stirlinglem15 - Mathbox for Glauco Siliprandi

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Theorem stirlinglem15 45709

Description: The Stirling's formula is proven using a number of local definitions. The main theorem stirling 45710 will use this final lemma, but it will not expose the local definitions. (Contributed by Glauco Siliprandi, 29-Jun-2017.)

**Hypotheses**
Ref	Expression
stirlinglem15.1	⊢ Ⅎ𝑛𝜑
stirlinglem15.2	⊢ 𝑆 = (𝑛 ∈ ℕ₀ ↦ ((√‘((2 · π) · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)))
stirlinglem15.3	⊢ 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
stirlinglem15.4	⊢ 𝐷 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐴‘(2 · 𝑛)))
stirlinglem15.5	⊢ 𝐸 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)))
stirlinglem15.6	⊢ 𝑉 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((((2↑(4 · 𝑛)) · ((!‘𝑛)↑4)) / ((!‘(2 · 𝑛))↑2)) / ((2 · 𝑛) + 1)))
stirlinglem15.7	⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)))
stirlinglem15.8	⊢ 𝐻 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1))))
stirlinglem15.9	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ⁺)
stirlinglem15.10	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⇝ 𝐶)

**Assertion**
Ref	Expression
stirlinglem15	⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / (𝑆‘𝑛))) ⇝ 1)

Distinct variable group: 𝐶,𝑛 Allowed substitution hints: 𝜑(𝑛) 𝐴(𝑛) 𝐷(𝑛) 𝑆(𝑛) 𝐸(𝑛) 𝐹(𝑛) 𝐻(𝑛) 𝑉(𝑛)

Proof of Theorem stirlinglem15 Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		stirlinglem15.1	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑛𝜑
2		nnnn0 12531	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℕ₀)
3	2	adantl 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑛 ∈ ℕ₀)
4		2cnd 12342	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 2 ∈ ℂ)
5		picn 26487	. . . . . . . . . . 11 ⊢ π ∈ ℂ
6	5	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → π ∈ ℂ)
7	4, 6	mulcld 11284	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (2 · π) ∈ ℂ)
8		nncn 12272	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℂ)
9	8	adantl 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑛 ∈ ℂ)
10	7, 9	mulcld 11284	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((2 · π) · 𝑛) ∈ ℂ)
11	10	sqrtcld 15442	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (√‘((2 · π) · 𝑛)) ∈ ℂ)
12		ere 16091	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ e ∈ ℝ
13	12	recni 11278	. . . . . . . . . . 11 ⊢ e ∈ ℂ
14	13	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → e ∈ ℂ)
15		epos 16209	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 0 < e
16	12, 15	gt0ne0ii 11800	. . . . . . . . . . 11 ⊢ e ≠ 0
17	16	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → e ≠ 0)
18	8, 14, 17	divcld 12041	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 / e) ∈ ℂ)
19	18, 2	expcld 14165	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((𝑛 / e)↑𝑛) ∈ ℂ)
20	19	adantl 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝑛 / e)↑𝑛) ∈ ℂ)
21	11, 20	mulcld 11284	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((√‘((2 · π) · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) ∈ ℂ)
22		stirlinglem15.2	. . . . . . 7 ⊢ 𝑆 = (𝑛 ∈ ℕ₀ ↦ ((√‘((2 · π) · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)))
23	22	fvmpt2 7020	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ₀ ∧ ((√‘((2 · π) · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) ∈ ℂ) → (𝑆‘𝑛) = ((√‘((2 · π) · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)))
24	3, 21, 23	syl2anc 582	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑆‘𝑛) = ((√‘((2 · π) · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)))
25	24	oveq2d 7440	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((!‘𝑛) / (𝑆‘𝑛)) = ((!‘𝑛) / ((√‘((2 · π) · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
26	6	sqrtcld 15442	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (√‘π) ∈ ℂ)
27		2cnd 12342	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
28	27, 8	mulcld 11284	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (2 · 𝑛) ∈ ℂ)
29	28	sqrtcld 15442	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (√‘(2 · 𝑛)) ∈ ℂ)
30	29	adantl 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (√‘(2 · 𝑛)) ∈ ℂ)
31	26, 30, 20	mulassd 11287	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (((√‘π) · (√‘(2 · 𝑛))) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) = ((√‘π) · ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
32		stirlinglem15.7	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)))
