Step | Hyp | Ref
| Expression |
1 | | nnuz 12630 |
. . . 4
⊢ ℕ =
(ℤ≥‘1) |
2 | | 1zzd 12360 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈
ℤ) |
3 | | 1e0p1 12488 |
. . . . . . . 8
⊢ 1 = (0 +
1) |
4 | 3 | a1i 11 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 = (0 +
1)) |
5 | 4 | seqeq1d 13736 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → seq1( + ,
𝐻) = seq(0 + 1)( + , 𝐻)) |
6 | | nn0uz 12629 |
. . . . . . 7
⊢
ℕ0 = (ℤ≥‘0) |
7 | | 0nn0 12257 |
. . . . . . . 8
⊢ 0 ∈
ℕ0 |
8 | 7 | a1i 11 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ∈
ℕ0) |
9 | | stirlinglem7.3 |
. . . . . . . . 9
⊢ 𝐻 = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ (2
· ((1 / ((2 · 𝑘) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑘) + 1))))) |
10 | | oveq2 7292 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑘 = 𝑗 → (2 · 𝑘) = (2 · 𝑗)) |
11 | 10 | oveq1d 7299 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑘 = 𝑗 → ((2 · 𝑘) + 1) = ((2 · 𝑗) + 1)) |
12 | 11 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑘 = 𝑗 → (1 / ((2 · 𝑘) + 1)) = (1 / ((2 · 𝑗) + 1))) |
13 | 11 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑘 = 𝑗 → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑘) + 1)) = ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑗) + 1))) |
14 | 12, 13 | oveq12d 7302 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑘 = 𝑗 → ((1 / ((2 · 𝑘) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑘) + 1))) = ((1 / ((2 ·
𝑗) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑗) +
1)))) |
15 | 14 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑘 = 𝑗 → (2 · ((1 / ((2 · 𝑘) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑘) + 1)))) = (2
· ((1 / ((2 · 𝑗) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑗) + 1))))) |
16 | | simpr 485 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ 𝑗 ∈
ℕ0) |
17 | | 2cnd 12060 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ 2 ∈ ℂ) |
18 | | 2cnd 12060 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 2 ∈ ℂ) |
19 | | nn0cn 12252 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 𝑗 ∈
ℂ) |
20 | 18, 19 | mulcld 11004 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ (2 · 𝑗)
∈ ℂ) |
21 | | 1cnd 10979 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 1 ∈ ℂ) |
22 | 20, 21 | addcld 11003 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ ((2 · 𝑗) + 1)
∈ ℂ) |
23 | 22 | adantl 482 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ ((2 · 𝑗) + 1)
∈ ℂ) |
24 | | 0red 10987 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 0 ∈ ℝ) |
25 | | 2re 12056 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . 18
⊢ 2 ∈
ℝ |
26 | 25 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 2 ∈ ℝ) |
27 | | nn0re 12251 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 𝑗 ∈
ℝ) |
28 | 26, 27 | remulcld 11014 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ (2 · 𝑗)
∈ ℝ) |
29 | | 1red 10985 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 1 ∈ ℝ) |
30 | | 0le2 12084 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . 18
⊢ 0 ≤
2 |
31 | 30 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 0 ≤ 2) |
32 | | nn0ge0 12267 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 0 ≤ 𝑗) |
33 | 26, 27, 31, 32 | mulge0d 11561 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 0 ≤ (2 · 𝑗)) |
34 | | 0lt1 11506 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ 0 <
1 |
35 | 34 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 0 < 1) |
36 | 28, 29, 33, 35 | addgegt0d 11557 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 0 < ((2 · 𝑗) + 1)) |
37 | 24, 36 | ltned 11120 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑗 ∈ ℕ0
→ 0 ≠ ((2 · 𝑗) + 1)) |
38 | 37 | adantl 482 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ 0 ≠ ((2 · 𝑗) + 1)) |
39 | 38 | necomd 3000 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ ((2 · 𝑗) + 1)
≠ 0) |
40 | 23, 39 | reccld 11753 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ (1 / ((2 · 𝑗)
+ 1)) ∈ ℂ) |
41 | | nncn 11990 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈
ℂ) |
42 | 41 | adantr 481 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ 𝑁 ∈
ℂ) |
43 | 17, 42 | mulcld 11004 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ (2 · 𝑁)
∈ ℂ) |
