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Theorem dchrvmasumiflem1

Description: Lemma for dchrvmasumif . (Contributed by Mario Carneiro, 5-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses rpvmasum.z Z=/N
rpvmasum.l L=ℤRHomZ
rpvmasum.a φN
rpvmasum.g G=DChrN
rpvmasum.d D=BaseG
rpvmasum.1 1˙=0G
dchrisum.b φXD
dchrisum.n1 φX1˙
dchrvmasumif.f F=aXLaa
dchrvmasumif.c φC0+∞
dchrvmasumif.s φseq1+FS
dchrvmasumif.1 φy1+∞seq1+FySCy
dchrvmasumif.g K=aXLalogaa
dchrvmasumif.e φE0+∞
dchrvmasumif.t φseq1+KT
dchrvmasumif.2 φy3+∞seq1+KyTElogyy
Assertion dchrvmasumiflem1 φx+d=1xXLdμddk=1xdXLklogifS=0xdkkifS=00T𝑂1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rpvmasum.z Z=/N
2 rpvmasum.l L=ℤRHomZ
3 rpvmasum.a φN
4 rpvmasum.g G=DChrN
5 rpvmasum.d D=BaseG
6 rpvmasum.1 1˙=0G
7 dchrisum.b φXD
8 dchrisum.n1 φX1˙
9 dchrvmasumif.f F=aXLaa
10 dchrvmasumif.c φC0+∞
11 dchrvmasumif.s φseq1+FS
12 dchrvmasumif.1 φy1+∞seq1+FySCy
13 dchrvmasumif.g K=aXLalogaa
14 dchrvmasumif.e φE0+∞
15 dchrvmasumif.t φseq1+KT
16 dchrvmasumif.2 φy3+∞seq1+KyTElogyy
17 fzfid φm+1mFin
18 simpl φm+φ
19 elfznn k1mk
20 7 adantr φkXD
21 nnz kk
22 21 adantl φkk
23 4 1 5 2 20 22 dchrzrhcl φkXLk
24 18 19 23 syl2an φm+k1mXLk
25 simpr φm+m+
26 19 nnrpd k1mk+
27 ifcl m+k+ifS=0mk+
28 25 26 27 syl2an φm+k1mifS=0mk+
29 28 relogcld φm+k1mlogifS=0mk
30 19 adantl φm+k1mk
31 29 30 nndivred φm+k1mlogifS=0mkk
32 31 recnd φm+k1mlogifS=0mkk
33 24 32 mulcld φm+k1mXLklogifS=0mkk
34 17 33 fsumcl φm+k=1mXLklogifS=0mkk
35 fveq2 m=xdm=xd
36 35 oveq2d m=xd1m=1xd
37 ifeq1 m=xdifS=0mk=ifS=0xdk
38 37 fveq2d m=xdlogifS=0mk=logifS=0xdk
39 38 oveq1d m=xdlogifS=0mkk=logifS=0xdkk
40 39 oveq2d m=xdXLklogifS=0mkk=XLklogifS=0xdkk
41 40 adantr m=xdk1xdXLklogifS=0mkk=XLklogifS=0xdkk
42 36 41 sumeq12rdv m=xdk=1mXLklogifS=0mkk=k=1xdXLklogifS=0xdkk
43 10 14 ifcld φifS=0CE0+∞
44 0cn 0
45 climcl seq1+KTT
46 15 45 syl φT
47 ifcl 0TifS=00T
48 44 46 47 sylancr φifS=00T
49 nnuz =1
50 1zzd φ1
51 nncn kk
52 51 adantl φkk
53 nnne0 kk0
54 53 adantl φkk0
55 23 52 54 divcld φkXLkk
56 2fveq3 a=kXLa=XLk
57 id a=ka=k
58 56 57 oveq12d a=kXLaa=XLkk
59 58 cbvmptv aXLaa=kXLkk
60 9 59 eqtri F=kXLkk
61 55 60 fmptd φF:
62 ffvelcdm F:kFk
63 61 62 sylan φkFk
