 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ ℕ → ((√‘(2 · (𝑗 + 1))) · (((𝑗 + 1) / e)↑(𝑗 + 1))) ∈ ℂ)
111 2rp 12389 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 ∈ ℝ+
112111a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑗 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ+)
113 nnre 11639 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑗 ∈ ℕ → 𝑗 ∈ ℝ)
114104a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑗 ∈ ℕ → 0 ∈ ℝ)
115 1red 10636 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑗 ∈ ℕ → 1 ∈ ℝ)
116 0le1 11157 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 0 ≤ 1
117116a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑗 ∈ ℕ → 0 ≤ 1)
118 nnge1 11659 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑗 ∈ ℕ → 1 ≤ 𝑗)
119114, 115, 113, 117, 118letrd 10791 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑗 ∈ ℕ → 0 ≤ 𝑗)
120113, 119ge0p1rpd 12456 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑗 ∈ ℕ → (𝑗 + 1) ∈ ℝ+)
121112, 120rpmulcld 12442 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑗 ∈ ℕ → (2 · (𝑗 + 1)) ∈ ℝ+)
122121sqrtgt0d 14767 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 ∈ ℕ → 0 < (√‘(2 · (𝑗 + 1))))
123122gt0ne0d 11198 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ ℕ → (√‘(2 · (𝑗 + 1))) ≠ 0)
12481nnne0d 11681 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑗 ∈ ℕ → (𝑗 + 1) ≠ 0)
12598, 103, 124, 107divne0d 11426 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 ∈ ℕ → ((𝑗 + 1) / e) ≠ 0)
126 nnz 11998 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑗 ∈ ℕ → 𝑗 ∈ ℤ)
127126peano2zd 12084 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 ∈ ℕ → (𝑗 + 1) ∈ ℤ)
128108, 125, 127expne0d 13511 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ ℕ → (((𝑗 + 1) / e)↑(𝑗 + 1)) ≠ 0)
129100, 109, 123, 128mulne0d 11286 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ ℕ → ((√‘(2 · (𝑗 + 1))) · (((𝑗 + 1) / e)↑(𝑗 + 1))) ≠ 0)
13094, 110, 129divcld 11410 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ ℕ → ((!‘(𝑗 + 1)) / ((√‘(2 · (𝑗 + 1))) · (((𝑗 + 1) / e)↑(𝑗 + 1)))) ∈ ℂ)
13182, 90, 81, 130fvmptd 6773 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ ℕ → (𝐴‘(𝑗 + 1)) = ((!‘(𝑗 + 1)) / ((√‘(2 · (𝑗 + 1))) · (((𝑗 + 1) / e)↑(𝑗 + 1)))))
132 nnrp 12395 . . . . . . . . . . . 12 ((!‘(𝑗 + 1)) ∈ ℕ → (!‘(𝑗 + 1)) ∈ ℝ+)
13391, 92, 1323syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ ℕ → (!‘(𝑗 + 1)) ∈ ℝ+)
134121rpsqrtcld 14766 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ ℕ → (√‘(2 · (𝑗 + 1))) ∈ ℝ+)
135 epr 15556 . . . . . . . . . . . . . . 15 e ∈ ℝ+
136135a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 ∈ ℕ → e ∈ ℝ+)
137120, 136rpdivcld 12443 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ ℕ → ((𝑗 + 1) / e) ∈ ℝ+)
138137, 127rpexpcld 13603 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ ℕ → (((𝑗 + 1) / e)↑(𝑗 + 1)) ∈ ℝ+)