44 | | 1cnd 10979 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ 1 ∈ ℂ) |
45 | 43, 44 | addcld 11003 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ ((2 · 𝑁) + 1)
∈ ℂ) |
46 | 25 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈
ℝ) |
47 | | nnre 11989 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈
ℝ) |
48 | 46, 47 | remulcld 11014 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· 𝑁) ∈
ℝ) |
49 | | 1red 10985 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈
ℝ) |
50 | 30 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤
2) |
51 | | 0red 10987 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . 18
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ∈
ℝ) |
52 | | nngt0 12013 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . 18
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 <
𝑁) |
53 | 51, 47, 52 | ltled 11132 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤
𝑁) |
54 | 46, 47, 50, 53 | mulge0d 11561 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤ (2
· 𝑁)) |
55 | 34 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 <
1) |
56 | 48, 49, 54, 55 | addgegt0d 11557 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 <
((2 · 𝑁) +
1)) |
57 | 56 | gt0ne0d 11548 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 𝑁) + 1) ≠
0) |
58 | 57 | adantr 481 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ ((2 · 𝑁) + 1)
≠ 0) |
59 | 45, 58 | reccld 11753 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ (1 / ((2 · 𝑁)
+ 1)) ∈ ℂ) |
60 | | 2nn0 12259 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ 2 ∈
ℕ0 |
61 | 60 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ 2 ∈ ℕ0) |
62 | 61, 16 | nn0mulcld 12307 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ (2 · 𝑗)
∈ ℕ0) |
63 | | 1nn0 12258 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ 1 ∈
ℕ0 |
64 | 63 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ 1 ∈ ℕ0) |
65 | 62, 64 | nn0addcld 12306 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ ((2 · 𝑗) + 1)
∈ ℕ0) |
66 | 59, 65 | expcld 13873 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑗) + 1)) ∈ ℂ) |
67 | 40, 66 | mulcld 11004 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ ((1 / ((2 · 𝑗) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑗) + 1))) ∈
ℂ) |
68 | 17, 67 | mulcld 11004 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ (2 · ((1 / ((2 · 𝑗) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑗) + 1)))) ∈
ℂ) |
69 | 9, 15, 16, 68 | fvmptd3 6907 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ (𝐻‘𝑗) = (2 · ((1 / ((2
· 𝑗) + 1)) ·
((1 / ((2 · 𝑁) +
1))↑((2 · 𝑗) +
1))))) |
70 | 69, 68 | eqeltrd 2840 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ0)
→ (𝐻‘𝑗) ∈
ℂ) |
71 | 9 | stirlinglem6 43627 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → seq0( + ,
𝐻) ⇝
(log‘((𝑁 + 1) / 𝑁))) |
72 | 6, 8, 70, 71 | clim2ser 15375 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → seq(0 +
1)( + , 𝐻) ⇝
((log‘((𝑁 + 1) /
𝑁)) − (seq0( + ,
𝐻)‘0))) |
73 | 5, 72 | eqbrtrd 5097 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → seq1( + ,
𝐻) ⇝
((log‘((𝑁 + 1) /
𝑁)) − (seq0( + ,
𝐻)‘0))) |
74 | | 0z 12339 |
. . . . . . . 8
⊢ 0 ∈
ℤ |
75 | | seq1 13743 |
. . . . . . . 8
⊢ (0 ∈
ℤ → (seq0( + , 𝐻)‘0) = (𝐻‘0)) |
76 | 74, 75 | mp1i 13 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (seq0( +
, 𝐻)‘0) = (𝐻‘0)) |
77 | 9 | a1i 11 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝐻 = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ (2
· ((1 / ((2 · 𝑘) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑘) + 1)))))) |
78 | | simpr 485 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 0) → 𝑘 = 0) |
79 | 78 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 0) → (2 · 𝑘) = (2 ·
0)) |
80 | 79 | oveq1d 7299 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 0) → ((2 · 𝑘) + 1) = ((2 · 0) +
1)) |
81 | 80 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 0) → (1 / ((2 ·
𝑘) + 1)) = (1 / ((2
· 0) + 1))) |
82 | 80 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 0) → ((1 / ((2 ·
𝑁) + 1))↑((2 ·
𝑘) + 1)) = ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 0) + 1))) |
83 | 81, 82 | oveq12d 7302 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 0) → ((1 / ((2 ·