64 49 50 63 serf φseq1+F:
65 64 ad2antrr φm3+∞S=0seq1+F:
66 3re 3
67 elicopnf 3m3+∞m3m
68 66 67 mp1i φm3+∞m3m
69 68 simprbda φm3+∞m
70 1red φm3+∞1
71 66 a1i φm3+∞3
72 1le3 13
73 72 a1i φm3+∞13
74 68 simplbda φm3+∞3m
75 70 71 69 73 74 letrd φm3+∞1m
76 flge1nn m1mm
77 69 75 76 syl2anc φm3+∞m
78 77 adantr φm3+∞S=0m
79 65 78 ffvelcdmd φm3+∞S=0seq1+Fm
80 79 abscld φm3+∞S=0seq1+Fm
81 simpl φm3+∞φ
82 0red φm3+∞0
83 3pos 0<3
84 83 a1i φm3+∞0<3
85 82 71 69 84 74 ltletrd φm3+∞0<m
86 69 85 elrpd φm3+∞m+
87 81 86 jca φm3+∞φm+
88 elrege0 C0+∞C0C
89 88 simplbi C0+∞C
90 10 89 syl φC
91 rerpdivcl Cm+Cm
92 90 91 sylan φm+Cm
93 87 92 syl φm3+∞Cm
94 93 adantr φm3+∞S=0Cm
95 86 relogcld φm3+∞logm
96 69 75 logge0d φm3+∞0logm
97 95 96 jca φm3+∞logm0logm
98 97 adantr φm3+∞S=0logm0logm
99 oveq2 S=0seq1+FmS=seq1+Fm0
100 64 adantr φm3+∞seq1+F:
101 100 77 ffvelcdmd φm3+∞seq1+Fm
102 101 subid1d φm3+∞seq1+Fm0=seq1+Fm
103 99 102 sylan9eqr φm3+∞S=0seq1+FmS=seq1+Fm
104 103 fveq2d φm3+∞S=0seq1+FmS=seq1+Fm
105 2fveq3 y=mseq1+Fy=seq1+Fm
106 105 fvoveq1d y=mseq1+FyS=seq1+FmS
107 oveq2 y=mCy=Cm
108 106 107 breq12d y=mseq1+FySCyseq1+FmSCm
109 12 adantr φm3+∞y1+∞seq1+FySCy
110 1re 1
111 elicopnf 1m1+∞m1m
112 110 111 ax-mp m1+∞m1m
113 69 75 112 sylanbrc φm3+∞m1+∞
114 108 109 113 rspcdva φm3+∞seq1+FmSCm
115 114 adantr φm3+∞S=0seq1+FmSCm
116 104 115 eqbrtrrd φm3+∞S=0seq1+FmCm
117 lemul2a seq1+FmCmlogm0logmseq1+FmCmlogmseq1+FmlogmCm
118 80 94 98 116 117 syl31anc φm3+∞S=0logmseq1+FmlogmCm
119 iftrue S=0ifS=0mk=m
120 119 fveq2d S=0logifS=0mk=logm
121 120 oveq1d S=0logifS=0mkk=logmk
122 121 ad2antlr φm+S=0k1mlogifS=0mkk=logmk
123 122 oveq2d φm+S=0k1mXLklogifS=0mkk=XLklogmk
124 24 adantlr φm+S=0k1mXLk
125 relogcl m+logm
126 125 adantl φm+logm
127 126 recnd φm+logm
128 127 ad2antrr φm+S=0k1mlogm
129 19 adantl φm+S=0k1mk
130 129 nncnd φm+S=0k1mk
131 129 nnne0d φm+S=0k1mk0
132 124 128 130 131 div12d φm+S=0k1mXLklogmk=logmXLkk
133 123 132 eqtrd φm+S=0k1mXLklogifS=0mkk=logmXLkk
134 133 sumeq2dv φm+S=0k=1mXLklogifS=0mkk=k=1mlogmXLkk
135 iftrue S=0ifS=00T=0
136 135 oveq2d S=0k=1mXLklogifS=0mkkifS=00T=k=1mXLklogifS=0mkk0
137 34 subid1d φm+k=1mXLklogifS=0mkk0=k=1mXLklogifS=0mkk