33		nfmpt1 5261	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ Ⅎ𝑛(𝑛 ∈ ℕ ↦ (((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)))
34	32, 33	nfcxfr 2890	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ Ⅎ𝑛𝐹
35		stirlinglem15.8	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ 𝐻 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1))))
36		nfmpt1 5261	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ Ⅎ𝑛(𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1))))
37	35, 36	nfcxfr 2890	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ Ⅎ𝑛𝐻
38		stirlinglem15.6	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ 𝑉 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((((2↑(4 · 𝑛)) · ((!‘𝑛)↑4)) / ((!‘(2 · 𝑛))↑2)) / ((2 · 𝑛) + 1)))
39		nfmpt1 5261	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ Ⅎ𝑛(𝑛 ∈ ℕ ↦ ((((2↑(4 · 𝑛)) · ((!‘𝑛)↑4)) / ((!‘(2 · 𝑛))↑2)) / ((2 · 𝑛) + 1)))
40	38, 39	nfcxfr 2890	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ Ⅎ𝑛𝑉
41		nnuz 12917	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ℕ = (ℤ_≥‘1)
42		1zzd 12645	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
43		stirlinglem15.3	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
44		nfmpt1 5261	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ Ⅎ𝑛(𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
45	43, 44	nfcxfr 2890	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ Ⅎ𝑛𝐴
46		stirlinglem15.4	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 𝐷 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐴‘(2 · 𝑛)))
47		nfmpt1 5261	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ Ⅎ𝑛(𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝐴‘(2 · 𝑛)))
48	46, 47	nfcxfr 2890	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ Ⅎ𝑛𝐷
49		faccl 14300	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ₀ → (!‘𝑛) ∈ ℕ)
50	2, 49	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (!‘𝑛) ∈ ℕ)
51	50	nnrpd 13068	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (!‘𝑛) ∈ ℝ⁺)
52		2rp 13033	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ⊢ 2 ∈ ℝ⁺
53	52	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ⁺)
54		nnrp 13039	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ⁺)
55	53, 54	rpmulcld 13086	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (2 · 𝑛) ∈ ℝ⁺)
56	55	rpsqrtcld 15416	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (√‘(2 · 𝑛)) ∈ ℝ⁺)
57		epr 16210	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ⊢ e ∈ ℝ⁺
58	57	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → e ∈ ℝ⁺)
59	54, 58	rpdivcld 13087	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 / e) ∈ ℝ⁺)
60		nnz 12631	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℤ)
61	59, 60	rpexpcld 14264	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((𝑛 / e)↑𝑛) ∈ ℝ⁺)
62	56, 61	rpmulcld 13086	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) ∈ ℝ⁺)
63	51, 62	rpdivcld 13087	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) ∈ ℝ⁺)
64	43, 63	fmpti 7126	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 𝐴:ℕ⟶ℝ⁺
65	64	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → 𝐴:ℕ⟶ℝ⁺)
66		eqid 2726	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝐴‘𝑛)↑4)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝐴‘𝑛)↑4))
67		eqid 2726	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝐷‘𝑛)↑2)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝐷‘𝑛)↑2))
68	64	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝐴:ℕ⟶ℝ⁺)
69		2nn 12337	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ 2 ∈ ℕ
70	69	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 2 ∈ ℕ)
71		id 22	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℕ)
72	70, 71	nnmulcld 12317	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (2 · 𝑛) ∈ ℕ)
73	68, 72	ffvelcdmd 7099	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐴‘(2 · 𝑛)) ∈ ℝ⁺)
74	46	fvmpt2 7020	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ ∧ (𝐴‘(2 · 𝑛)) ∈ ℝ⁺) → (𝐷‘𝑛) = (𝐴‘(2 · 𝑛)))
75	73, 74	mpdan 685	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐷‘𝑛) = (𝐴‘(2 · 𝑛)))
76	75, 73	eqeltrd 2826	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐷‘𝑛) ∈ ℝ⁺)
77	76	adantl 480	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐷‘𝑛) ∈ ℝ⁺)
78		stirlinglem15.9	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ⁺)
79		stirlinglem15.10	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⇝ 𝐶)
80	1, 45, 48, 46, 65, 32, 66, 67, 77, 78, 79	stirlinglem8 45702	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ⇝ (𝐶↑2))
