Metamath Proof Explorer


Theorem mulog2sum

Description: Asymptotic formula for sum_ n <_ x , ( mmu ( n ) / n ) log ^ 2 ( x / n ) = 2 log x + O(1) . Equation 10.2.8 of Shapiro, p. 407. (Contributed by Mario Carneiro, 19-May-2016)

Ref Expression
Assertion mulog2sum ⊢ x ∈ ℝ + ⟼ ∑ n = 1 x μ ⁡ n n ⁢ log ⁡ x n 2 − 2 ⁢ log ⁡ x ∈ 𝑂⁡1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqid ⊢ y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 = y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2
2 id ⊢ y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ⇝ℝ z → y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ⇝ℝ z
3 1 2 mulog2sumlem3 ⊢ y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ⇝ℝ z → x ∈ ℝ + ⟼ ∑ n = 1 x μ ⁡ n n ⁢ log ⁡ x n 2 − 2 ⁢ log ⁡ x ∈ 𝑂⁡1
4 1 logdivsum ⊢ y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 : ℝ + ⟶ ℝ ∧ y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ∈ dom ⁡ ⇝ℝ ∧ y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ⇝ℝ 1 ∧ 1 ∈ ℝ + ∧ e ≤ 1 → y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ⁡ 1 − 1 ≤ log ⁡ 1 1
5 4 simp2i ⊢ y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ∈ dom ⁡ ⇝ℝ
6 eldmg ⊢ y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ∈ dom ⁡ ⇝ℝ → y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ∈ dom ⁡ ⇝ℝ ↔ ∃ z y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ⇝ℝ z
7 6 ibi ⊢ y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ∈ dom ⁡ ⇝ℝ → ∃ z y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ⇝ℝ z
8 5 7 ax-mp ⊢ ∃ z y ∈ ℝ + ⟼ ∑ m = 1 y log ⁡ m m − log ⁡ y 2 2 ⇝ℝ z
9 3 8 exlimiiv ⊢ x ∈ ℝ + ⟼ ∑ n = 1 x μ ⁡ n n ⁢ log ⁡ x n 2 − 2 ⁢ log ⁡ x ∈ 𝑂⁡1