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Theorem selberg2b

Description: Convert eventual boundedness in selberg2 to boundedness on any interval [ A , +oo ) . (We have to bound away from zero because the log terms diverge at zero.) (Contributed by Mario Carneiro, 25-May-2016)

Ref Expression
Assertion selberg2b c + x 1 +∞ ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x c

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 1re 1
2 elicopnf 1 x 1 +∞ x 1 x
3 1 2 mp1i x 1 +∞ x 1 x
4 3 simprbda x 1 +∞ x
5 4 ex x 1 +∞ x
6 5 ssrdv 1 +∞
7 1 a1i 1
8 chpcl x ψ x
9 4 8 syl x 1 +∞ ψ x
10 1rp 1 +
11 10 a1i x 1 +∞ 1 +
12 3 simplbda x 1 +∞ 1 x
13 4 11 12 rpgecld x 1 +∞ x +
14 13 relogcld x 1 +∞ log x
15 9 14 remulcld x 1 +∞ ψ x log x
16 fzfid x 1 +∞ 1 x Fin
17 elfznn n 1 x n
18 17 adantl x 1 +∞ n 1 x n
19 vmacl n Λ n
20 18 19 syl x 1 +∞ n 1 x Λ n
21 4 adantr x 1 +∞ n 1 x x
22 21 18 nndivred x 1 +∞ n 1 x x n
23 chpcl x n ψ x n
24 22 23 syl x 1 +∞ n 1 x ψ x n
25 20 24 remulcld x 1 +∞ n 1 x Λ n ψ x n
26 16 25 fsumrecl x 1 +∞ n = 1 x Λ n ψ x n
27 15 26 readdcld x 1 +∞ ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n
28 27 13 rerpdivcld x 1 +∞ ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x
29 2re 2
30 29 a1i x 1 +∞ 2
31 30 14 remulcld x 1 +∞ 2 log x
32 28 31 resubcld x 1 +∞ ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x
33 32 recnd x 1 +∞ ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x
34 13 ex x 1 +∞ x +
35 34 ssrdv 1 +∞ +
36 selberg2 x + ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x 𝑂1
37 36 a1i x + ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x 𝑂1
38 35 37 o1res2 x 1 +∞ ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x 𝑂1
39 chpcl y ψ y
40 39 ad2antrl y 1 y ψ y
41 simprl y 1 y y
42 10 a1i y 1 y 1 +
43 simprr y 1 y 1 y
44 41 42 43 rpgecld y 1 y y +
45 44 relogcld y 1 y log y
46 40 45 remulcld y 1 y ψ y log y
47 fzfid y 1 y 1 y Fin
48 elfznn n 1 y n
49 48 adantl y 1 y n 1 y n
50 49 19 syl y 1 y n 1 y Λ n
51 41 adantr y 1 y n 1 y y
52 51 49 nndivred y 1 y n 1 y y n
53 chpcl y n ψ y n
54 52 53 syl y 1 y n 1 y ψ y n
55 50 54 remulcld y 1 y n 1 y Λ n ψ y n
56 47 55 fsumrecl y 1 y n = 1 y Λ n ψ y n
57 46 56 readdcld y 1 y ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n
58 29 a1i y 1 y 2
59 58 45 remulcld y 1 y 2 log y
60 57 59 readdcld y 1 y ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n + 2 log y
61 32 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x
62 61 recnd x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x
63 62 abscld x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x
64 28 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x
65 64 recnd x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x
66 65 abscld x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x
67 31 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y 2 log x
68 67 recnd x 1 +∞ y 1 y x < y 2 log x
69 68 abscld x 1 +∞ y 1 y x < y 2 log x
70 66 69 readdcld x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x + 2 log x
71 60 ad2ant2r x 1 +∞ y 1 y x < y ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n + 2 log y
72 65 68 abs2dif2d x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x + 2 log x
73 simprll x 1 +∞ y 1 y x < y y
74 73 39 syl x 1 +∞ y 1 y x < y ψ y
75 13 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y x +
76 4 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y x
77 simprr x 1 +∞ y 1 y x < y x < y
78 76 73 77 ltled x 1 +∞ y 1 y x < y x y
79 73 75 78 rpgecld x 1 +∞ y 1 y x < y y +
80 79 relogcld x 1 +∞ y 1 y x < y log y
81 74 80 remulcld x 1 +∞ y 1 y x < y ψ y log y
82 56 ad2ant2r x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 y Λ n ψ y n
83 81 82 readdcld x 1 +∞ y 1 y x < y ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n
84 29 a1i x 1 +∞ y 1 y x < y 2
85 84 80 remulcld x 1 +∞ y 1 y x < y 2 log y
86 76 8 syl x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x
87 75 relogcld x 1 +∞ y 1 y x < y log x
88 86 87 remulcld x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x
89 26 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n ψ x n
90 88 89 readdcld x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n
91 chpge0 x 0 ψ x
92 76 91 syl x 1 +∞ y 1 y x < y 0 ψ x
93 12 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y 1 x
94 76 93 logge0d x 1 +∞ y 1 y x < y 0 log x
95 86 87 92 94 mulge0d x 1 +∞ y 1 y x < y 0 ψ x log x