81		nnex 12270	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ℕ ∈ V
82	81	mptex 7240	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((((2↑(4 · 𝑛)) · ((!‘𝑛)↑4)) / ((!‘(2 · 𝑛))↑2)) / ((2 · 𝑛) + 1))) ∈ V
83	38, 82	eqeltri 2822	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ 𝑉 ∈ V
84	83	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → 𝑉 ∈ V)
85		eqid 2726	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 − (1 / ((2 · 𝑛) + 1)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 − (1 / ((2 · 𝑛) + 1))))
86		eqid 2726	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / ((2 · 𝑛) + 1))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / ((2 · 𝑛) + 1)))
87		eqid 2726	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (1 / 𝑛))
88	35, 85, 86, 87	stirlinglem1 45695	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ 𝐻 ⇝ (1 / 2)
89	88	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → 𝐻 ⇝ (1 / 2))
90	50	nncnd 12280	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (!‘𝑛) ∈ ℂ)
91	29, 19	mulcld 11284	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) ∈ ℂ)
92	55	sqrtgt0d 15417	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 0 < (√‘(2 · 𝑛)))
93	92	gt0ne0d 11828	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (√‘(2 · 𝑛)) ≠ 0)
94		nnne0 12298	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ≠ 0)
95	8, 14, 94, 17	divne0d 12057	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 / e) ≠ 0)
96	18, 95, 60	expne0d 14171	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((𝑛 / e)↑𝑛) ≠ 0)
97	29, 19, 93, 96	mulne0d 11916	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) ≠ 0)
98	90, 91, 97	divcld 12041	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) ∈ ℂ)
99	43	fvmpt2 7020	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ ∧ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) ∈ ℂ) → (𝐴‘𝑛) = ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
100	98, 99	mpdan 685	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐴‘𝑛) = ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
101	100, 98	eqeltrd 2826	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐴‘𝑛) ∈ ℂ)
102		4nn0 12543	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ 4 ∈ ℕ₀
103	102	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 4 ∈ ℕ₀)
104	101, 103	expcld 14165	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((𝐴‘𝑛)↑4) ∈ ℂ)
105	76	rpcnd 13072	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐷‘𝑛) ∈ ℂ)
106	105	sqcld 14163	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((𝐷‘𝑛)↑2) ∈ ℂ)
107	76	rpne0d 13075	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐷‘𝑛) ≠ 0)
108		2z 12646	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ 2 ∈ ℤ
109	108	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 2 ∈ ℤ)
110	105, 107, 109	expne0d 14171	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((𝐷‘𝑛)↑2) ≠ 0)
111	104, 106, 110	divcld 12041	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)) ∈ ℂ)
112	32	fvmpt2 7020	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ ∧ (((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)) ∈ ℂ) → (𝐹‘𝑛) = (((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)))
113	111, 112	mpdan 685	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐹‘𝑛) = (((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)))
114	113, 111	eqeltrd 2826	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐹‘𝑛) ∈ ℂ)
115	114	adantl 480	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛) ∈ ℂ)
116	8	sqcld 14163	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛↑2) ∈ ℂ)
117		1cnd 11259	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 1 ∈ ℂ)
118	28, 117	addcld 11283	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((2 · 𝑛) + 1) ∈ ℂ)
119	8, 118	mulcld 11284	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1)) ∈ ℂ)
120	72	nnred 12279	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (2 · 𝑛) ∈ ℝ)
121		1red 11265	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 1 ∈ ℝ)
122	72	nngt0d 12313	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 0 < (2 · 𝑛))
123		0lt1 11786	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ⊢ 0 < 1
124	123	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 0 < 1)
125	120, 121, 122, 124	addgt0d 11839	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 0 < ((2 · 𝑛) + 1))
126	125	gt0ne0d 11828	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((2 · 𝑛) + 1) ≠ 0)
127	8, 118, 94, 126	mulne0d 11916	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1)) ≠ 0)
