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Theorem selberg3lem2

Description: Lemma for selberg3 . Equation 10.4.21 of Shapiro, p. 422. (Contributed by Mario Carneiro, 30-May-2016)

Ref Expression
Assertion selberg3lem2 x 1 +∞ 2 log x n = 1 x Λ n ψ x n log n n = 1 x Λ n ψ x n x 𝑂1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 1re 1
2 elicopnf 1 y 1 +∞ y 1 y
3 1 2 ax-mp y 1 +∞ y 1 y
4 3 simplbi y 1 +∞ y
5 4 ssriv 1 +∞
6 5 a1i 1 +∞
7 1 a1i 1
8 fzfid y 1 +∞ 1 y Fin
9 elfznn m 1 y m
10 9 adantl y 1 +∞ m 1 y m
11 vmacl m Λ m
12 10 11 syl y 1 +∞ m 1 y Λ m
13 10 nnrpd y 1 +∞ m 1 y m +
14 13 relogcld y 1 +∞ m 1 y log m
15 12 14 remulcld y 1 +∞ m 1 y Λ m log m
16 8 15 fsumrecl y 1 +∞ m = 1 y Λ m log m
17 4 adantl y 1 +∞ y
18 chpcl y ψ y
19 17 18 syl y 1 +∞ ψ y
20 1rp 1 +
21 20 a1i y 1 +∞ 1 +
22 3 simprbi y 1 +∞ 1 y
23 22 adantl y 1 +∞ 1 y
24 17 21 23 rpgecld y 1 +∞ y +
25 24 relogcld y 1 +∞ log y
26 19 25 remulcld y 1 +∞ ψ y log y
27 16 26 resubcld y 1 +∞ m = 1 y Λ m log m ψ y log y
28 27 24 rerpdivcld y 1 +∞ m = 1 y Λ m log m ψ y log y y
29 28 recnd y 1 +∞ m = 1 y Λ m log m ψ y log y y
30 24 ex y 1 +∞ y +
31 30 ssrdv 1 +∞ +
32 selberg2lem y + m = 1 y Λ m log m ψ y log y y 𝑂1
33 32 a1i y + m = 1 y Λ m log m ψ y log y y 𝑂1
34 31 33 o1res2 y 1 +∞ m = 1 y Λ m log m ψ y log y y 𝑂1
35 fzfid x 1 x 1 x Fin
36 elfznn m 1 x m
37 36 adantl x 1 x m 1 x m
38 37 11 syl x 1 x m 1 x Λ m
39 37 nnrpd x 1 x m 1 x m +
40 39 relogcld x 1 x m 1 x log m
41 38 40 remulcld x 1 x m 1 x Λ m log m
42 35 41 fsumrecl x 1 x m = 1 x Λ m log m
43 chpcl x ψ x
44 43 ad2antrl x 1 x ψ x
45 simprl x 1 x x
46 20 a1i x 1 x 1 +
47 simprr x 1 x 1 x
48 45 46 47 rpgecld x 1 x x +
49 48 relogcld x 1 x log x
50 44 49 remulcld x 1 x ψ x log x
51 42 50 readdcld x 1 x m = 1 x Λ m log m + ψ x log x
52 27 adantr y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y
53 52 recnd y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y
54 24 adantr y 1 +∞ x 1 x y < x y +
55 54 rpcnd y 1 +∞ x 1 x y < x y
56 54 rpne0d y 1 +∞ x 1 x y < x y 0
57 53 55 56 absdivd y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y y = m = 1 y Λ m log m ψ y log y y
58 17 adantr y 1 +∞ x 1 x y < x y
59 54 rpge0d y 1 +∞ x 1 x y < x 0 y
60 58 59 absidd y 1 +∞ x 1 x y < x y = y
61 60 oveq2d y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y y = m = 1 y Λ m log m ψ y log y y
62 57 61 eqtrd y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y y = m = 1 y Λ m log m ψ y log y y
63 53 abscld y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y
64 63 54 rerpdivcld y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y y
65 42 ad2ant2r y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 x Λ m log m
66 simprll y 1 +∞ x 1 x y < x x
67 66 43 syl y 1 +∞ x 1 x y < x ψ x
68 simprr y 1 +∞ x 1 x y < x y < x
69 58 66 68 ltled y 1 +∞ x 1 x y < x y x
70 66 54 69 rpgecld y 1 +∞ x 1 x y < x x +
71 70 relogcld y 1 +∞ x 1 x y < x log x
72 67 71 remulcld y 1 +∞ x 1 x y < x ψ x log x
73 65 72 readdcld y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 x Λ m log m + ψ x log x
74 20 a1i y 1 +∞ x 1 x y < x 1 +
75 53 absge0d y 1 +∞ x 1 x y < x 0 m = 1 y Λ m log m ψ y log y
76 23 adantr y 1 +∞ x 1 x y < x 1 y
77 74 54 63 75 76 lediv2ad y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y y m = 1 y Λ m log m ψ y log y 1
78 63 recnd y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y
79 78 div1d y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y 1 = m = 1 y Λ m log m ψ y log y