𝑘) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑘) + 1))) = ((1 /
((2 · 0) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 0) +
1)))) |
84 | 83 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑘 = 0) → (2 · ((1 /
((2 · 𝑘) + 1))
· ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑘) + 1)))) = (2 · ((1 / ((2 · 0)
+ 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 0) +
1))))) |
85 | | 2cnd 12060 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ∈
ℂ) |
86 | | 0cnd 10977 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ∈
ℂ) |
87 | 85, 86 | mulcld 11004 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· 0) ∈ ℂ) |
88 | | 1cnd 10979 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈
ℂ) |
89 | 87, 88 | addcld 11003 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 0) + 1) ∈ ℂ) |
90 | 85 | mul01d 11183 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· 0) = 0) |
91 | 90 | eqcomd 2745 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 = (2
· 0)) |
92 | 91 | oveq1d 7299 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (0 + 1) =
((2 · 0) + 1)) |
93 | 4, 92 | eqtrd 2779 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 = ((2
· 0) + 1)) |
94 | 55, 93 | breqtrd 5101 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 <
((2 · 0) + 1)) |
95 | 94 | gt0ne0d 11548 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 0) + 1) ≠ 0) |
96 | 89, 95 | reccld 11753 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 / ((2
· 0) + 1)) ∈ ℂ) |
97 | 85, 41 | mulcld 11004 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· 𝑁) ∈
ℂ) |
98 | 97, 88 | addcld 11003 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 𝑁) + 1) ∈
ℂ) |
99 | 98, 57 | reccld 11753 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 / ((2
· 𝑁) + 1)) ∈
ℂ) |
100 | 93, 63 | eqeltrrdi 2849 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 0) + 1) ∈ ℕ0) |
101 | 99, 100 | expcld 13873 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 0) + 1)) ∈ ℂ) |
102 | 96, 101 | mulcld 11004 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 0) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 0) + 1))) ∈
ℂ) |
103 | 85, 102 | mulcld 11004 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· ((1 / ((2 · 0) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 0) +
1)))) ∈ ℂ) |
104 | 77, 84, 8, 103 | fvmptd 6891 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐻‘0) = (2 · ((1 /
((2 · 0) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 0) +
1))))) |
105 | 90 | oveq1d 7299 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 0) + 1) = (0 + 1)) |
106 | 105, 3 | eqtr4di 2797 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 0) + 1) = 1) |
107 | 106 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 / ((2
· 0) + 1)) = (1 / 1)) |
108 | 88 | div1d 11752 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 / 1) =
1) |
109 | 107, 108 | eqtrd 2779 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 / ((2
· 0) + 1)) = 1) |
110 | 106 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 0) + 1)) = ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑1)) |
111 | 99 | exp1d 13868 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑1) =
(1 / ((2 · 𝑁) +
1))) |
112 | 110, 111 | eqtrd 2779 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 0) + 1)) = (1 / ((2 · 𝑁) + 1))) |
113 | 109, 112 | oveq12d 7302 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 0) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 0) + 1))) = (1
· (1 / ((2 · 𝑁) + 1)))) |
114 | 99 | mulid2d 11002 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1
· (1 / ((2 · 𝑁) + 1))) = (1 / ((2 · 𝑁) + 1))) |
115 | 113, 114 | eqtrd 2779 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 / ((2
· 0) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 0) + 1))) = (1 /
((2 · 𝑁) +
1))) |
116 | 115 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· ((1 / ((2 · 0) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 0) +
1)))) = (2 · (1 / ((2 · 𝑁) + 1)))) |
117 | 85, 88, 98, 57 | divassd 11795 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 1) / ((2 · 𝑁) + 1)) = (2 · (1 / ((2 ·
𝑁) + 1)))) |
118 | 85 | mulid1d 11001 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· 1) = 2) |
119 | 118 | oveq1d 7299 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 1) / ((2 · 𝑁) + 1)) = (2 / ((2 · 𝑁) + 1))) |