128	116, 119, 127	divcld 12041	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1))) ∈ ℂ)
129	35	fvmpt2 7020	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ ∧ ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1))) ∈ ℂ) → (𝐻‘𝑛) = ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1))))
130	128, 129	mpdan 685	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐻‘𝑛) = ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1))))
131	130, 128	eqeltrd 2826	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐻‘𝑛) ∈ ℂ)
132	131	adantl 480	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐻‘𝑛) ∈ ℂ)
133	111, 128	mulcld 11284	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)) · ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1)))) ∈ ℂ)
134		stirlinglem15.5	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ 𝐸 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)))
135	43, 46, 134, 38	stirlinglem3 45697	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ 𝑉 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)) · ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1)))))
136	135	fvmpt2 7020	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ ∧ ((((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)) · ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1)))) ∈ ℂ) → (𝑉‘𝑛) = ((((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)) · ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1)))))
137	133, 136	mpdan 685	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝑉‘𝑛) = ((((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)) · ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1)))))
138	113, 130	oveq12d 7442	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((𝐹‘𝑛) · (𝐻‘𝑛)) = ((((𝐴‘𝑛)↑4) / ((𝐷‘𝑛)↑2)) · ((𝑛↑2) / (𝑛 · ((2 · 𝑛) + 1)))))
139	137, 138	eqtr4d 2769	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝑉‘𝑛) = ((𝐹‘𝑛) · (𝐻‘𝑛)))
140	139	adantl 480	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑉‘𝑛) = ((𝐹‘𝑛) · (𝐻‘𝑛)))
141	1, 34, 37, 40, 41, 42, 80, 84, 89, 115, 132, 140	climmulf 45225	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝑉 ⇝ ((𝐶↑2) · (1 / 2)))
142	38	wallispi2 45694	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑉 ⇝ (π / 2)
143		climuni 15554	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑉 ⇝ ((𝐶↑2) · (1 / 2)) ∧ 𝑉 ⇝ (π / 2)) → ((𝐶↑2) · (1 / 2)) = (π / 2))
144	141, 142, 143	sylancl 584	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ((𝐶↑2) · (1 / 2)) = (π / 2))
145	144	oveq1d 7439	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (((𝐶↑2) · (1 / 2)) / (1 / 2)) = ((π / 2) / (1 / 2)))
146	78	rpcnd 13072	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℂ)
147	146	sqcld 14163	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝐶↑2) ∈ ℂ)
148		1cnd 11259	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
149	148	halfcld 12509	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (1 / 2) ∈ ℂ)
150		2cnd 12342	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
151		2pos 12367	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ 0 < 2
152	151	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → 0 < 2)
153	152	gt0ne0d 11828	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 2 ≠ 0)
154	150, 153	recne0d 12035	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (1 / 2) ≠ 0)
155	147, 149, 154	divcan4d 12047	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (((𝐶↑2) · (1 / 2)) / (1 / 2)) = (𝐶↑2))
156	5	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → π ∈ ℂ)
157	123	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → 0 < 1)
158	157	gt0ne0d 11828	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 1 ≠ 0)
159	156, 148, 150, 158, 153	divcan7d 12069	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ((π / 2) / (1 / 2)) = (π / 1))
160	156	div1d 12033	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (π / 1) = π)
161	159, 160	eqtrd 2766	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → ((π / 2) / (1 / 2)) = π)
162	145, 155, 161	3eqtr3d 2774	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐶↑2) = π)
163	162	fveq2d 6905	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (√‘(𝐶↑2)) = (√‘π))
164	78	rprege0d 13077	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐶 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐶))
165		sqrtsq 15274	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐶 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐶) → (√‘(𝐶↑2)) = 𝐶)
166	164, 165	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (√‘(𝐶↑2)) = 𝐶)
