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Theorem lgamgulmlem5

Description: Lemma for lgamgulm . (Contributed by Mario Carneiro, 3-Jul-2017)

Ref Expression
Hypotheses lgamgulm.r φ R
lgamgulm.u U = x | x R k 0 1 R x + k
lgamgulm.g G = m z U z log m + 1 m log z m + 1
lgamgulm.t T = m if 2 R m R 2 R + 1 m 2 R log m + 1 m + log R + 1 m + π
Assertion lgamgulmlem5 φ n y U G n y T n

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lgamgulm.r φ R
2 lgamgulm.u U = x | x R k 0 1 R x + k
3 lgamgulm.g G = m z U z log m + 1 m log z m + 1
4 lgamgulm.t T = m if 2 R m R 2 R + 1 m 2 R log m + 1 m + log R + 1 m + π
5 breq2 R 2 R + 1 n 2 = if 2 R n R 2 R + 1 n 2 R log n + 1 n + log R + 1 n + π y log n + 1 n log y n + 1 R 2 R + 1 n 2 y log n + 1 n log y n + 1 if 2 R n R 2 R + 1 n 2 R log n + 1 n + log R + 1 n + π
6 breq2 R log n + 1 n + log R + 1 n + π = if 2 R n R 2 R + 1 n 2 R log n + 1 n + log R + 1 n + π y log n + 1 n log y n + 1 R log n + 1 n + log R + 1 n + π y log n + 1 n log y n + 1 if 2 R n R 2 R + 1 n 2 R log n + 1 n + log R + 1 n + π
7 1 adantr φ n y U R
8 7 adantr φ n y U 2 R n R
9 fveq2 x = t x = t
10 9 breq1d x = t x R t R
11 fvoveq1 x = t x + k = t + k
12 11 breq2d x = t 1 R x + k 1 R t + k
13 12 ralbidv x = t k 0 1 R x + k k 0 1 R t + k
14 10 13 anbi12d x = t x R k 0 1 R x + k t R k 0 1 R t + k
15 14 cbvrabv x | x R k 0 1 R x + k = t | t R k 0 1 R t + k
16 2 15 eqtri U = t | t R k 0 1 R t + k
17 simplrl φ n y U 2 R n n
18 simprr φ n y U y U
19 18 adantr φ n y U 2 R n y U
20 simpr φ n y U 2 R n 2 R n
21 8 16 17 19 20 lgamgulmlem3 φ n y U 2 R n y log n + 1 n log y n + 1 R 2 R + 1 n 2
22 1 2 lgamgulmlem1 φ U
23 22 adantr φ n y U U
24 23 18 sseldd φ n y U y
25 24 eldifad φ n y U y
26 simprl φ n y U n
27 26 peano2nnd φ n y U n + 1
28 27 nnrpd φ n y U n + 1 +
29 26 nnrpd φ n y U n +
30 28 29 rpdivcld φ n y U n + 1 n +
31 30 relogcld φ n y U log n + 1 n
32 31 recnd φ n y U log n + 1 n
33 25 32 mulcld φ n y U y log n + 1 n
34 26 nncnd φ n y U n
35 26 nnne0d φ n y U n 0
36 25 34 35 divcld φ n y U y n
37 1cnd φ n y U 1
38 36 37 addcld φ n y U y n + 1
39 24 26 dmgmdivn0 φ n y U y n + 1 0
40 38 39 logcld φ n y U log y n + 1
41 33 40 subcld φ n y U y log n + 1 n log y n + 1
42 41 abscld φ n y U y log n + 1 n log y n + 1
43 33 abscld φ n y U y log n + 1 n
44 40 abscld φ n y U log y n + 1
45 43 44 readdcld φ n y U y log n + 1 n + log y n + 1
46 7 nnred φ n y U R
47 46 31 remulcld φ n y U R log n + 1 n
48 7 peano2nnd φ n y U R + 1
49 48 nnrpd φ n y U R + 1 +
50 49 29 rpmulcld φ n y U R + 1 n +
51 50 relogcld φ n y U log R + 1 n
52 pire π
53 52 a1i φ n y U π
54 51 53 readdcld φ n y U log R + 1 n + π
55 47 54 readdcld φ n y U R log n + 1 n + log R + 1 n + π
56 33 40 abs2dif2d φ n y U y log n + 1 n log y n + 1 y log n + 1 n + log y n + 1
57 25 32 absmuld φ n y U y log n + 1 n = y log n + 1 n
58 30 rpred φ n y U n + 1 n
59 34 mulid2d φ n y U 1 n = n
60 26 nnred φ n y U n
61 60 lep1d φ n y U n n + 1
62 59 61 eqbrtrd φ n y U 1 n n + 1
63 1red φ n y U 1
64 60 63 readdcld φ n y U n + 1
65 63 64 29 lemuldivd φ n y U 1 n n + 1 1 n + 1 n
66 62 65 mpbid φ n y U 1 n + 1 n
67 58 66 logge0d φ n y U 0 log n + 1 n
68 31 67 absidd φ n y U log n + 1 n = log n + 1 n
