Metamath Proof Explorer


Theorem prmreclem6

Description: Lemma for prmrec . If the series F was convergent, there would be some k such that the sum starting from k + 1 sums to less than 1 / 2 ; this is a sufficient hypothesis for prmreclem5 to produce the contradictory bound N / 2 < ( 2 ^ k ) sqrt N , which is false for N = 2 ^ ( 2 k + 2 ) . (Contributed by Mario Carneiro, 6-Aug-2014)

Ref Expression
Hypothesis prmrec.1 F=nifn1n0
Assertion prmreclem6 ¬seq1+Fdom

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prmrec.1 F=nifn1n0
2 nnuz =1
3 1zzd 1
4 nnrecre n1n
5 4 adantl n1n
6 0re 0
7 ifcl 1n0ifn1n0
8 5 6 7 sylancl nifn1n0
9 8 1 fmptd F:
10 9 ffvelcdmda jFj
11 2 3 10 serfre seq1+F:
12 11 mptru seq1+F:
13 frn seq1+F:ranseq1+F
14 12 13 mp1i seq1+Fdomranseq1+F
15 1nn 1
16 12 fdmi domseq1+F=
17 15 16 eleqtrri 1domseq1+F
18 ne0i 1domseq1+Fdomseq1+F
19 dm0rn0 domseq1+F=ranseq1+F=
20 19 necon3bii domseq1+Franseq1+F
21 18 20 sylib 1domseq1+Franseq1+F
22 17 21 mp1i seq1+Fdomranseq1+F
23 1zzd seq1+Fdom1
24 climdm seq1+Fdomseq1+Fseq1+F
25 24 biimpi seq1+Fdomseq1+Fseq1+F
26 12 a1i seq1+Fdomseq1+F:
27 26 ffvelcdmda seq1+Fdomkseq1+Fk
28 2 23 25 27 climrecl seq1+Fdomseq1+F
29 simpr seq1+Fdomkk
30 25 adantr seq1+Fdomkseq1+Fseq1+F
31 eleq1w n=jnj
32 oveq2 n=j1n=1j
33 31 32 ifbieq1d n=jifn1n0=ifj1j0
34 prmnn jj
35 34 adantl jj
36 35 nnrecred j1j
37 6 a1i ¬j0
38 36 37 ifclda ifj1j0
39 38 mptru ifj1j0
40 39 elexi ifj1j0V
41 33 1 40 fvmpt jFj=ifj1j0
42 41 adantl seq1+FdomjFj=ifj1j0
43 39 a1i seq1+Fdomjifj1j0
44 42 43 eqeltrd seq1+FdomjFj
45 44 adantlr seq1+FdomkjFj
46 nnrp jj+
47 46 adantl seq1+Fdomjj+
48 47 rpreccld seq1+Fdomj1j+
49 48 rpge0d seq1+Fdomj01j
50 0le0 00
51 breq2 1j=ifj1j001j0ifj1j0
52 breq2 0=ifj1j0000ifj1j0
53 51 52 ifboth 01j000ifj1j0
54 49 50 53 sylancl seq1+Fdomj0ifj1j0
55 54 42 breqtrrd seq1+Fdomj0Fj
56 55 adantlr seq1+Fdomkj0Fj
57 2 29 30 45 56 climserle seq1+Fdomkseq1+Fkseq1+F
58 57 ralrimiva seq1+Fdomkseq1+Fkseq1+F
59 brralrspcev seq1+Fkseq1+Fkseq1+Fxkseq1+Fkx
60 28 58 59 syl2anc seq1+Fdomxkseq1+Fkx
61 ffn seq1+F:seq1+FFn
62 breq1 z=seq1+Fkzxseq1+Fkx
63 62 ralrn seq1+FFnzranseq1+Fzxkseq1+Fkx
64 12 61 63 mp2b zranseq1+Fzxkseq1+Fkx
65 64 rexbii xzranseq1+Fzxxkseq1+Fkx
66 60 65 sylibr seq1+Fdomxzranseq1+Fzx
67 14 22 66 suprcld seq1+Fdomsupranseq1+F<
68 2rp 2+
69 rpreccl 2+12+
70 68 69 ax-mp 12+
71 ltsubrp supranseq1+F<12+supranseq1+F<12<supranseq1+F<
72 67 70 71 sylancl seq1+Fdomsupranseq1+F<12<supranseq1+F<
73 halfre 12
74 resubcl supranseq1+F<12supranseq1+F<12
75 67 73 74 sylancl seq1+Fdomsupranseq1+F<12