80 77 79 breqtrd y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y y m = 1 y Λ m log m ψ y log y
81 16 adantr y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m
82 58 18 syl y 1 +∞ x 1 x y < x ψ y
83 54 relogcld y 1 +∞ x 1 x y < x log y
84 82 83 remulcld y 1 +∞ x 1 x y < x ψ y log y
85 81 84 readdcld y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m + ψ y log y
86 81 recnd y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m
87 26 adantr y 1 +∞ x 1 x y < x ψ y log y
88 87 recnd y 1 +∞ x 1 x y < x ψ y log y
89 86 88 abs2dif2d y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y m = 1 y Λ m log m + ψ y log y
90 vmage0 m 0 Λ m
91 10 90 syl y 1 +∞ m 1 y 0 Λ m
92 10 nnred y 1 +∞ m 1 y m
93 10 nnge1d y 1 +∞ m 1 y 1 m
94 92 93 logge0d y 1 +∞ m 1 y 0 log m
95 12 14 91 94 mulge0d y 1 +∞ m 1 y 0 Λ m log m
96 8 15 95 fsumge0 y 1 +∞ 0 m = 1 y Λ m log m
97 96 adantr y 1 +∞ x 1 x y < x 0 m = 1 y Λ m log m
98 81 97 absidd y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m = m = 1 y Λ m log m
99 chpge0 y 0 ψ y
100 58 99 syl y 1 +∞ x 1 x y < x 0 ψ y
101 58 76 logge0d y 1 +∞ x 1 x y < x 0 log y
102 82 83 100 101 mulge0d y 1 +∞ x 1 x y < x 0 ψ y log y
103 87 102 absidd y 1 +∞ x 1 x y < x ψ y log y = ψ y log y
104 98 103 oveq12d y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m + ψ y log y = m = 1 y Λ m log m + ψ y log y
105 89 104 breqtrd y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y m = 1 y Λ m log m + ψ y log y
106 fzfid y 1 +∞ x 1 x y < x 1 x Fin
107 36 adantl y 1 +∞ x 1 x y < x m 1 x m
108 107 11 syl y 1 +∞ x 1 x y < x m 1 x Λ m
109 107 nnrpd y 1 +∞ x 1 x y < x m 1 x m +
110 109 relogcld y 1 +∞ x 1 x y < x m 1 x log m
111 108 110 remulcld y 1 +∞ x 1 x y < x m 1 x Λ m log m
112 107 90 syl y 1 +∞ x 1 x y < x m 1 x 0 Λ m
113 107 nnred y 1 +∞ x 1 x y < x m 1 x m
114 107 nnge1d y 1 +∞ x 1 x y < x m 1 x 1 m
115 113 114 logge0d y 1 +∞ x 1 x y < x m 1 x 0 log m
116 108 110 112 115 mulge0d y 1 +∞ x 1 x y < x m 1 x 0 Λ m log m
117 flword2 y x y x x y
118 58 66 69 117 syl3anc y 1 +∞ x 1 x y < x x y
119 fzss2 x y 1 y 1 x
120 118 119 syl y 1 +∞ x 1 x y < x 1 y 1 x
121 106 111 116 120 fsumless y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m m = 1 x Λ m log m
122 chpwordi y x y x ψ y ψ x
123 58 66 69 122 syl3anc y 1 +∞ x 1 x y < x ψ y ψ x
124 54 70 logled y 1 +∞ x 1 x y < x y x log y log x
125 69 124 mpbid y 1 +∞ x 1 x y < x log y log x
126 82 67 83 71 100 101 123 125 lemul12ad y 1 +∞ x 1 x y < x ψ y log y ψ x log x
127 81 84 65 72 121 126 le2addd y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m + ψ y log y m = 1 x Λ m log m + ψ x log x
128 63 85 73 105 127 letrd y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y m = 1 x Λ m log m + ψ x log x
129 64 63 73 80 128 letrd y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y y m = 1 x Λ m log m + ψ x log x
130 62 129 eqbrtrd y 1 +∞ x 1 x y < x m = 1 y Λ m log m ψ y log y y m = 1 x Λ m log m + ψ x log x
131 6 7 29 34 51 130 o1bddrp c + y 1 +∞ m = 1 y Λ m log m ψ y log y y c
132 131 mptru c + y 1 +∞ m = 1 y Λ m log m ψ y log y y c
133 simpl c + y 1 +∞ m = 1 y Λ m log m ψ y log y y c c +
134 simpr c + y 1 +∞ m = 1 y Λ m log m ψ y log y y c y 1 +∞ m = 1 y Λ m log m ψ y log y y c
135 133 134 selberg3lem1 c + y 1 +∞ m = 1 y Λ m log m ψ y log y y c x 1 +∞ 2 log x n = 1 x Λ n ψ x n log n n = 1 x Λ n ψ x n x 𝑂1
136 135 rexlimiva c + y 1 +∞ m = 1 y Λ m log m ψ y log y y c x 1 +∞ 2 log x n = 1 x Λ n ψ x n log n n = 1 x Λ n ψ x n x 𝑂1
137 132 136 ax-mp x 1 +∞ 2 log x n = 1 x Λ n ψ x n log n n = 1 x Λ n ψ x n x 𝑂1