139134, 138rpmulcld 12442 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ ℕ → ((√‘(2 · (𝑗 + 1))) · (((𝑗 + 1) / e)↑(𝑗 + 1))) ∈ ℝ+)
140133, 139rpdivcld 12443 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ ℕ → ((!‘(𝑗 + 1)) / ((√‘(2 · (𝑗 + 1))) · (((𝑗 + 1) / e)↑(𝑗 + 1)))) ∈ ℝ+)
141131, 140eqeltrd 2918 . . . . . . . . 9 (𝑗 ∈ ℕ → (𝐴‘(𝑗 + 1)) ∈ ℝ+)
142141relogcld 25138 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ ℕ → (log‘(𝐴‘(𝑗 + 1))) ∈ ℝ)
143 nfcv 2982 . . . . . . . . 9 𝑛(𝑗 + 1)
14421, 143nffv 6679 . . . . . . . . . 10 𝑛(𝐴‘(𝑗 + 1))
14519, 144nffv 6679 . . . . . . . . 9 𝑛(log‘(𝐴‘(𝑗 + 1)))
146 2fveq3 6674 . . . . . . . . 9 (𝑛 = (𝑗 + 1) → (log‘(𝐴𝑛)) = (log‘(𝐴‘(𝑗 + 1))))
147143, 145, 146, 2fvmptf 6787 . . . . . . . 8 (((𝑗 + 1) ∈ ℕ ∧ (log‘(𝐴‘(𝑗 + 1))) ∈ ℝ) → (𝐵‘(𝑗 + 1)) = (log‘(𝐴‘(𝑗 + 1))))
14881, 142, 147syl2anc 584 . . . . . . 7 (𝑗 ∈ ℕ → (𝐵‘(𝑗 + 1)) = (log‘(𝐴‘(𝑗 + 1))))
149148, 142eqeltrd 2918 . . . . . 6 (𝑗 ∈ ℕ → (𝐵‘(𝑗 + 1)) ∈ ℝ)
15079ffvelrni 6848 . . . . . 6 (𝑗 ∈ ℕ → (𝐵𝑗) ∈ ℝ)
151 eqid 2826 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ ℕ ↦ ((1 / ((2 · 𝑧) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑗) + 1))↑(2 · 𝑧)))) = (𝑧 ∈ ℕ ↦ ((1 / ((2 · 𝑧) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑗) + 1))↑(2 · 𝑧))))
1526, 2, 151stirlinglem11 42254 . . . . . 6 (𝑗 ∈ ℕ → (𝐵‘(𝑗 + 1)) < (𝐵𝑗))
153149, 150, 152ltled 10782 . . . . 5 (𝑗 ∈ ℕ → (𝐵‘(𝑗 + 1)) ≤ (𝐵𝑗))
154153adantl 482 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (𝐵‘(𝑗 + 1)) ≤ (𝐵𝑗))
15552a1i 11 . . . 4 (⊤ → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ ℕ 𝑥 ≤ (𝐵𝑗))
15677, 78, 80, 154, 155climinf 41771 . . 3 (⊤ → 𝐵 ⇝ inf(ran 𝐵, ℝ, < ))
157156mptru 1537 . 2 𝐵 ⇝ inf(ran 𝐵, ℝ, < )
158 breq2 5067 . . 3 (𝑑 = inf(ran 𝐵, ℝ, < ) → (𝐵𝑑𝐵 ⇝ inf(ran 𝐵, ℝ, < )))
159158rspcev 3627 . 2 ((inf(ran 𝐵, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ 𝐵 ⇝ inf(ran 𝐵, ℝ, < )) → ∃𝑑 ∈ ℝ 𝐵𝑑)
16076, 157, 159mp2an 688 1 𝑑 ∈ ℝ 𝐵𝑑
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   ↔ wb 207   ∧ wa 396   ∧ w3a 1081   = wceq 1530  ⊤wtru 1531   ∈ wcel 2107   ≠ wne 3021  ∀wral 3143  ∃wrex 3144  Vcvv 3500   ⊆ wss 3940  ∅c0 4295   class class class wbr 5063   ↦ cmpt 5143  ran crn 5555   Fn wfn 6349  ⟶wf 6350  ‘cfv 6354  (class class class)co 7150  infcinf 8899  ℂcc 10529  ℝcr 10530  0cc0 10531  1c1 10532   + caddc 10534   · cmul 10536   < clt 10669   ≤ cle 10670   − cmin 10864   / cdiv 11291  ℕcn 11632  2c2 11686  4c4 11688  ℕ0cn0 11891  ℝ+crp 12384  ↑cexp 13424  !cfa 13628  √csqrt 14587   ⇝ cli 14836  eceu 15411  logclog 25070 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2153  ax-12 2169  ax-ext 2798  ax-rep 5187  ax-sep 5200  ax-nul 5207  ax-pow 5263  ax-pr 5326  ax-un 7455  ax-inf2 9098  ax-cnex 10587  ax-resscn 10588  ax-1cn 10589  ax-icn 10590  ax-addcl 10591  ax-addrcl 10592  ax-mulcl 10593  ax-mulrcl 