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Theorem pntrlog2bndlem3

Description: Lemma for pntrlog2bnd . Bound on the difference between the Selberg function and its approximation, inside a sum. (Contributed by Mario Carneiro, 31-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses pntsval.1 S=ai=1aΛilogi+ψai
pntrlog2bnd.r R=a+ψaa
pntrlog2bndlem3.1 φA+
pntrlog2bndlem3.2 φy1+∞Syy2logyA
Assertion pntrlog2bndlem3 φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogx𝑂1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pntsval.1 S=ai=1aΛilogi+ψai
2 pntrlog2bnd.r R=a+ψaa
3 pntrlog2bndlem3.1 φA+
4 pntrlog2bndlem3.2 φy1+∞Syy2logyA
5 1red φ1
6 3 rpred φA
7 6 adantr φx1+∞A
8 fzfid φx1+∞1xFin
9 elfznn n1xn
10 9 adantl φx1+∞n1xn
11 10 nnred φx1+∞n1xn
12 elioore x1+∞x
13 12 adantl φx1+∞x
14 1rp 1+
15 14 a1i φx1+∞1+
16 1red φx1+∞1
17 eliooord x1+∞1<xx<+∞
18 17 adantl φx1+∞1<xx<+∞
19 18 simpld φx1+∞1<x
20 16 13 19 ltled φx1+∞1x
21 13 15 20 rpgecld φx1+∞x+
22 21 adantr φx1+∞n1xx+
23 10 nnrpd φx1+∞n1xn+
24 14 a1i φx1+∞n1x1+
25 23 24 rpaddcld φx1+∞n1xn+1+
26 22 25 rpdivcld φx1+∞n1xxn+1+
27 2 pntrf R:+
28 27 ffvelcdmi xn+1+Rxn+1
29 26 28 syl φx1+∞n1xRxn+1
30 29 recnd φx1+∞n1xRxn+1
31 22 23 rpdivcld φx1+∞n1xxn+
32 27 ffvelcdmi xn+Rxn
33 31 32 syl φx1+∞n1xRxn
34 33 recnd φx1+∞n1xRxn
35 30 34 subcld φx1+∞n1xRxn+1Rxn
36 35 abscld φx1+∞n1xRxn+1Rxn
37 11 36 remulcld φx1+∞n1xnRxn+1Rxn
38 8 37 fsumrecl φx1+∞n=1xnRxn+1Rxn
39 13 19 rplogcld φx1+∞logx+
40 21 39 rpmulcld φx1+∞xlogx+
41 38 40 rerpdivcld φx1+∞n=1xnRxn+1Rxnxlogx
42 ioossre 1+∞
43 3 rpcnd φA
44 o1const 1+∞Ax1+∞A𝑂1
45 42 43 44 sylancr φx1+∞A𝑂1
46 chpo1ubb c+y+ψycy
47 simpl c+y+ψycyc+
48 simpr c+y+ψycyy+ψycy
49 1 2 47 48 pntrlog2bndlem2 c+y+ψycyx1+∞n=1xnRxn+1Rxnxlogx𝑂1
50 49 rexlimiva c+y+ψycyx1+∞n=1xnRxn+1Rxnxlogx𝑂1
51 46 50 mp1i φx1+∞n=1xnRxn+1Rxnxlogx𝑂1
52 7 41 45 51 o1mul2 φx1+∞An=1xnRxn+1Rxnxlogx𝑂1
53 7 41 remulcld φx1+∞An=1xnRxn+1Rxnxlogx
54 34 abscld φx1+∞n1xRxn
55 30 abscld φx1+∞n1xRxn+1
56 54 55 resubcld φx1+∞n1xRxnRxn+1
57 1 pntsf S:
58 57 ffvelcdmi nSn
59 11 58 syl φx1+∞n1xSn
60 2re 2
61 60 a1i φx1+∞n1x2
62 23 relogcld φx1+∞n1xlogn
63 11 62 remulcld φx1+∞n1xnlogn
64 61 63 remulcld φx1+∞n1x2nlogn
65 59 64 resubcld φx1+∞n1xSn2nlogn
66 56 65 remulcld φx1+∞n1xRxnRxn+1Sn2nlogn
67 8 66 fsumrecl φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlogn
68 67 40 rerpdivcld φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogx
69 68 recnd φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogx
70 69 abscld φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogx
71 53 recnd φx1+∞An=1xnRxn+1Rxnxlogx
72 71 abscld φx1+∞An=1xnRxn+1Rxnxlogx
73 67 recnd φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlogn
74 73 abscld φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlogn
75 7 38 remulcld φx1+∞An=1xnRxn+1Rxn
76 66 recnd φx1+∞n1xRxnRxn+1Sn2nlogn
77 76 abscld φx1+∞n1xRxnRxn+1Sn2nlogn
78 8 77 fsumrecl φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlogn
79 8 76 fsumabs φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognn=1xRxnRxn+1Sn2nlogn
80 7 adantr φx1+∞n1xA
81 80 37 remulcld φx1+∞n1xAnRxn+1Rxn
82 56 recnd φx1+∞n1xRxnRxn+1
83 82 abscld φx1+∞n1xRxnRxn+1
84 65 recnd φx1+∞n1xSn2nlogn
85 84 abscld φx1+∞n1xSn2nlogn
86 80 11 remulcld φx1+∞n1xAn
87 82 absge0d φx1+∞n1x0RxnRxn+1
88 84 absge0d φx1+∞n1x0Sn2nlogn
89 34 30 abs2difabsd φx1+∞n1xRxnRxn+1RxnRxn+1