120 | 116, 117,
119 | 3eqtr2d 2785 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2
· ((1 / ((2 · 0) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 0) +
1)))) = (2 / ((2 · 𝑁) + 1))) |
121 | 76, 104, 120 | 3eqtrd 2783 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (seq0( +
, 𝐻)‘0) = (2 / ((2
· 𝑁) +
1))) |
122 | 121 | oveq2d 7300 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ →
((log‘((𝑁 + 1) /
𝑁)) − (seq0( + ,
𝐻)‘0)) =
((log‘((𝑁 + 1) /
𝑁)) − (2 / ((2
· 𝑁) +
1)))) |
123 | 73, 122 | breqtrd 5101 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → seq1( + ,
𝐻) ⇝
((log‘((𝑁 + 1) /
𝑁)) − (2 / ((2
· 𝑁) +
1)))) |
124 | 88, 97 | addcld 11003 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 + (2
· 𝑁)) ∈
ℂ) |
125 | 124 | halfcld 12227 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 + (2
· 𝑁)) / 2) ∈
ℂ) |
126 | | seqex 13732 |
. . . . 5
⊢ seq1( + ,
𝐾) ∈
V |
127 | 126 | a1i 11 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → seq1( + ,
𝐾) ∈
V) |
128 | | elnnuz 12631 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑗 ∈ ℕ ↔ 𝑗 ∈
(ℤ≥‘1)) |
129 | 128 | biimpi 215 |
. . . . . 6
⊢ (𝑗 ∈ ℕ → 𝑗 ∈
(ℤ≥‘1)) |
130 | 129 | adantl 482 |
. . . . 5
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → 𝑗 ∈
(ℤ≥‘1)) |
131 | | oveq2 7292 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑘 = 𝑛 → (2 · 𝑘) = (2 · 𝑛)) |
132 | 131 | oveq1d 7299 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑘 = 𝑛 → ((2 · 𝑘) + 1) = ((2 · 𝑛) + 1)) |
133 | 132 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑘 = 𝑛 → (1 / ((2 · 𝑘) + 1)) = (1 / ((2 · 𝑛) + 1))) |
134 | 132 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑘 = 𝑛 → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑘) + 1)) = ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1))) |
135 | 133, 134 | oveq12d 7302 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑘 = 𝑛 → ((1 / ((2 · 𝑘) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑘) + 1))) = ((1 / ((2 ·
𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑛) +
1)))) |
136 | 135 | oveq2d 7300 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑘 = 𝑛 → (2 · ((1 / ((2 · 𝑘) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑘) + 1)))) = (2
· ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1))))) |
137 | | elfzuz 13261 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑛 ∈ (1...𝑗) → 𝑛 ∈
(ℤ≥‘1)) |
138 | | elnnuz 12631 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↔ 𝑛 ∈
(ℤ≥‘1)) |
139 | 138 | biimpri 227 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑛 ∈
(ℤ≥‘1) → 𝑛 ∈ ℕ) |
140 | | nnnn0 12249 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈
ℕ0) |
141 | 137, 139,
140 | 3syl 18 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑛 ∈ (1...𝑗) → 𝑛 ∈ ℕ0) |
142 | 141 | adantl 482 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 𝑛 ∈ ℕ0) |
143 | | 2cnd 12060 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 2 ∈ ℂ) |
144 | 142 | nn0cnd 12304 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 𝑛 ∈ ℂ) |
145 | 143, 144 | mulcld 11004 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (2 · 𝑛) ∈ ℂ) |
146 | | 1cnd 10979 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 1 ∈ ℂ) |
147 | 145, 146 | addcld 11003 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · 𝑛) + 1) ∈ ℂ) |
148 | | elfznn 13294 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑛 ∈ (1...𝑗) → 𝑛 ∈ ℕ) |
149 | | 0red 10987 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 0 ∈
ℝ) |
150 | | 1red 10985 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 1 ∈
ℝ) |
151 | 25 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 2 ∈
ℝ) |
152 | | nnre 11989 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈
ℝ) |
153 | 151, 152 | remulcld 11014 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (2
· 𝑛) ∈
ℝ) |
154 | 153, 150 | readdcld 11013 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((2
· 𝑛) + 1) ∈
ℝ) |
155 | 34 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 0 <
1) |
156 | | 2rp 12744 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ 2 ∈
ℝ+ |
157 | 156 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 2 ∈
ℝ+) |
158 | | nnrp 12750 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈
ℝ+) |
159 | 157, 158 | rpmulcld 12797 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (2
· 𝑛) ∈
ℝ+) |
160 | 150, 159 | ltaddrp2d 12815 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 1 <
((2 · 𝑛) +
1)) |
161 | 149, 150,
154, 155, 160 | lttrd 11145 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 0 <
((2 · 𝑛) +
1)) |
162 | 161 | gt0ne0d 11548 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((2
· 𝑛) + 1) ≠
0) |
163 | 148, 162 | syl 17 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑛 ∈ (1...𝑗) → ((2 · 𝑛) + 1) ≠ 0) |
164 | 163 | adantl 482 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · 𝑛) + 1) ≠ 0) |
165 | 147, 164 | reccld 11753 |
. . . . . . . . 9
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / ((2 · 𝑛) + 1)) ∈
ℂ) |
166 | 99 | ad2antrr 723 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 / ((2 · 𝑁) + 1)) ∈ ℂ) |
167 | 60 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 2 ∈
ℕ0) |
168 | 167, 142 | nn0mulcld 12307 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (2 · 𝑛) ∈
ℕ0) |
169 | 63 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 1 ∈
ℕ0) |
170 | 168, 169 | nn0addcld 12306 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · 𝑛) + 1) ∈
ℕ0) |
171 | 166, 170 | expcld 13873 |
. . . . . . . . 9
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1)) ∈
ℂ) |
172 | 165, 171 | mulcld 11004 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑛) + 1))) ∈
ℂ) |
173 | 143, 172 | mulcld 11004 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (2 · ((1 / ((2 ·
𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑛) + 1)))) ∈
ℂ) |
174 | 9, 136, 142, 173 | fvmptd3 6907 |
. . . . . 6
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (𝐻‘𝑛) = (2 · ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑛) +
1))))) |
175 | 174, 173 | eqeltrd 2840 |
. . . . 5
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (𝐻‘𝑛) ∈ ℂ) |
176 | | addcl 10962 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑖 ∈ ℂ) → (𝑛 + 𝑖) ∈ ℂ) |
177 | 176 | adantl 482 |
. . . . 5
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑖 ∈ ℂ)) → (𝑛 + 𝑖) ∈ ℂ) |
178 | 130, 175,
177 | seqcl 13752 |
. . . 4
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (seq1( +
, 𝐻)‘𝑗) ∈
ℂ) |
179 | | 1cnd 10979 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑖 ∈ ℂ)) → 1
∈ ℂ) |
180 | | 2cnd 12060 |
. . . . . . . . 9
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑖 ∈ ℂ)) → 2
∈ ℂ) |
181 | 41 | ad2antrr 723 |
. . . . . . . . 9
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑖 ∈ ℂ)) → 𝑁 ∈
ℂ) |
182 | 180, 181 | mulcld 11004 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑖 ∈ ℂ)) → (2
· 𝑁) ∈
ℂ) |
183 | 179, 182 | addcld 11003 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑖 ∈ ℂ)) → (1 + (2
· 𝑁)) ∈
ℂ) |
184 | 183 | halfcld 12227 |
. . . . . 6
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑖 ∈ ℂ)) → ((1 +
(2 · 𝑁)) / 2) ∈
ℂ) |
185 | | simprl 768 |
. . . . . 6
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑖 ∈ ℂ)) → 𝑛 ∈
ℂ) |
186 | | simprr 770 |
. . . . . 6
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑖 ∈ ℂ)) → 𝑖 ∈
ℂ) |
187 | 184, 185,
186 | adddid 11008 |
. . . . 5
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ (𝑛 ∈ ℂ ∧ 𝑖 ∈ ℂ)) → (((1 +
(2 · 𝑁)) / 2)
· (𝑛 + 𝑖)) = ((((1 + (2 · 𝑁)) / 2) · 𝑛) + (((1 + (2 · 𝑁)) / 2) · 𝑖))) |
188 | | stirlinglem7.2 |
. . . . . . 7
⊢ 𝐾 = (𝑘 ∈ ℕ ↦ ((1 / ((2 ·
𝑘) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑘)))) |
189 | 131 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑘 = 𝑛 → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑘)) = ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛))) |
190 | 133, 189 | oveq12d 7302 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑘 = 𝑛 → ((1 / ((2 · 𝑘) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑘))) = ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑛)))) |
191 | 148 | adantl 482 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 𝑛 ∈ ℕ) |
192 | 166, 168 | expcld 13873 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛)) ∈
ℂ) |
193 | 165, 192 | mulcld 11004 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑛))) ∈
ℂ) |
194 | 188, 190,
191, 193 | fvmptd3 6907 |
. . . . . 6