167	163, 166	eqtr3d 2768	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (√‘π) = 𝐶)
168	167	adantr 479	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (√‘π) = 𝐶)
169	168	oveq1d 7439	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((√‘π) · ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) = (𝐶 · ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
170	146	adantr 479	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐶 ∈ ℂ)
171	91	adantl 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) ∈ ℂ)
172	170, 171	mulcomd 11285	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐶 · ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) = (((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) · 𝐶))
173	31, 169, 172	3eqtrd 2770	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (((√‘π) · (√‘(2 · 𝑛))) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) = (((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) · 𝐶))
174	173	oveq2d 7440	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((!‘𝑛) / (((√‘π) · (√‘(2 · 𝑛))) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) = ((!‘𝑛) / (((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) · 𝐶)))
175		2re 12338	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 2 ∈ ℝ
176	175	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 2 ∈ ℝ)
177		pire 26486	. . . . . . . . . . 11 ⊢ π ∈ ℝ
178	177	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → π ∈ ℝ)
179	176, 178	remulcld 11294	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (2 · π) ∈ ℝ)
180		0le2 12366	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 0 ≤ 2
181	180	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 0 ≤ 2)
182		0re 11266	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 0 ∈ ℝ
183		pipos 26488	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 0 < π
184	182, 177, 183	ltleii 11387	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 0 ≤ π
185	184	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 0 ≤ π)
186	176, 178, 181, 185	mulge0d 11841	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 0 ≤ (2 · π))
187	3	nn0red 12585	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑛 ∈ ℝ)
188	3	nn0ge0d 12587	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 0 ≤ 𝑛)
189	179, 186, 187, 188	sqrtmuld 15429	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (√‘((2 · π) · 𝑛)) = ((√‘(2 · π)) · (√‘𝑛)))
190	176, 181, 178, 185	sqrtmuld 15429	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (√‘(2 · π)) = ((√‘2) · (√‘π)))
191	190	oveq1d 7439	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((√‘(2 · π)) · (√‘𝑛)) = (((√‘2) · (√‘π)) · (√‘𝑛)))
192	4	sqrtcld 15442	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (√‘2) ∈ ℂ)
193	9	sqrtcld 15442	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (√‘𝑛) ∈ ℂ)
194	192, 26, 193	mulassd 11287	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (((√‘2) · (√‘π)) · (√‘𝑛)) = ((√‘2) · ((√‘π) · (√‘𝑛))))
195	192, 26, 193	mul12d 11473	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((√‘2) · ((√‘π) · (√‘𝑛))) = ((√‘π) · ((√‘2) · (√‘𝑛))))
196	176, 181, 187, 188	sqrtmuld 15429	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (√‘(2 · 𝑛)) = ((√‘2) · (√‘𝑛)))
197	196	eqcomd 2732	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((√‘2) · (√‘𝑛)) = (√‘(2 · 𝑛)))
198	197	oveq2d 7440	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((√‘π) · ((√‘2) · (√‘𝑛))) = ((√‘π) · (√‘(2 · 𝑛))))
199	195, 198	eqtrd 2766	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((√‘2) · ((√‘π) · (√‘𝑛))) = ((√‘π) · (√‘(2 · 𝑛))))
200	191, 194, 199	3eqtrd 2770	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((√‘(2 · π)) · (√‘𝑛)) = ((√‘π) · (√‘(2 · 𝑛))))
201	189, 200	eqtrd 2766	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (√‘((2 · π) · 𝑛)) = ((√‘π) · (√‘(2 · 𝑛))))
202	201	oveq1d 7439	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((√‘((2 · π) · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) = (((√‘π) · (√‘(2 · 𝑛))) · ((𝑛 / e)↑𝑛)))
203	202	oveq2d 7440	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((!‘𝑛) / ((√‘((2 · π) · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) = ((!‘𝑛) / (((√‘π) · (√‘(2 · 𝑛))) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
204	90	adantl 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (!‘𝑛) ∈ ℂ)
205	93	adantl 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (√‘(2 · 𝑛)) ≠ 0)
206	13	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → e ∈ ℂ)