69 68 oveq2d φ n y U y log n + 1 n = y log n + 1 n
70 57 69 eqtrd φ n y U y log n + 1 n = y log n + 1 n
71 25 abscld φ n y U y
72 fveq2 x = y x = y
73 72 breq1d x = y x R y R
74 fvoveq1 x = y x + k = y + k
75 74 breq2d x = y 1 R x + k 1 R y + k
76 75 ralbidv x = y k 0 1 R x + k k 0 1 R y + k
77 73 76 anbi12d x = y x R k 0 1 R x + k y R k 0 1 R y + k
78 77 2 elrab2 y U y y R k 0 1 R y + k
79 78 simprbi y U y R k 0 1 R y + k
80 79 ad2antll φ n y U y R k 0 1 R y + k
81 80 simpld φ n y U y R
82 71 46 31 67 81 lemul1ad φ n y U y log n + 1 n R log n + 1 n
83 70 82 eqbrtrd φ n y U y log n + 1 n R log n + 1 n
84 38 39 absrpcld φ n y U y n + 1 +
85 84 relogcld φ n y U log y n + 1
86 85 recnd φ n y U log y n + 1
87 86 abscld φ n y U log y n + 1
88 87 53 readdcld φ n y U log y n + 1 + π
89 abslogle y n + 1 y n + 1 0 log y n + 1 log y n + 1 + π
90 38 39 89 syl2anc φ n y U log y n + 1 log y n + 1 + π
91 1rp 1 +
92 relogdiv 1 + R + 1 n + log 1 R + 1 n = log 1 log R + 1 n
93 91 50 92 sylancr φ n y U log 1 R + 1 n = log 1 log R + 1 n
94 log1 log 1 = 0
95 94 oveq1i log 1 log R + 1 n = 0 log R + 1 n
96 df-neg log R + 1 n = 0 log R + 1 n
97 95 96 eqtr4i log 1 log R + 1 n = log R + 1 n
98 93 97 eqtr2di φ n y U log R + 1 n = log 1 R + 1 n
99 48 nnrecred φ n y U 1 R + 1
100 25 34 addcld φ n y U y + n
101 100 abscld φ n y U y + n
102 7 nnrecred φ n y U 1 R
103 7 nnrpd φ n y U R +
104 0le1 0 1
105 104 a1i φ n y U 0 1
106 46 lep1d φ n y U R R + 1
107 103 49 63 105 106 lediv2ad φ n y U 1 R + 1 1 R
108 oveq2 k = n y + k = y + n
109 108 fveq2d k = n y + k = y + n
110 109 breq2d k = n 1 R y + k 1 R y + n
111 80 simprd φ n y U k 0 1 R y + k
112 26 nnnn0d φ n y U n 0
113 110 111 112 rspcdva φ n y U 1 R y + n
114 99 102 101 107 113 letrd φ n y U 1 R + 1 y + n
115 99 101 29 114 lediv1dd φ n y U 1 R + 1 n y + n n
116 48 nncnd φ n y U R + 1
117 48 nnne0d φ n y U R + 1 0
118 116 34 117 35 recdiv2d φ n y U 1 R + 1 n = 1 R + 1 n
119 25 34 34 35 divdird φ n y U y + n n = y n + n n
120 34 35 dividd φ n y U n n = 1
121 120 oveq2d φ n y U y n + n n = y n + 1
122 119 121 eqtr2d φ n y U y n + 1 = y + n n
123 122 fveq2d φ n y U y n + 1 = y + n n
124 100 34 35 absdivd φ n y U y + n n = y + n n
125 29 rpge0d φ n y U 0 n
126 60 125 absidd φ n y U n = n
127 126 oveq2d φ n y U y + n n = y + n n
128 123 124 127 3eqtrrd φ n y U y + n n = y n + 1
129 115 118 128 3brtr3d φ n y U 1 R + 1 n y n + 1
130 50 rpreccld φ n y U 1 R + 1 n +
131 130 84 logled φ n y U 1 R + 1 n y n + 1 log 1 R + 1 n log y n + 1
132 129 131 mpbid φ n y U log 1 R + 1 n log y n + 1
133 98 132 eqbrtrd φ n y U log R + 1 n log y n + 1
134 38 abscld φ n y U y n + 1
135 46 63 readdcld φ n y U R + 1
136 50 rpred φ n y U R + 1 n
137 36 abscld φ n y U y n
138 137 63 readdcld φ n y U y n + 1
139 36 37 abstrid φ n y U y n + 1 y n + 1
140 abs1 1 = 1
141 140 oveq2i y n + 1 = y n + 1
142 139 141 breqtrdi φ n y U y n + 1 y n + 1
143 91 a1i φ n y U 1 +
144 25 absge0d φ n y U 0 y
145 26 nnge1d φ n y U 1 n
146 71 46 143 60 144 81 145 lediv12ad φ n y U y n R 1
147 25 34 35 absdivd φ n y U y n = y n
148 126 oveq2d φ n y U y n = y n
149 147 148 eqtr2d φ n y U y n = y n
150 7 nncnd φ n y U R
151 150 div1d φ n y U R 1 = R
152 146 149 151 3brtr3d φ n y U y n R