138 136 137 sylan9eqr φm+S=0k=1mXLklogifS=0mkkifS=00T=k=1mXLklogifS=0mkk
139 ovex XLkkV
140 58 9 139 fvmpt kFk=XLkk
141 30 140 syl φm+k1mFk=XLkk
142 61 adantr φm+F:
143 142 19 62 syl2an φm+k1mFk
144 141 143 eqeltrrd φm+k1mXLkk
145 17 127 144 fsummulc2 φm+logmk=1mXLkk=k=1mlogmXLkk
146 145 adantr φm+S=0logmk=1mXLkk=k=1mlogmXLkk
147 134 138 146 3eqtr4d φm+S=0k=1mXLklogifS=0mkkifS=00T=logmk=1mXLkk
148 87 147 sylan φm3+∞S=0k=1mXLklogifS=0mkkifS=00T=logmk=1mXLkk
149 87 141 sylan φm3+∞k1mFk=XLkk
150 77 49 eleqtrdi φm3+∞m1
151 81 19 55 syl2an φm3+∞k1mXLkk
152 149 150 151 fsumser φm3+∞k=1mXLkk=seq1+Fm
153 152 adantr φm3+∞S=0k=1mXLkk=seq1+Fm
154 153 oveq2d φm3+∞S=0logmk=1mXLkk=logmseq1+Fm
155 148 154 eqtrd φm3+∞S=0k=1mXLklogifS=0mkkifS=00T=logmseq1+Fm
156 155 fveq2d φm3+∞S=0k=1mXLklogifS=0mkkifS=00T=logmseq1+Fm
157 125 ad2antlr φm+S=0logm
158 157 recnd φm+S=0logm
159 87 158 sylan φm3+∞S=0logm
160 159 79 absmuld φm3+∞S=0logmseq1+Fm=logmseq1+Fm
161 95 96 absidd φm3+∞logm=logm
162 161 oveq1d φm3+∞logmseq1+Fm=logmseq1+Fm
163 162 adantr φm3+∞S=0logmseq1+Fm=logmseq1+Fm
164 156 160 163 3eqtrd φm3+∞S=0k=1mXLklogifS=0mkkifS=00T=logmseq1+Fm
165 iftrue S=0ifS=0CE=C
166 165 adantl φm+S=0ifS=0CE=C
167 166 oveq1d φm+S=0ifS=0CElogmm=Clogmm
168 90 recnd φC
169 168 ad2antrr φm+S=0C
170 rpcnne0 m+mm0
171 170 ad2antlr φm+S=0mm0
172 div12 Clogmmm0Clogmm=logmCm
173 169 158 171 172 syl3anc φm+S=0Clogmm=logmCm
174 167 173 eqtrd φm+S=0ifS=0CElogmm=logmCm
175 87 174 sylan φm3+∞S=0ifS=0CElogmm=logmCm
176 118 164 175 3brtr4d φm3+∞S=0k=1mXLklogifS=0mkkifS=00TifS=0CElogmm
177 2fveq3 y=mseq1+Ky=seq1+Km
178 177 fvoveq1d y=mseq1+KyT=seq1+KmT
179 fveq2 y=mlogy=logm
180 id y=my=m
181 179 180 oveq12d y=mlogyy=logmm
182 181 oveq2d y=mElogyy=Elogmm
183 178 182 breq12d y=mseq1+KyTElogyyseq1+KmTElogmm
184 183 rspccva y3+∞seq1+KyTElogyym3+∞seq1+KmTElogmm
185 16 184 sylan φm3+∞seq1+KmTElogmm
186 185 adantr φm3+∞S0seq1+KmTElogmm
187 fveq2 a=kloga=logk
188 187 57 oveq12d a=klogaa=logkk
189 56 188 oveq12d a=kXLalogaa=XLklogkk
190 ovex XLklogkkV
191 189 13 190 fvmpt kKk=XLklogkk
192 19 191 syl k1mKk=XLklogkk
193 ifnefalse S0ifS=0mk=k
194 193 fveq2d S0logifS=0mk=logk
195 194 oveq1d S0logifS=0mkk=logkk
196 195 oveq2d S0XLklogifS=0mkk=XLklogkk
