Users' Mathboxes 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  cc 10529  cr 10530  0cc0 10531  1c1 10532   + caddc 10534   · cmul 10536   < clt 10669  cle 10670  cmin 10864   / cdiv 11291  cn 11632  2c2 11686  4c4 11688  0cn0 11891  +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