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (𝐾‘𝑛) = ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛)))) |
195 | 124 | ad2antrr 723 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 + (2 · 𝑁)) ∈ ℂ) |
196 | | 2ne0 12086 |
. . . . . . . . 9
⊢ 2 ≠
0 |
197 | 196 | a1i 11 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 2 ≠ 0) |
198 | 195, 143,
173, 197 | div32d 11783 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((1 + (2 · 𝑁)) / 2) · (2 · ((1
/ ((2 · 𝑛) + 1))
· ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1))))) = ((1 + (2 · 𝑁)) · ((2 · ((1 /
((2 · 𝑛) + 1))
· ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1)))) / 2))) |
199 | 172, 143,
197 | divcan3d 11765 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · ((1 / ((2 ·
𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑛) + 1)))) / 2) =
((1 / ((2 · 𝑛) + 1))
· ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1)))) |
200 | 199 | oveq2d 7300 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 + (2 · 𝑁)) · ((2 · ((1 / ((2 ·
𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑛) + 1)))) / 2)) =
((1 + (2 · 𝑁))
· ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1))))) |
201 | 195, 165,
171 | mul12d 11193 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 + (2 · 𝑁)) · ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑛) + 1)))) = ((1 /
((2 · 𝑛) + 1))
· ((1 + (2 · 𝑁)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1))))) |
202 | 98 | ad2antrr 723 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℂ) |
203 | 57 | ad2antrr 723 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · 𝑁) + 1) ≠ 0) |
204 | 170 | nn0zd 12433 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((2 · 𝑛) + 1) ∈ ℤ) |
205 | 202, 203,
204 | exprecd 13881 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1)) = (1 / (((2 ·
𝑁) + 1)↑((2 ·
𝑛) + 1)))) |
206 | 205 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 + (2 · 𝑁)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1))) = ((1 + (2 ·
𝑁)) · (1 / (((2
· 𝑁) + 1)↑((2
· 𝑛) +
1))))) |
207 | 202, 170 | expcld 13873 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((2 · 𝑁) + 1)↑((2 · 𝑛) + 1)) ∈ ℂ) |
208 | 202, 203,
204 | expne0d 13879 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((2 · 𝑁) + 1)↑((2 · 𝑛) + 1)) ≠ 0) |
209 | 195, 207,
208 | divrecd 11763 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 + (2 · 𝑁)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑((2 · 𝑛) + 1))) = ((1 + (2 · 𝑁)) · (1 / (((2 ·
𝑁) + 1)↑((2 ·
𝑛) +
1))))) |
210 | 41 | ad2antrr 723 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 𝑁 ∈ ℂ) |
211 | 143, 210 | mulcld 11004 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (2 · 𝑁) ∈ ℂ) |
212 | 146, 211 | addcomd 11186 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1 + (2 · 𝑁)) = ((2 · 𝑁) + 1)) |
213 | 202, 168 | expcld 13873 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛)) ∈ ℂ) |
214 | 213, 202 | mulcomd 11005 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛)) · ((2 · 𝑁) + 1)) = (((2 · 𝑁) + 1) · (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛)))) |
215 | 212, 214 | oveq12d 7302 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 + (2 · 𝑁)) / ((((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛)) · ((2 · 𝑁) + 1))) = (((2 · 𝑁) + 1) / (((2 · 𝑁) + 1) · (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛))))) |
216 | 202, 168 | expp1d 13874 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((2 · 𝑁) + 1)↑((2 · 𝑛) + 1)) = ((((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛)) · ((2 · 𝑁) + 1))) |
217 | 216 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 + (2 · 𝑁)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑((2 · 𝑛) + 1))) = ((1 + (2 · 𝑁)) / ((((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛)) · ((2 · 𝑁) + 1)))) |
218 | | 2z 12361 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ 2 ∈
ℤ |
219 | 218 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 2 ∈ ℤ) |
220 | 142 | nn0zd 12433 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → 𝑛 ∈ ℤ) |
221 | 219, 220 | zmulcld 12441 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (2 · 𝑛) ∈ ℤ) |
222 | 202, 203,
221 | expne0d 13879 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛)) ≠ 0) |
223 | 202, 202,