197 196 adantl φm3+∞S0XLklogifS=0mkk=XLklogkk
198 197 eqcomd φm3+∞S0XLklogkk=XLklogifS=0mkk
199 192 198 sylan9eqr φm3+∞S0k1mKk=XLklogifS=0mkk
200 150 adantr φm3+∞S0m1
201 nnrp kk+
202 201 adantl φkk+
203 202 relogcld φklogk
204 203 recnd φklogk
205 204 52 54 divcld φklogkk
206 23 205 mulcld φkXLklogkk
207 189 cbvmptv aXLalogaa=kXLklogkk
208 13 207 eqtri K=kXLklogkk
209 206 208 fmptd φK:
210 209 ad2antrr φm3+∞S0K:
211 ffvelcdm K:kKk
212 210 19 211 syl2an φm3+∞S0k1mKk
213 199 212 eqeltrrd φm3+∞S0k1mXLklogifS=0mkk
214 199 200 213 fsumser φm3+∞S0k=1mXLklogifS=0mkk=seq1+Km
215 ifnefalse S0ifS=00T=T
216 215 adantl φm3+∞S0ifS=00T=T
217 214 216 oveq12d φm3+∞S0k=1mXLklogifS=0mkkifS=00T=seq1+KmT
218 217 fveq2d φm3+∞S0k=1mXLklogifS=0mkkifS=00T=seq1+KmT
219 ifnefalse S0ifS=0CE=E
220 219 adantl φm3+∞S0ifS=0CE=E
221 220 oveq1d φm3+∞S0ifS=0CElogmm=Elogmm
222 186 218 221 3brtr4d φm3+∞S0k=1mXLklogifS=0mkkifS=00TifS=0CElogmm
223 176 222 pm2.61dane φm3+∞k=1mXLklogifS=0mkkifS=00TifS=0CElogmm
224 fzfid φ12Fin
225 7 adantr φk12XD
226 elfzelz k12k
227 226 adantl φk12k
228 4 1 5 2 225 227 dchrzrhcl φk12XLk
229 228 abscld φk12XLk
230 3rp 3+
231 relogcl 3+log3
232 230 231 ax-mp log3
233 elfznn k12k
234 233 adantl φk12k
235 nndivre log3klog3k
236 232 234 235 sylancr φk12log3k
237 229 236 remulcld φk12XLklog3k
238 224 237 fsumrecl φk=12XLklog3k
239 48 abscld φifS=00T
240 238 239 readdcld φk=12XLklog3k+ifS=00T
241 simpl φm13φ
242 66 rexri 3*
243 elico2 13*m13m1mm<3
244 110 242 243 mp2an m13m1mm<3
245 244 simp1bi m13m
246 245 adantl φm13m
247 0red φm130
248 1red φm131
249 0lt1 0<1
250 249 a1i φm130<1
251 244 simp2bi m131m
252 251 adantl φm131m
253 247 248 246 250 252 ltletrd φm130<m
254 246 253 elrpd φm13m+
255 241 254 jca φm13φm+
256 48 adantr φm+ifS=00T
257 34 256 subcld φm+k=1mXLklogifS=0mkkifS=00T
258 255 257 syl φm13k=1mXLklogifS=0mkkifS=00T
259 258 abscld φm13k=1mXLklogifS=0mkkifS=00T
260 255 34 syl φm13k=1mXLklogifS=0mkk
261 260 abscld φm13k=1mXLklogifS=0mkk
262 239 adantr φm13ifS=00T
263 261 262 readdcld φm13k=1mXLklogifS=0mkk+ifS=00T
264 238 adantr φm13k=12XLklog3k
265 264 262 readdcld φm13k=12XLklog3k+ifS=00T
266 34 256 abs2dif2d φm+k=1mXLklogifS=0mkkifS=00Tk=1mXLklogifS=0mkk+ifS=00T