207	16	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → e ≠ 0)
208	9, 206, 207	divcld 12041	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑛 / e) ∈ ℂ)
209	94	adantl 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑛 ≠ 0)
210	9, 206, 209, 207	divne0d 12057	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑛 / e) ≠ 0)
211	60	adantl 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑛 ∈ ℤ)
212	208, 210, 211	expne0d 14171	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝑛 / e)↑𝑛) ≠ 0)
213	30, 20, 205, 212	mulne0d 11916	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) ≠ 0)
214	78	rpne0d 13075	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ≠ 0)
215	214	adantr 479	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐶 ≠ 0)
216	204, 171, 170, 213, 215	divdiv1d 12072	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) / 𝐶) = ((!‘𝑛) / (((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) · 𝐶)))
217	174, 203, 216	3eqtr4d 2776	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((!‘𝑛) / ((√‘((2 · π) · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) = (((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) / 𝐶))
218	98	ancli 547	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (𝑛 ∈ ℕ ∧ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) ∈ ℂ))
219	218	adantl 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑛 ∈ ℕ ∧ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) ∈ ℂ))
220	219, 99	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴‘𝑛) = ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))))
221	220	eqcomd 2732	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) = (𝐴‘𝑛))
222	221	oveq1d 7439	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) / 𝐶) = ((𝐴‘𝑛) / 𝐶))
223	25, 217, 222	3eqtrd 2770	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((!‘𝑛) / (𝑆‘𝑛)) = ((𝐴‘𝑛) / 𝐶))
224	1, 223	mpteq2da 5251	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / (𝑆‘𝑛))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝐴‘𝑛) / 𝐶)))
225	101	adantl 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐴‘𝑛) ∈ ℂ)
226	225, 170, 215	divrec2d 12045	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐴‘𝑛) / 𝐶) = ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑛)))
227	1, 226	mpteq2da 5251	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝐴‘𝑛) / 𝐶)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑛))))
228	146, 214	reccld 12034	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (1 / 𝐶) ∈ ℂ)
229	81	mptex 7240	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑛))) ∈ V
230	229	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑛))) ∈ V)
231	43	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)))))
232		simpr 483	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = 𝑘) → 𝑛 = 𝑘)
233	232	fveq2d 6905	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = 𝑘) → (!‘𝑛) = (!‘𝑘))
234	232	oveq2d 7440	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = 𝑘) → (2 · 𝑛) = (2 · 𝑘))
235	234	fveq2d 6905	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = 𝑘) → (√‘(2 · 𝑛)) = (√‘(2 · 𝑘)))
236	232	oveq1d 7439	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = 𝑘) → (𝑛 / e) = (𝑘 / e))
237	236, 232	oveq12d 7442	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = 𝑘) → ((𝑛 / e)↑𝑛) = ((𝑘 / e)↑𝑘))
238	235, 237	oveq12d 7442	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = 𝑘) → ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛)) = ((√‘(2 · 𝑘)) · ((𝑘 / e)↑𝑘)))
239	233, 238	oveq12d 7442	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑛 = 𝑘) → ((!‘𝑛) / ((√‘(2 · 𝑛)) · ((𝑛 / e)↑𝑛))) = ((!‘𝑘) / ((√‘(2 · 𝑘)) · ((𝑘 / e)↑𝑘))))
240		id 22	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ)
241		nnnn0 12531	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ₀)
242		faccl 14300	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ₀ → (!‘𝑘) ∈ ℕ)
243		nncn 12272	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((!‘𝑘) ∈ ℕ → (!‘𝑘) ∈ ℂ)
244	241, 242, 243	3syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (!‘𝑘) ∈ ℂ)
245		2cnd 12342	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
246		nncn 12272	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℂ)
247	245, 246	mulcld 11284	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (2 · 𝑘) ∈ ℂ)
248	247	sqrtcld 15442	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (√‘(2 · 𝑘)) ∈ ℂ)
249	13	a1i 11	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → e ∈ ℂ)
250	16	a1i 11	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → e ≠ 0)