10594  ax-mulcom 10595  ax-addass 10596  ax-mulass 10597  ax-distr 10598  ax-i2m1 10599  ax-1ne0 10600  ax-1rid 10601  ax-rnegex 10602  ax-rrecex 10603  ax-cnre 10604  ax-pre-lttri 10605  ax-pre-lttrn 10606  ax-pre-ltadd 10607  ax-pre-mulgt0 10608  ax-pre-sup 10609  ax-addf 10610  ax-mulf 10611 This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-fal 1543  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2620  df-eu 2652  df-clab 2805  df-cleq 2819  df-clel 2898  df-nfc 2968  df-ne 3022  df-nel 3129  df-ral 3148  df-rex 3149  df-reu 3150  df-rmo 3151  df-rab 3152  df-v 3502  df-sbc 3777  df-csb 3888  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3956  df-pss 3958  df-nul 4296  df-if 4471  df-pw 4544  df-sn 4565  df-pr 4567  df-tp 4569  df-op 4571  df-uni 4838  df-int 4875  df-iun 4919  df-iin 4920  df-br 5064  df-opab 5126  df-mpt 5144  df-tr 5170  df-id 5459  df-eprel 5464  df-po 5473  df-so 5474  df-fr 5513  df-se 5514  df-we 5515  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-res 5566  df-ima 5567  df-pred 6147  df-ord 6193  df-on 6194  df-lim 6195  df-suc 6196  df-iota 6313  df-fun 6356  df-fn 6357  df-f 6358  df-f1 6359  df-fo 6360  df-f1o 6361  df-fv 6362  df-isom 6363  df-riota 7108  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-of 7403  df-om 7574  df-1st 7685  df-2nd 7686  df-supp 7827  df-wrecs 7943  df-recs 8004  df-rdg 8042  df-1o 8098  df-2o 8099  df-oadd 8102  df-er 8284  df-map 8403  df-pm 8404  df-ixp 8456  df-en 8504  df-dom 8505  df-sdom 8506  df-fin 8507  df-fsupp 8828  df-fi 8869  df-sup 8900  df-inf 8901  df-oi 8968  df-card 9362  df-pnf 10671  df-mnf 10672  df-xr 10673  df-ltxr 10674  df-le 10675  df-sub 10866  df-neg 10867  df-div 11292  df-nn 11633  df-2 11694  df-3 11695  df-4 11696  df-5 11697  df-6 11698  df-7 11699  df-8 11700  df-9 11701  df-n0 11892  df-xnn0 11962  df-z 11976  df-dec 12093  df-uz 12238  df-q 12343  df-rp 12385  df-xneg 12502  df-xadd 12503  df-xmul 12504  df-ioo 12737  df-ioc 12738  df-ico 12739  df-icc 12740  df-fz 12888  df-fzo 13029  df-fl 13157  df-mod 13233  df-seq 13365  df-exp 13425  df-fac 13629  df-bc 13658  df-hash 13686  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 18170  df-cntz 18392  df-cmn 18844  df-psmet 20472  df-xmet 20473  df-met 20474  df-bl 20475  df-mopn 20476  df-fbas 20477  df-fg 20478  df-cnfld 20481  df-top 21437  df-topon 21454  df-topsp 21476  df-bases 21489  df-cld 21562  df-ntr 21563  df-cls 21564  df-nei 21641  df-lp 21679  df-perf 21680  df-cn 21770  df-cnp 21771  df-haus 21858  df-cmp 21930  df-tx 22105  df-hmeo 22298  df-fil 22389  df-fm 22481  df-flim 22482  df-flf 22483  df-xms 22864  df-ms 22865  df-tms 22866  df-cncf 23420  df-limc 24398  df-dv 24399  df-ulm 24899  df-log 25072  df-cxp 25073 This theorem is referenced by:  stirlinglem14  42257
 Copyright terms: Public domain W3C validator