267 255 266 syl φm13k=1mXLklogifS=0mkkifS=00Tk=1mXLklogifS=0mkk+ifS=00T
268 33 abscld φm+k1mXLklogifS=0mkk
269 17 268 fsumrecl φm+k=1mXLklogifS=0mkk
270 255 269 syl φm13k=1mXLklogifS=0mkk
271 17 33 fsumabs φm+k=1mXLklogifS=0mkkk=1mXLklogifS=0mkk
272 255 271 syl φm13k=1mXLklogifS=0mkkk=1mXLklogifS=0mkk
273 fzfid φm+12Fin
274 228 adantlr φm+k12XLk
275 25 adantr φm+k12m+
276 233 adantl φm+k12k
277 276 nnrpd φm+k12k+
278 275 277 ifcld φm+k12ifS=0mk+
279 278 relogcld φm+k12logifS=0mk
280 279 276 nndivred φm+k12logifS=0mkk
281 280 recnd φm+k12logifS=0mkk
282 274 281 mulcld φm+k12XLklogifS=0mkk
283 282 abscld φm+k12XLklogifS=0mkk
284 273 283 fsumrecl φm+k=12XLklogifS=0mkk
285 255 284 syl φm13k=12XLklogifS=0mkk
286 fzfid φm1312Fin
287 255 282 sylan φm13k12XLklogifS=0mkk
288 287 abscld φm13k12XLklogifS=0mkk
289 287 absge0d φm13k120XLklogifS=0mkk
290 246 flcld φm13m
291 2z 2
292 291 a1i φm132
293 244 simp3bi m13m<3
294 293 adantl φm13m<3
295 3z 3
296 fllt m3m<3m<3
297 246 295 296 sylancl φm13m<3m<3
298 294 297 mpbid φm13m<3
299 df-3 3=2+1
300 298 299 breqtrdi φm13m<2+1
301 rpre m+m
302 301 adantl φm+m
303 302 flcld φm+m
304 zleltp1 m2m2m<2+1
305 303 291 304 sylancl φm+m2m<2+1
306 255 305 syl φm13m2m<2+1
307 300 306 mpbird φm13m2
308 eluz2 2mm2m2
309 290 292 307 308 syl3anbrc φm132m
310 fzss2 2m1m12
311 309 310 syl φm131m12
312 286 288 289 311 fsumless φm13k=1mXLklogifS=0mkkk=12XLklogifS=0mkk
313 237 adantlr φm13k12XLklog3k
314 274 281 absmuld φm+k12XLklogifS=0mkk=XLklogifS=0mkk
315 255 314 sylan φm13k12XLklogifS=0mkk=XLklogifS=0mkk
316 255 280 sylan φm13k12logifS=0mkk
317 255 279 sylan φm13k12logifS=0mk
318 log1 log1=0
319 elfzle1 k121k
320 breq2 m=ifS=0mk1m1ifS=0mk
321 breq2 k=ifS=0mk1k1ifS=0mk
322 320 321 ifboth 1m1k1ifS=0mk
323 252 319 322 syl2an φm13k121ifS=0mk
324 1rp 1+
325 logleb 1+ifS=0mk+1ifS=0mklog1logifS=0mk
326 324 278 325 sylancr φm+k121ifS=0mklog1logifS=0mk
327 255 326 sylan φm13k121ifS=0mklog1logifS=0mk
328 323 327 mpbid φm13k12log1logifS=0mk
329 318 328 eqbrtrrid φm13k120logifS=0mk
330 277 rpregt0d φm+k12k0<k
331 255 330 sylan φm13k12k0<k
332 divge0 logifS=0mk0logifS=0mkk0<k0logifS=0mkk
333 317 329 331 332 syl21anc φm13k120logifS=0mkk