76 suprlub ranseq1+Franseq1+Fxzranseq1+Fzxsupranseq1+F<12supranseq1+F<12<supranseq1+F<yranseq1+Fsupranseq1+F<12<y
77 14 22 66 75 76 syl31anc seq1+Fdomsupranseq1+F<12<supranseq1+F<yranseq1+Fsupranseq1+F<12<y
78 72 77 mpbid seq1+Fdomyranseq1+Fsupranseq1+F<12<y
79 breq2 y=seq1+Fksupranseq1+F<12<ysupranseq1+F<12<seq1+Fk
80 79 rexrn seq1+FFnyranseq1+Fsupranseq1+F<12<yksupranseq1+F<12<seq1+Fk
81 12 61 80 mp2b yranseq1+Fsupranseq1+F<12<yksupranseq1+F<12<seq1+Fk
82 78 81 sylib seq1+Fdomksupranseq1+F<12<seq1+Fk
83 2re 2
84 2nn 2
85 nnmulcl 2k2k
86 84 29 85 sylancr seq1+Fdomk2k
87 86 peano2nnd seq1+Fdomk2k+1
88 87 nnnn0d seq1+Fdomk2k+10
89 reexpcl 22k+1022k+1
90 83 88 89 sylancr seq1+Fdomk22k+1
91 90 ltnrd seq1+Fdomk¬22k+1<22k+1
92 29 adantr seq1+Fdomkjk+1ifj1j0<12k
93 peano2nn kk+1
94 93 adantl seq1+Fdomkk+1
95 94 nnnn0d seq1+Fdomkk+10
96 nnexpcl 2k+102k+1
97 84 95 96 sylancr seq1+Fdomk2k+1
98 97 nnsqcld seq1+Fdomk2k+12
99 98 adantr seq1+Fdomkjk+1ifj1j0<122k+12
100 breq1 p=wprwr
101 100 notbid p=w¬pr¬wr
102 101 cbvralvw p1k¬prw1k¬wr
103 breq2 r=nwrwn
104 103 notbid r=n¬wr¬wn
105 104 ralbidv r=nw1k¬wrw1k¬wn
106 102 105 bitrid r=np1k¬prw1k¬wn
107 106 cbvrabv r12k+12|p1k¬pr=n12k+12|w1k¬wn
108 simpll seq1+Fdomkjk+1ifj1j0<12seq1+Fdom
109 eleq1w m=jmj
110 oveq2 m=j1m=1j
111 109 110 ifbieq1d m=jifm1m0=ifj1j0
112 111 cbvsumv mk+1ifm1m0=jk+1ifj1j0
113 simpr seq1+Fdomkjk+1ifj1j0<12jk+1ifj1j0<12
114 112 113 eqbrtrid seq1+Fdomkjk+1ifj1j0<12mk+1ifm1m0<12
115 eqid wn12k+12|wwn=wn12k+12|wwn
116 1 92 99 107 108 114 115 prmreclem5 seq1+Fdomkjk+1ifj1j0<122k+122<2k2k+12
117 116 ex seq1+Fdomkjk+1ifj1j0<122k+122<2k2k+12
118 eqid k+1=k+1
119 94 nnzd seq1+Fdomkk+1
120 eluznn k+1jk+1j
121 94 120 sylan seq1+Fdomkjk+1j
122 121 41 syl seq1+Fdomkjk+1Fj=ifj1j0
123 39 a1i seq1+Fdomkjk+1ifj1j0
124 simpl seq1+Fdomkseq1+Fdom
125 41 adantl seq1+FdomkjFj=ifj1j0
126 39 recni ifj1j0
127 126 a1i seq1+Fdomkjifj1j0
128 125 127 eqeltrd seq1+FdomkjFj
129 2 94 128 iserex seq1+Fdomkseq1+Fdomseqk+1+Fdom
130 124 129 mpbid seq1+Fdomkseqk+1+Fdom
131 118 119 122 123 130 isumrecl seq1+Fdomkjk+1ifj1j0
132 73 a1i seq1+Fdomk12
133 elfznn j1kj
134 133 adantl seq1+Fdomkj1kj
135 134 41 syl seq1+Fdomkj1kFj=ifj1j0
136 29 2 eleqtrdi seq1+Fdomkk1
137 126 a1i seq1+Fdomkj1kifj1j0
138 135 136 137 fsumser seq1+Fdomkj=1kifj1j0=seq1+Fk
139 138 27 eqeltrd seq1+Fdomkj=1kifj1j0
140 131 132 139 ltadd2d seq1+Fdomkjk+1ifj1j0<12j=1kifj1j0+jk+1ifj1j0<j=1kifj1j0+12
141 2 118 94 125 127 124 isumsplit seq1+Fdomkjifj1j0=j=1k+1-1ifj1j0+jk+1ifj1j0
142 nncn kk
143 142 adantl seq1+Fdomkk
144 ax-1cn 1
145 pncan k1k+1-1=k