251	246, 249, 250	divcld 12041	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 / e) ∈ ℂ)
252	251, 241	expcld 14165	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑘 / e)↑𝑘) ∈ ℂ)
253	248, 252	mulcld 11284	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → ((√‘(2 · 𝑘)) · ((𝑘 / e)↑𝑘)) ∈ ℂ)
254	52	a1i 11	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ⁺)
255		nnrp 13039	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℝ⁺)
256	254, 255	rpmulcld 13086	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (2 · 𝑘) ∈ ℝ⁺)
257	256	sqrtgt0d 15417	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 0 < (√‘(2 · 𝑘)))
258	257	gt0ne0d 11828	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (√‘(2 · 𝑘)) ≠ 0)
259		nnne0 12298	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ≠ 0)
260	246, 249, 259, 250	divne0d 12057	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 / e) ≠ 0)
261		nnz 12631	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℤ)
262	251, 260, 261	expne0d 14171	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑘 / e)↑𝑘) ≠ 0)
263	248, 252, 258, 262	mulne0d 11916	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → ((√‘(2 · 𝑘)) · ((𝑘 / e)↑𝑘)) ≠ 0)
264	244, 253, 263	divcld 12041	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → ((!‘𝑘) / ((√‘(2 · 𝑘)) · ((𝑘 / e)↑𝑘))) ∈ ℂ)
265	231, 239, 240, 264	fvmptd 7016	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝐴‘𝑘) = ((!‘𝑘) / ((√‘(2 · 𝑘)) · ((𝑘 / e)↑𝑘))))
266	265, 264	eqeltrd 2826	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝐴‘𝑘) ∈ ℂ)
267	266	adantl 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℂ)
268		nfcv 2892	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑘((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑛))
269		nfcv 2892	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑛1
270		nfcv 2892	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑛 /
271		nfcv 2892	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑛𝐶
272	269, 270, 271	nfov 7454	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑛(1 / 𝐶)
273		nfcv 2892	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑛 ·
274		nfcv 2892	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑛𝑘
275	45, 274	nffv 6911	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑛(𝐴‘𝑘)
276	272, 273, 275	nfov 7454	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑛((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘))
277		fveq2 6901	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝐴‘𝑛) = (𝐴‘𝑘))
278	277	oveq2d 7440	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑛)) = ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘)))
279	268, 276, 278	cbvmpt 5264	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑛))) = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘)))
280	279	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑛))) = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘))))
281	280	fveq1d 6903	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑛)))‘𝑘) = ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘)))‘𝑘))
282		simpr 483	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈ ℕ)
283	146	adantr 479	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐶 ∈ ℂ)
284	214	adantr 479	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝐶 ≠ 0)
285	283, 284	reccld 12034	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (1 / 𝐶) ∈ ℂ)
286	285, 267	mulcld 11284	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘)) ∈ ℂ)
287		eqid 2726	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘))) = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘)))
288	287	fvmpt2 7020	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑘 ∈ ℕ ∧ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘)) ∈ ℂ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘)))‘𝑘) = ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘)))
289	282, 286, 288	syl2anc 582	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘)))‘𝑘) = ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘)))
290	281, 289	eqtrd 2766	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑛)))‘𝑘) = ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑘)))
291	41, 42, 79, 228, 230, 267, 290	climmulc2 15639	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑛))) ⇝ ((1 / 𝐶) · 𝐶))
292	146, 214	recid2d 12037	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((1 / 𝐶) · 𝐶) = 1)
293	291, 292	breqtrd 5179	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((1 / 𝐶) · (𝐴‘𝑛))) ⇝ 1)