334 316 333 absidd φm13k12logifS=0mkk=logifS=0mkk
335 334 316 eqeltrd φm13k12logifS=0mkk
336 236 adantlr φm13k12log3k
337 229 adantlr φm+k12XLk
338 274 absge0d φm+k120XLk
339 337 338 jca φm+k12XLk0XLk
340 255 339 sylan φm13k12XLk0XLk
341 293 ad2antlr φm13k12m<3
342 276 nnred φm+k12k
343 2re 2
344 343 a1i φm+k122
345 66 a1i φm+k123
346 elfzle2 k12k2
347 346 adantl φm+k12k2
348 2lt3 2<3
349 348 a1i φm+k122<3
350 342 344 345 347 349 lelttrd φm+k12k<3
351 255 350 sylan φm13k12k<3
352 breq1 m=ifS=0mkm<3ifS=0mk<3
353 breq1 k=ifS=0mkk<3ifS=0mk<3
354 352 353 ifboth m<3k<3ifS=0mk<3
355 341 351 354 syl2anc φm13k12ifS=0mk<3
356 278 rpred φm+k12ifS=0mk
357 ltle ifS=0mk3ifS=0mk<3ifS=0mk3
358 356 66 357 sylancl φm+k12ifS=0mk<3ifS=0mk3
359 255 358 sylan φm13k12ifS=0mk<3ifS=0mk3
360 355 359 mpd φm13k12ifS=0mk3
361 logleb ifS=0mk+3+ifS=0mk3logifS=0mklog3
362 278 230 361 sylancl φm+k12ifS=0mk3logifS=0mklog3
363 255 362 sylan φm13k12ifS=0mk3logifS=0mklog3
364 360 363 mpbid φm13k12logifS=0mklog3
365 232 a1i φm+k12log3
366 279 365 277 lediv1d φm+k12logifS=0mklog3logifS=0mkklog3k
367 255 366 sylan φm13k12logifS=0mklog3logifS=0mkklog3k
368 364 367 mpbid φm13k12logifS=0mkklog3k
369 334 368 eqbrtrd φm13k12logifS=0mkklog3k
370 lemul2a logifS=0mkklog3kXLk0XLklogifS=0mkklog3kXLklogifS=0mkkXLklog3k
371 335 336 340 369 370 syl31anc φm13k12XLklogifS=0mkkXLklog3k
372 315 371 eqbrtrd φm13k12XLklogifS=0mkkXLklog3k
373 286 288 313 372 fsumle φm13k=12XLklogifS=0mkkk=12XLklog3k
374 270 285 264 312 373 letrd φm13k=1mXLklogifS=0mkkk=12XLklog3k
375 261 270 264 272 374 letrd φm13k=1mXLklogifS=0mkkk=12XLklog3k
376 34 abscld φm+k=1mXLklogifS=0mkk
377 238 adantr φm+k=12XLklog3k
378 256 abscld φm+ifS=00T
379 376 377 378 leadd1d φm+k=1mXLklogifS=0mkkk=12XLklog3kk=1mXLklogifS=0mkk+ifS=00Tk=12XLklog3k+ifS=00T
380 255 379 syl φm13k=1mXLklogifS=0mkkk=12XLklog3kk=1mXLklogifS=0mkk+ifS=00Tk=12XLklog3k+ifS=00T
381 375 380 mpbid φm13k=1mXLklogifS=0mkk+ifS=00Tk=12XLklog3k+ifS=00T
382 259 263 265 267 381 letrd φm13k=1mXLklogifS=0mkkifS=00Tk=12XLklog3k+ifS=00T
383 382 ralrimiva φm13k=1mXLklogifS=0mkkifS=00Tk=12XLklog3k+ifS=00T
384 1 2 3 4 5 6 7 8 34 42 43 48 223 240 383 dchrvmasumlem3 φx+d=1xXLdμddk=1xdXLklogifS=0xdkkifS=00T𝑂1