213, 203, 222 | divdiv1d 11791 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((((2 · 𝑁) + 1) / ((2 · 𝑁) + 1)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛))) = (((2 · 𝑁) + 1) / (((2 · 𝑁) + 1) · (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛))))) |
224 | 215, 217,
223 | 3eqtr4d 2789 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 + (2 · 𝑁)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑((2 · 𝑛) + 1))) = ((((2 · 𝑁) + 1) / ((2 · 𝑁) + 1)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛)))) |
225 | 206, 209,
224 | 3eqtr2d 2785 |
. . . . . . . . 9
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 + (2 · 𝑁)) · ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1))) = ((((2 · 𝑁) + 1) / ((2 · 𝑁) + 1)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛)))) |
226 | 225 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 + (2
· 𝑁)) · ((1 /
((2 · 𝑁) +
1))↑((2 · 𝑛) +
1)))) = ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((((2 · 𝑁) + 1) / ((2 · 𝑁) + 1)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛))))) |
227 | 202, 203 | dividd 11758 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((2 · 𝑁) + 1) / ((2 · 𝑁) + 1)) = 1) |
228 | | 1exp 13821 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((2
· 𝑛) ∈ ℤ
→ (1↑(2 · 𝑛)) = 1) |
229 | 221, 228 | syl 17 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (1↑(2 · 𝑛)) = 1) |
230 | 227, 229 | eqtr4d 2782 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((2 · 𝑁) + 1) / ((2 · 𝑁) + 1)) = (1↑(2 · 𝑛))) |
231 | 230 | oveq1d 7299 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((((2 · 𝑁) + 1) / ((2 · 𝑁) + 1)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛))) = ((1↑(2 · 𝑛)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛)))) |
232 | 146, 202,
203, 168 | expdivd 13887 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛)) = ((1↑(2 · 𝑛)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛)))) |
233 | 231, 232 | eqtr4d 2782 |
. . . . . . . . 9
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((((2 · 𝑁) + 1) / ((2 · 𝑁) + 1)) / (((2 · 𝑁) + 1)↑(2 · 𝑛))) = ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛))) |
234 | 233 | oveq2d 7300 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((((2 ·
𝑁) + 1) / ((2 ·
𝑁) + 1)) / (((2 ·
𝑁) + 1)↑(2 ·
𝑛)))) = ((1 / ((2 ·
𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑛)))) |
235 | 201, 226,
234 | 3eqtrd 2783 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → ((1 + (2 · 𝑁)) · ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑛) + 1)))) = ((1 /
((2 · 𝑛) + 1))
· ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑(2 · 𝑛)))) |
236 | 198, 200,
235 | 3eqtrd 2783 |
. . . . . 6
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((1 + (2 · 𝑁)) / 2) · (2 · ((1
/ ((2 · 𝑛) + 1))
· ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1))))) = ((1 / ((2 · 𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑(2
· 𝑛)))) |
237 | 174 | eqcomd 2745 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (2 · ((1 / ((2 ·
𝑛) + 1)) · ((1 / ((2
· 𝑁) + 1))↑((2
· 𝑛) + 1)))) =
(𝐻‘𝑛)) |
238 | 237 | oveq2d 7300 |
. . . . . 6
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (((1 + (2 · 𝑁)) / 2) · (2 · ((1
/ ((2 · 𝑛) + 1))
· ((1 / ((2 · 𝑁) + 1))↑((2 · 𝑛) + 1))))) = (((1 + (2 · 𝑁)) / 2) · (𝐻‘𝑛))) |
239 | 194, 236,
238 | 3eqtr2d 2785 |
. . . . 5
⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ (1...𝑗)) → (𝐾‘𝑛) = (((1 + (2 · 𝑁)) / 2) · (𝐻‘𝑛))) |
240 | 177, 187,
130, 175, 239 | seqdistr 13783 |
. . . 4
⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (seq1( +
, 𝐾)‘𝑗) = (((1 + (2 · 𝑁)) / 2) · (seq1( + ,
𝐻)‘𝑗))) |
241 | 1, 2, 123, 125, 127, 178, 240 | climmulc2 15355 |
. . 3
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → seq1( + ,
𝐾) ⇝ (((1 + (2
· 𝑁)) / 2) ·
((log‘((𝑁 + 1) /
𝑁)) − (2 / ((2
· 𝑁) +
1))))) |
242 | 88, 97 | addcomd 11186 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (1 + (2
· 𝑁)) = ((2 ·
𝑁) + 1)) |
243 | 242 | oveq1d 7299 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((1 + (2
· 𝑁)) / 2) = (((2
· 𝑁) + 1) /
2)) |
244 | 243 | oveq1d 7299 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((1 + (2
· 𝑁)) / 2) ·
((log‘((𝑁 + 1) /
𝑁)) − (2 / ((2
· 𝑁) + 1)))) = ((((2
· 𝑁) + 1) / 2)
· ((log‘((𝑁 +
1) / 𝑁)) − (2 / ((2
· 𝑁) +
1))))) |