294	227, 293	eqbrtrd 5175	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝐴‘𝑛) / 𝐶)) ⇝ 1)
295	224, 294	eqbrtrd 5175	1 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((!‘𝑛) / (𝑆‘𝑛))) ⇝ 1)

Colors of variables: wff setvar class

Syntax hints: → wi 4 ∧ wa 394 = wceq 1534 Ⅎwnf 1778 ∈ wcel 2099 ≠ wne 2930 Vcvv 3462 class class class wbr 5153 ↦ cmpt 5236 ⟶wf 6550 ‘cfv 6554 (class class class)co 7424 ℂcc 11156 ℝcr 11157 0cc0 11158 1c1 11159 + caddc 11161 · cmul 11163 < clt 11298 ≤ cle 11299 − cmin 11494 / cdiv 11921 ℕcn 12264 2c2 12319 4c4 12321 ℕ₀cn0 12524 ℤcz 12610 ℝ⁺crp 13028 ↑cexp 14081 !cfa 14290 √csqrt 15238 ⇝ cli 15486 eceu 16064 πcpi 16068

This theorem was proved from axioms: ax-mp 5 ax-1 6 ax-2 7 ax-3 8 ax-gen 1790 ax-4 1804 ax-5 1906 ax-6 1964 ax-7 2004 ax-8 2101 ax-9 2109 ax-10 2130 ax-11 2147 ax-12 2167 ax-ext 2697 ax-rep 5290 ax-sep 5304 ax-nul 5311 ax-pow 5369 ax-pr 5433 ax-un 7746 ax-inf2 9684 ax-cc 10478 ax-cnex 11214 ax-resscn 11215 ax-1cn 11216 ax-icn 11217 ax-addcl 11218 ax-addrcl 11219 ax-mulcl 11220 ax-mulrcl 11221 ax-mulcom 11222 ax-addass 11223 ax-mulass 11224 ax-distr 11225 ax-i2m1 11226 ax-1ne0 11227 ax-1rid 11228 ax-rnegex 11229 ax-rrecex 11230 ax-cnre 11231 ax-pre-lttri 11232 ax-pre-lttrn 11233 ax-pre-ltadd 11234 ax-pre-mulgt0 11235 ax-pre-sup 11236 ax-addf 11237

This theorem depends on definitions: df-bi 206 df-an 395 df-or 846 df-3or 1085 df-3an 1086 df-tru 1537 df-fal 1547 df-ex 1775 df-nf 1779 df-sb 2061 df-mo 2529 df-eu 2558 df-clab 2704 df-cleq 2718 df-clel 2803 df-nfc 2878 df-ne 2931 df-nel 3037 df-ral 3052 df-rex 3061 df-rmo 3364 df-reu 3365 df-rab 3420 df-v 3464 df-sbc 3777 df-csb 3893 df-dif 3950 df-un 3952 df-in 3954 df-ss 3964 df-pss 3967 df-symdif 4244 df-nul 4326 df-if 4534 df-pw 4609 df-sn 4634 df-pr 4636 df-tp 4638 df-op 4640 df-uni 4914 df-int 4955 df-iun 5003 df-iin 5004 df-disj 5119 df-br 5154 df-opab 5216 df-mpt 5237 df-tr 5271 df-id 5580 df-eprel 5586 df-po 5594 df-so 5595 df-fr 5637 df-se 5638 df-we 5639 df-xp 5688 df-rel 5689 df-cnv 5690 df-co 5691 df-dm 5692 df-rn 5693 df-res 5694 df-ima 5695 df-pred 6312 df-ord 6379 df-on 6380 df-lim 6381 df-suc 6382 df-iota 6506 df-fun 6556 df-fn 6557 df-f 6558 df-f1 6559 df-fo 6560 df-f1o 6561 df-fv 6562 df-isom 6563 df-riota 7380 df-ov 7427 df-oprab 7428 df-mpo 7429 df-of 7690 df-ofr 7691 df-om 7877 df-1st 8003 df-2nd 8004 df-supp 8175 df-frecs 8296 df-wrecs 8327 df-recs 8401 df-rdg 8440 df-1o 8496 df-2o 8497 df-oadd 8500 df-omul 8501 df-er 8734 df-map 8857 df-pm 8858 df-ixp 8927 df-en 8975 df-dom 8976 df-sdom 8977 df-fin 8978 df-fsupp 9406 df-fi 9454 df-sup 9485 df-inf 9486 df-oi 9553 df-dju 9944 df-card 9982 df-acn 9985 df-pnf 11300 df-mnf 11301 df-xr 11302 df-ltxr 11303 df-le 11304 df-sub 11496 df-neg 11497 df-div 11922 df-nn 12265 df-2 12327 df-3 12328 df-4 12329 df-5 12330 df-6 12331 df-7 12332 df-8 12333 df-9 12334 df-n0 12525 df-z 12611 df-dec 12730 df-uz 12875 df-q 12985 df-rp 13029 df-xneg 13146 df-xadd 13147 df-xmul 13148 df-ioo 13382 df-ioc 13383 df-ico 13384 df-icc 13385 df-fz 13539 df-fzo 13682 df-fl 13812 df-mod 13890 df-seq 14022 df-exp 14082 df-fac 14291 df-bc 14320 df-hash 14348 df-shft 15072 df-cj 15104 df-re 15105 df-im 15106 df-sqrt 15240 df-abs 15241 df-limsup 15473 df-clim 15490 df-rlim 15491 df-sum 15691 df-ef 16069 df-e 16070 df-sin 16071 df-cos 16072 df-pi 16074 df-struct 17149 df-sets 17166 df-slot 17184 df-ndx 17196 df-base 17214 df-ress 17243 df-plusg 17279 df-mulr 17280 df-starv 17281 df-sca 17282 df-vsca 17283 df-ip 17284 df-tset 17285 df-ple 17286 df-ds 17288 df-unif 17289 df-hom 17290 df-cco 17291 df-rest 17437 df-topn 17438 df-0g 17456 df-gsum 17457 df-topgen 17458 df-pt 17459 df-prds 17462 df-xrs 17517 df-qtop 17522 df-imas 17523 df-xps 17525 df-mre 17599 df-mrc 17600 df-acs 17602 df-mgm 18633 df-sgrp 18712 df-mnd 18728 df-submnd 18774 df-mulg 19062 df-cntz 19311 df-cmn 19780 df-psmet 21335 df-xmet 21336 df-met 21337 df-bl 21338 df-mopn 21339 df-fbas 21340 df-fg 21341 df-cnfld 21344 df-top 22887 df-topon 22904 df-topsp 22926 df-bases 22940 df-cld 23014 df-ntr 23015 df-cls 23016 df-nei 23093 df-lp 23131 df-perf 23132 df-cn 23222 df-cnp 23223 df-haus 23310 df-cmp 23382 df-tx 23557 df-hmeo 23750 df-fil 23841 df-fm 23933 df-flim 23934 df-flf 23935 df-xms 24317 df-ms 24318 df-tms 24319 df-cncf 24889 df-ovol 25484 df-vol 25485 df-mbf 25639 df-itg1 25640 df-itg2 25641 df-ibl 25642 df-itg 25643 df-0p 25690 df-limc 25886 df-dv 25887

This theorem is referenced by: stirling 45710

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