96 vmage0 n 0 Λ n
97 18 96 syl x 1 +∞ n 1 x 0 Λ n
98 chpge0 x n 0 ψ x n
99 22 98 syl x 1 +∞ n 1 x 0 ψ x n
100 20 24 97 99 mulge0d x 1 +∞ n 1 x 0 Λ n ψ x n
101 16 25 100 fsumge0 x 1 +∞ 0 n = 1 x Λ n ψ x n
102 101 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y 0 n = 1 x Λ n ψ x n
103 88 89 95 102 addge0d x 1 +∞ y 1 y x < y 0 ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n
104 90 75 103 divge0d x 1 +∞ y 1 y x < y 0 ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x
105 64 104 absidd x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x = ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x
106 10 a1i x 1 +∞ y 1 y x < y 1 +
107 chpwordi x y x y ψ x ψ y
108 76 73 78 107 syl3anc x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x ψ y
109 75 79 logled x 1 +∞ y 1 y x < y x y log x log y
110 78 109 mpbid x 1 +∞ y 1 y x < y log x log y
111 86 74 87 80 92 94 108 110 lemul12ad x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x ψ y log y
112 fzfid x 1 +∞ y 1 y x < y 1 y Fin
113 48 adantl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y n
114 113 19 syl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y Λ n
115 76 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y x
116 115 113 nndivred x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y x n
117 116 23 syl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y ψ x n
118 114 117 remulcld x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y Λ n ψ x n
119 112 118 fsumrecl x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 y Λ n ψ x n
120 113 96 syl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y 0 Λ n
121 116 98 syl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y 0 ψ x n
122 114 117 120 121 mulge0d x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y 0 Λ n ψ x n
123 flword2 x y x y y x
124 76 73 78 123 syl3anc x 1 +∞ y 1 y x < y y x
125 fzss2 y x 1 x 1 y
126 124 125 syl x 1 +∞ y 1 y x < y 1 x 1 y
127 112 118 122 126 fsumless x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n ψ x n n = 1 y Λ n ψ x n
128 73 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y y
129 128 113 nndivred x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y y n
130 129 53 syl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y ψ y n
131 114 130 remulcld x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y Λ n ψ y n
132 113 nnrpd x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y n +
133 78 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y x y
134 115 128 132 133 lediv1dd x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y x n y n
135 chpwordi x n y n x n y n ψ x n ψ y n
136 116 129 134 135 syl3anc x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y ψ x n ψ y n
137 117 130 114 120 136 lemul2ad x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y Λ n ψ x n Λ n ψ y n
138 112 118 131 137 fsumle x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 y Λ n ψ x n n = 1 y Λ n ψ y n
139 89 119 82 127 138 letrd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n ψ x n n = 1 y Λ n ψ y n
140 88 89 81 82 111 139 le2addd x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n
141 90 83 106 76 103 140 93 lediv12ad x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n 1
142 83 recnd x 1 +∞ y 1 y x < y ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n
143 142 div1d x 1 +∞ y 1 y x < y ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n 1 = ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n
144 141 143 breqtrd x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n
145 105 144 eqbrtrd x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n
146 2rp 2 +
147 rpge0 2 + 0 2
148 146 147 mp1i x 1 +∞ y 1 y x < y 0 2
149 84 87 148 94 mulge0d x 1 +∞ y 1 y x < y 0 2 log x
150 67 149 absidd x 1 +∞ y 1 y x < y 2 log x = 2 log x
151 87 80 84 148 110 lemul2ad x 1 +∞ y 1 y x < y 2 log x 2 log y
152 150 151 eqbrtrd x 1 +∞ y 1 y x < y 2 log x 2 log y
153 66 69 83 85 145 152 le2addd x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x + 2 log x ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n + 2 log y
154 63 70 71 72 153 letrd x 1 +∞ y 1 y x < y ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x ψ y log y + n = 1 y Λ n ψ y n + 2 log y
155 6 7 33 38 60 154 o1bddrp c + x 1 +∞ ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x c
156 155 mptru c + x 1 +∞ ψ x log x + n = 1 x Λ n ψ x n x 2 log x c