245 | 243, 125 | eqeltrrd 2841 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((2
· 𝑁) + 1) / 2)
∈ ℂ) |
246 | 41, 88 | addcld 11003 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 + 1) ∈
ℂ) |
247 | | nnne0 12016 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≠ 0) |
248 | 246, 41, 247 | divcld 11760 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 + 1) / 𝑁) ∈ ℂ) |
249 | 47, 49 | readdcld 11013 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 + 1) ∈
ℝ) |
250 | 47 | ltp1d 11914 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 < (𝑁 + 1)) |
251 | 51, 47, 249, 52, 250 | lttrd 11145 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 <
(𝑁 + 1)) |
252 | 251 | gt0ne0d 11548 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 + 1) ≠ 0) |
253 | 246, 41, 252, 247 | divne0d 11776 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 + 1) / 𝑁) ≠ 0) |
254 | 248, 253 | logcld 25735 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ →
(log‘((𝑁 + 1) / 𝑁)) ∈
ℂ) |
255 | 85, 98, 57 | divcld 11760 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (2 / ((2
· 𝑁) + 1)) ∈
ℂ) |
256 | 245, 254,
255 | subdid 11440 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((((2
· 𝑁) + 1) / 2)
· ((log‘((𝑁 +
1) / 𝑁)) − (2 / ((2
· 𝑁) + 1)))) =
(((((2 · 𝑁) + 1) /
2) · (log‘((𝑁
+ 1) / 𝑁))) − ((((2
· 𝑁) + 1) / 2)
· (2 / ((2 · 𝑁) + 1))))) |
257 | 97, 88 | addcomd 11186 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((2
· 𝑁) + 1) = (1 + (2
· 𝑁))) |
258 | 257 | oveq1d 7299 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((2
· 𝑁) + 1) / 2) = ((1
+ (2 · 𝑁)) /
2)) |
259 | 258 | oveq1d 7299 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((((2
· 𝑁) + 1) / 2)
· (log‘((𝑁 +
1) / 𝑁))) = (((1 + (2
· 𝑁)) / 2) ·
(log‘((𝑁 + 1) / 𝑁)))) |
260 | 196 | a1i 11 |
. . . . . 6
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 2 ≠
0) |
261 | 98, 85, 57, 260 | divcan6d 11779 |
. . . . 5
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((((2
· 𝑁) + 1) / 2)
· (2 / ((2 · 𝑁) + 1))) = 1) |
262 | 259, 261 | oveq12d 7302 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((((2
· 𝑁) + 1) / 2)
· (log‘((𝑁 +
1) / 𝑁))) − ((((2
· 𝑁) + 1) / 2)
· (2 / ((2 · 𝑁) + 1)))) = ((((1 + (2 · 𝑁)) / 2) ·
(log‘((𝑁 + 1) / 𝑁))) − 1)) |
263 | 244, 256,
262 | 3eqtrd 2783 |
. . 3
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((1 + (2
· 𝑁)) / 2) ·
((log‘((𝑁 + 1) /
𝑁)) − (2 / ((2
· 𝑁) + 1)))) = ((((1
+ (2 · 𝑁)) / 2)
· (log‘((𝑁 +
1) / 𝑁))) −
1)) |
264 | 241, 263 | breqtrd 5101 |
. 2
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → seq1( + ,
𝐾) ⇝ ((((1 + (2
· 𝑁)) / 2) ·
(log‘((𝑁 + 1) / 𝑁))) − 1)) |
265 | | stirlinglem7.1 |
. . 3
⊢ 𝐽 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((((1 + (2 ·
𝑛)) / 2) ·
(log‘((𝑛 + 1) / 𝑛))) − 1)) |
266 | | oveq2 7292 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑛 = 𝑁 → (2 · 𝑛) = (2 · 𝑁)) |
267 | 266 | oveq2d 7300 |
. . . . . 6
⊢ (𝑛 = 𝑁 → (1 + (2 · 𝑛)) = (1 + (2 · 𝑁))) |
268 | 267 | oveq1d 7299 |
. . . . 5
⊢ (𝑛 = 𝑁 → ((1 + (2 · 𝑛)) / 2) = ((1 + (2 · 𝑁)) / 2)) |
269 | | oveq1 7291 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝑛 + 1) = (𝑁 + 1)) |
270 | | id 22 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑛 = 𝑁 → 𝑛 = 𝑁) |
271 | 269, 270 | oveq12d 7302 |
. . . . . 6
⊢ (𝑛 = 𝑁 → ((𝑛 + 1) / 𝑛) = ((𝑁 + 1) / 𝑁)) |
272 | 271 | fveq2d 6787 |
. . . . 5
⊢ (𝑛 = 𝑁 → (log‘((𝑛 + 1) / 𝑛)) = (log‘((𝑁 + 1) / 𝑁))) |
273 | 268, 272 | oveq12d 7302 |
. . . 4
⊢ (𝑛 = 𝑁 → (((1 + (2 · 𝑛)) / 2) ·
(log‘((𝑛 + 1) / 𝑛))) = (((1 + (2 · 𝑁)) / 2) ·
(log‘((𝑁 + 1) / 𝑁)))) |
274 | 273 | oveq1d 7299 |
. . 3
⊢ (𝑛 = 𝑁 → ((((1 + (2 · 𝑛)) / 2) ·
(log‘((𝑛 + 1) / 𝑛))) − 1) = ((((1 + (2
· 𝑁)) / 2) ·
(log‘((𝑁 + 1) / 𝑁))) − 1)) |
275 | | id 22 |
. . 3
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈
ℕ) |
276 | 125, 254 | mulcld 11004 |
. . . 4
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((1 + (2
· 𝑁)) / 2) ·
(log‘((𝑁 + 1) / 𝑁))) ∈
ℂ) |
277 | 276, 88 | subcld 11341 |
. . 3
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((((1 +
(2 · 𝑁)) / 2)
· (log‘((𝑁 +
1) / 𝑁))) − 1) ∈
ℂ) |
278 | 265, 274,
275, 277 | fvmptd3 6907 |
. 2
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐽‘𝑁) = ((((1 + (2 · 𝑁)) / 2) · (log‘((𝑁 + 1) / 𝑁))) − 1)) |
279 | 264, 278 | breqtrrd 5103 |
1
⊢ (𝑁 ∈ ℕ → seq1( + ,
𝐾) ⇝ (𝐽‘𝑁)) |