153 137 46 63 152 leadd1dd φ n y U y n + 1 R + 1
154 134 138 135 142 153 letrd φ n y U y n + 1 R + 1
155 49 rpge0d φ n y U 0 R + 1
156 135 60 155 145 lemulge11d φ n y U R + 1 R + 1 n
157 134 135 136 154 156 letrd φ n y U y n + 1 R + 1 n
158 84 50 logled φ n y U y n + 1 R + 1 n log y n + 1 log R + 1 n
159 157 158 mpbid φ n y U log y n + 1 log R + 1 n
160 85 51 absled φ n y U log y n + 1 log R + 1 n log R + 1 n log y n + 1 log y n + 1 log R + 1 n
161 133 159 160 mpbir2and φ n y U log y n + 1 log R + 1 n
162 87 51 53 161 leadd1dd φ n y U log y n + 1 + π log R + 1 n + π
163 44 88 54 90 162 letrd φ n y U log y n + 1 log R + 1 n + π
164 43 44 47 54 83 163 le2addd φ n y U y log n + 1 n + log y n + 1 R log n + 1 n + log R + 1 n + π
165 42 45 55 56 164 letrd φ n y U y log n + 1 n log y n + 1 R log n + 1 n + log R + 1 n + π
166 165 adantr φ n y U ¬ 2 R n y log n + 1 n log y n + 1 R log n + 1 n + log R + 1 n + π
167 5 6 21 166 ifbothda φ n y U y log n + 1 n log y n + 1 if 2 R n R 2 R + 1 n 2 R log n + 1 n + log R + 1 n + π
168 oveq1 m = n m + 1 = n + 1
169 id m = n m = n
170 168 169 oveq12d m = n m + 1 m = n + 1 n
171 170 fveq2d m = n log m + 1 m = log n + 1 n
172 171 oveq2d m = n z log m + 1 m = z log n + 1 n
173 oveq2 m = n z m = z n
174 173 fvoveq1d m = n log z m + 1 = log z n + 1
175 172 174 oveq12d m = n z log m + 1 m log z m + 1 = z log n + 1 n log z n + 1
176 175 mpteq2dv m = n z U z log m + 1 m log z m + 1 = z U z log n + 1 n log z n + 1
177 cnex V
178 2 177 rabex2 U V
179 178 mptex z U z log n + 1 n log z n + 1 V
180 176 3 179 fvmpt n G n = z U z log n + 1 n log z n + 1
181 180 ad2antrl φ n y U G n = z U z log n + 1 n log z n + 1
182 181 fveq1d φ n y U G n y = z U z log n + 1 n log z n + 1 y
183 oveq1 z = y z log n + 1 n = y log n + 1 n
184 oveq1 z = y z n = y n
185 184 fvoveq1d z = y log z n + 1 = log y n + 1
186 183 185 oveq12d z = y z log n + 1 n log z n + 1 = y log n + 1 n log y n + 1
187 eqid z U z log n + 1 n log z n + 1 = z U z log n + 1 n log z n + 1
188 ovex y log n + 1 n log y n + 1 V
189 186 187 188 fvmpt y U z U z log n + 1 n log z n + 1 y = y log n + 1 n log y n + 1
190 189 ad2antll φ n y U z U z log n + 1 n log z n + 1 y = y log n + 1 n log y n + 1
191 182 190 eqtrd φ n y U G n y = y log n + 1 n log y n + 1
192 191 fveq2d φ n y U G n y = y log n + 1 n log y n + 1
193 breq2 m = n 2 R m 2 R n
194 oveq1 m = n m 2 = n 2
195 194 oveq2d m = n 2 R + 1 m 2 = 2 R + 1 n 2
196 195 oveq2d m = n R 2 R + 1 m 2 = R 2 R + 1 n 2
197 171 oveq2d m = n R log m + 1 m = R log n + 1 n
198 oveq2 m = n R + 1 m = R + 1 n
199 198 fveq2d m = n log R + 1 m = log R + 1 n
200 199 oveq1d m = n log R + 1 m + π = log R + 1 n + π
201 197 200 oveq12d m = n R log m + 1 m + log R + 1 m + π = R log n + 1 n + log R + 1 n + π
202 193 196 201 ifbieq12d m = n if 2 R m R 2 R + 1 m 2 R log m + 1 m + log R + 1 m + π = if 2 R n R 2 R + 1 n 2 R log n + 1 n + log R + 1 n + π
203 ovex R 2 R + 1 n 2 V
204 ovex R log n + 1 n + log R + 1 n + π V
205 203 204 ifex if 2 R n R 2 R + 1 n 2 R log n + 1 n + log R + 1 n + π V
206 202 4 205 fvmpt n T n = if 2 R n R 2 R + 1 n 2 R log n + 1 n + log R + 1 n + π
207 206 ad2antrl φ n y U T n = if 2 R n R 2 R + 1 n 2 R log n + 1 n + log R + 1 n + π
208 167 192 207 3brtr4d φ n y U G n y T n