146 143 144 145 sylancl seq1+Fdomkk+1-1=k
147 146 oveq2d seq1+Fdomk1k+1-1=1k
148 147 sumeq1d seq1+Fdomkj=1k+1-1ifj1j0=j=1kifj1j0
149 148 oveq1d seq1+Fdomkj=1k+1-1ifj1j0+jk+1ifj1j0=j=1kifj1j0+jk+1ifj1j0
150 141 149 eqtrd seq1+Fdomkjifj1j0=j=1kifj1j0+jk+1ifj1j0
151 150 breq1d seq1+Fdomkjifj1j0<j=1kifj1j0+12j=1kifj1j0+jk+1ifj1j0<j=1kifj1j0+12
152 140 151 bitr4d seq1+Fdomkjk+1ifj1j0<12jifj1j0<j=1kifj1j0+12
153 eqid seq1+F=seq1+F
154 2 153 23 42 43 54 60 isumsup seq1+Fdomjifj1j0=supranseq1+F<
155 154 67 eqeltrd seq1+Fdomjifj1j0
156 155 adantr seq1+Fdomkjifj1j0
157 156 132 139 ltsubaddd seq1+Fdomkjifj1j012<j=1kifj1j0jifj1j0<j=1kifj1j0+12
158 154 adantr seq1+Fdomkjifj1j0=supranseq1+F<
159 158 oveq1d seq1+Fdomkjifj1j012=supranseq1+F<12
160 159 138 breq12d seq1+Fdomkjifj1j012<j=1kifj1j0supranseq1+F<12<seq1+Fk
161 152 157 160 3bitr2d seq1+Fdomkjk+1ifj1j0<12supranseq1+F<12<seq1+Fk
162 2cn 2
163 162 a1i seq1+Fdomk2
164 144 a1i seq1+Fdomk1
165 163 143 164 adddid seq1+Fdomk2k+1=2k+21
166 94 nncnd seq1+Fdomkk+1
167 mulcom k+12k+12=2k+1
168 166 162 167 sylancl seq1+Fdomkk+12=2k+1
169 86 nncnd seq1+Fdomk2k
170 169 164 164 addassd seq1+Fdomk2k+1+1=2k+1+1
171 144 2timesi 21=1+1
172 171 oveq2i 2k+21=2k+1+1
173 170 172 eqtr4di seq1+Fdomk2k+1+1=2k+21
174 165 168 173 3eqtr4d seq1+Fdomkk+12=2k+1+1
175 174 oveq2d seq1+Fdomk2k+12=22k+1+1
176 2nn0 20
177 176 a1i seq1+Fdomk20
178 163 177 95 expmuld seq1+Fdomk2k+12=2k+12
179 expp1 22k+1022k+1+1=22k+12
180 162 88 179 sylancr seq1+Fdomk22k+1+1=22k+12
181 175 178 180 3eqtr3d seq1+Fdomk2k+12=22k+12
182 181 oveq1d seq1+Fdomk2k+122=22k+122
183 expcl 22k+1022k+1
184 162 88 183 sylancr seq1+Fdomk22k+1
185 2ne0 20
186 divcan4 22k+122022k+122=22k+1
187 162 185 186 mp3an23 22k+122k+122=22k+1
188 184 187 syl seq1+Fdomk22k+122=22k+1
189 182 188 eqtrd seq1+Fdomk2k+122=22k+1
190 nnnn0 kk0
191 190 adantl seq1+Fdomkk0
192 163 95 191 expaddd seq1+Fdomk2k+k+1=2k2k+1
193 143 2timesd seq1+Fdomk2k=k+k
194 193 oveq1d seq1+Fdomk2k+1=k+k+1
195 143 143 164 addassd seq1+Fdomkk+k+1=k+k+1
196 194 195 eqtrd seq1+Fdomk2k+1=k+k+1
197 196 oveq2d seq1+Fdomk22k+1=2k+k+1
198 97 nnrpd seq1+Fdomk2k+1+
199 198 rprege0d seq1+Fdomk2k+102k+1
200 sqrtsq 2k+102k+12k+12=2k+1
201 199 200 syl seq1+Fdomk2k+12=2k+1
202 201 oveq2d seq1+Fdomk2k2k+12=2k2k+1
203 192 197 202 3eqtr4rd seq1+Fdomk2k2k+12=22k+1
204 189 203 breq12d seq1+Fdomk2k+122<2k2k+1222k+1<22k+1
205 117 161 204 3imtr3d seq1+Fdomksupranseq1+F<12<seq1+Fk22k+1<22k+1
206 91 205 mtod seq1+Fdomk¬supranseq1+F<12<seq1+Fk
207 206 nrexdv seq1+Fdom¬ksupranseq1+F<12<seq1+Fk
208 82 207 pm2.65i ¬seq1+Fdom