90 34 30 abssubd φx1+∞n1xRxnRxn+1=Rxn+1Rxn
91 89 90 breqtrd φx1+∞n1xRxnRxn+1Rxn+1Rxn
92 59 recnd φx1+∞n1xSn
93 11 recnd φx1+∞n1xn
94 10 nnne0d φx1+∞n1xn0
95 92 93 94 divcld φx1+∞n1xSnn
96 2cnd φx1+∞n1x2
97 62 recnd φx1+∞n1xlogn
98 96 97 mulcld φx1+∞n1x2logn
99 95 98 subcld φx1+∞n1xSnn2logn
100 99 93 absmuld φx1+∞n1xSnn2lognn=Snn2lognn
101 95 98 93 subdird φx1+∞n1xSnn2lognn=Snnn2lognn
102 92 93 94 divcan1d φx1+∞n1xSnnn=Sn
103 96 93 97 mul32d φx1+∞n1x2nlogn=2lognn
104 96 93 97 mulassd φx1+∞n1x2nlogn=2nlogn
105 103 104 eqtr3d φx1+∞n1x2lognn=2nlogn
106 102 105 oveq12d φx1+∞n1xSnnn2lognn=Sn2nlogn
107 101 106 eqtrd φx1+∞n1xSnn2lognn=Sn2nlogn
108 107 fveq2d φx1+∞n1xSnn2lognn=Sn2nlogn
109 23 rpge0d φx1+∞n1x0n
110 11 109 absidd φx1+∞n1xn=n
111 110 oveq2d φx1+∞n1xSnn2lognn=Snn2lognn
112 100 108 111 3eqtr3d φx1+∞n1xSn2nlogn=Snn2lognn
113 99 abscld φx1+∞n1xSnn2logn
114 fveq2 y=nSy=Sn
115 id y=ny=n
116 114 115 oveq12d y=nSyy=Snn
117 fveq2 y=nlogy=logn
118 117 oveq2d y=n2logy=2logn
119 116 118 oveq12d y=nSyy2logy=Snn2logn
120 119 fveq2d y=nSyy2logy=Snn2logn
121 120 breq1d y=nSyy2logyASnn2lognA
122 4 ad2antrr φx1+∞n1xy1+∞Syy2logyA
123 10 nnge1d φx1+∞n1x1n
124 1re 1
125 elicopnf 1n1+∞n1n
126 124 125 ax-mp n1+∞n1n
127 11 123 126 sylanbrc φx1+∞n1xn1+∞
128 121 122 127 rspcdva φx1+∞n1xSnn2lognA
129 113 80 11 109 128 lemul1ad φx1+∞n1xSnn2lognnAn
130 112 129 eqbrtrd φx1+∞n1xSn2nlognAn
131 83 36 85 86 87 88 91 130 lemul12ad φx1+∞n1xRxnRxn+1Sn2nlognRxn+1RxnAn
132 82 84 absmuld φx1+∞n1xRxnRxn+1Sn2nlogn=RxnRxn+1Sn2nlogn
133 43 ad2antrr φx1+∞n1xA
134 36 recnd φx1+∞n1xRxn+1Rxn
135 133 93 134 mulassd φx1+∞n1xAnRxn+1Rxn=AnRxn+1Rxn
136 133 93 mulcld φx1+∞n1xAn
137 136 134 mulcomd φx1+∞n1xAnRxn+1Rxn=Rxn+1RxnAn
138 135 137 eqtr3d φx1+∞n1xAnRxn+1Rxn=Rxn+1RxnAn
139 131 132 138 3brtr4d φx1+∞n1xRxnRxn+1Sn2nlognAnRxn+1Rxn
140 8 77 81 139 fsumle φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognn=1xAnRxn+1Rxn
141 43 adantr φx1+∞A
142 37 recnd φx1+∞n1xnRxn+1Rxn
143 8 141 142 fsummulc2 φx1+∞An=1xnRxn+1Rxn=n=1xAnRxn+1Rxn
144 140 143 breqtrrd φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognAn=1xnRxn+1Rxn
145 74 78 75 79 144 letrd φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognAn=1xnRxn+1Rxn
146 74 75 40 145 lediv1dd φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogxAn=1xnRxn+1Rxnxlogx
147 40 rpcnd φx1+∞xlogx
148 40 rpne0d φx1+∞xlogx0
149 73 147 148 absdivd φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogx=n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogx
150 40 rpred φx1+∞xlogx
151 40 rpge0d φx1+∞0xlogx
152 150 151 absidd φx1+∞xlogx=xlogx
153 152 oveq2d φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogx=n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogx
154 149 153 eqtr2d φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogx=n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogx
155 38 recnd φx1+∞n=1xnRxn+1Rxn
156 141 155 147 148 divassd φx1+∞An=1xnRxn+1Rxnxlogx=An=1xnRxn+1Rxnxlogx
157 146 154 156 3brtr3d φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogxAn=1xnRxn+1Rxnxlogx
158 53 leabsd φx1+∞An=1xnRxn+1RxnxlogxAn=1xnRxn+1Rxnxlogx
159 70 53 72 157 158 letrd φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogxAn=1xnRxn+1Rxnxlogx
160 159 adantrr φx1+∞1xn=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogxAn=1xnRxn+1Rxnxlogx
161 5 52 53 69 160 o1le φx1+∞n=1xRxnRxn+1Sn2nlognxlogx𝑂1