Metamath Proof Explorer


Theorem mulog2sumlem1

Description: Asymptotic formula for sum_ n <_ x , log ( x / n ) / n = ( 1 / 2 ) log ^ 2 ( x ) + gamma x. log x - L + O ( log x / x ) , with explicit constants. Equation 10.2.7 of Shapiro, p. 407. (Contributed by Mario Carneiro, 18-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses logdivsum.1 โŠข ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ โ†ฆ ( ฮฃ ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘– ) / ๐‘– ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) )
mulog2sumlem.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โ‡๐‘Ÿ ๐ฟ )
mulog2sumlem1.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„+ )
mulog2sumlem1.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ e โ‰ค ๐ด )
Assertion mulog2sumlem1 ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) ) ) ) โ‰ค ( 2 ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 logdivsum.1 โŠข ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ โ†ฆ ( ฮฃ ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘– ) / ๐‘– ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) )
2 mulog2sumlem.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โ‡๐‘Ÿ ๐ฟ )
3 mulog2sumlem1.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„+ )
4 mulog2sumlem1.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ e โ‰ค ๐ด )
5 fzfid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ Fin )
6 elfznn โŠข ( ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„• )
7 6 nnrpd โŠข ( ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„+ )
8 rpdivcl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„+ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„+ ) โ†’ ( ๐ด / ๐‘š ) โˆˆ โ„+ )
9 3 7 8 syl2an โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ๐ด / ๐‘š ) โˆˆ โ„+ )
10 9 relogcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) โˆˆ โ„ )
11 6 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„• )
12 10 11 nndivred โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) โˆˆ โ„ )
13 5 12 fsumrecl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) โˆˆ โ„ )
14 3 relogcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( log โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
15 14 resqcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„ )
16 15 rehalfcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) โˆˆ โ„ )
17 emre โŠข ฮณ โˆˆ โ„
18 remulcl โŠข ( ( ฮณ โˆˆ โ„ โˆง ( log โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„ )
19 17 14 18 sylancr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„ )
20 rpsup โŠข sup ( โ„+ , โ„* , < ) = +โˆž
21 20 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ sup ( โ„+ , โ„* , < ) = +โˆž )
22 1 logdivsum โŠข ( ๐น : โ„+ โŸถ โ„ โˆง ๐น โˆˆ dom โ‡๐‘Ÿ โˆง ( ( ๐น โ‡๐‘Ÿ ๐ฟ โˆง ๐ด โˆˆ โ„+ โˆง e โ‰ค ๐ด ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ( ๐น โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ๐ฟ ) ) โ‰ค ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) ) )
23 22 simp1i โŠข ๐น : โ„+ โŸถ โ„
24 23 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : โ„+ โŸถ โ„ )
25 24 feqmptd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„+ โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
26 25 2 eqbrtrrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„+ โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โ‡๐‘Ÿ ๐ฟ )
27 23 ffvelcdmi โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„+ โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) โˆˆ โ„ )
28 27 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„+ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) โˆˆ โ„ )
29 21 26 28 rlimrecl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ โ„ )
30 19 29 resubcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) โˆˆ โ„ )
31 16 30 readdcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) ) โˆˆ โ„ )
32 13 31 resubcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) ) ) โˆˆ โ„ )
33 32 recnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
34 33 abscld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) ) ) ) โˆˆ โ„ )
35 rerpdivcl โŠข ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„+ ) โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆˆ โ„ )
36 14 7 35 syl2an โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆˆ โ„ )
37 36 recnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ )
38 5 37 fsumcl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ )
39 14 recnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( log โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
40 readdcl โŠข ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง ฮณ โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) โˆˆ โ„ )
41 14 17 40 sylancl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) โˆˆ โ„ )
42 41 recnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) โˆˆ โ„‚ )
43 39 42 mulcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) โˆˆ โ„‚ )
44 38 43 subcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
45 44 abscld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) โˆˆ โ„ )
46 11 nnrpd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„+ )
47 46 relogcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐‘š ) โˆˆ โ„ )
48 47 11 nndivred โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆˆ โ„ )
49 48 recnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ )
50 5 49 fsumcl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ )
51 16 recnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) โˆˆ โ„‚ )
52 29 recnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ โ„‚ )
53 51 52 addcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) โˆˆ โ„‚ )
54 50 53 subcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) โˆˆ โ„‚ )
55 54 abscld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) โˆˆ โ„ )
56 45 55 readdcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) + ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) ) โˆˆ โ„ )
57 2re โŠข 2 โˆˆ โ„
58 14 3 rerpdivcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) โˆˆ โ„ )
59 remulcl โŠข ( ( 2 โˆˆ โ„ โˆง ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) โˆˆ โ„ ) โ†’ ( 2 ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) ) โˆˆ โ„ )
60 57 58 59 sylancr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 2 ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) ) โˆˆ โ„ )
61 relogdiv โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„+ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„+ ) โ†’ ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( log โ€˜ ๐‘š ) ) )
62 3 7 61 syl2an โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( log โ€˜ ๐‘š ) ) )
63 62 oveq1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( log โ€˜ ๐‘š ) ) / ๐‘š ) )
64 39 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
65 47 recnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ )
66 46 rpcnne0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ๐‘š โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘š โ‰  0 ) )
67 divsubdir โŠข ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ โˆง ( log โ€˜ ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ โˆง ( ๐‘š โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘š โ‰  0 ) ) โ†’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( log โ€˜ ๐‘š ) ) / ๐‘š ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) ) )
68 64 65 66 67 syl3anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( log โ€˜ ๐‘š ) ) / ๐‘š ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) ) )
69 63 68 eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) ) )
70 69 sumeq2dv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) = ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) ) )
71 5 37 49 fsumsub โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) ) = ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) ) )
72 70 71 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) = ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) ) )
73 remulcl โŠข ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง ฮณ โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) โˆˆ โ„ )
74 14 17 73 sylancl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) โˆˆ โ„ )
75 16 74 readdcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) ) โˆˆ โ„ )
76 75 recnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) ) โˆˆ โ„‚ )
77 76 51 pncand โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) ) + ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) = ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) ) )
78 17 recni โŠข ฮณ โˆˆ โ„‚
79 78 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮณ โˆˆ โ„‚ )
80 39 39 79 adddid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) ) )
81 15 recnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„‚ )
82 81 2halvesd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) )
83 39 sqvald โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) )
84 82 83 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) )
85 84 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) ) )
86 74 recnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) โˆˆ โ„‚ )
87 51 51 86 add32d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) ) = ( ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) ) + ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) )
88 80 85 87 3eqtr2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) = ( ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) ) + ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) )
89 88 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) = ( ( ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) ) + ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) )
90 mulcom โŠข ( ( ฮณ โˆˆ โ„‚ โˆง ( log โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) )
91 78 39 90 sylancr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) )
92 91 oveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮณ ) ) )
93 77 89 92 3eqtr4rd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) )
94 93 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆ’ ๐ฟ ) = ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) โˆ’ ๐ฟ ) )
95 91 86 eqeltrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ )
96 51 95 52 addsubassd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆ’ ๐ฟ ) = ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) ) )
97 43 51 52 subsub4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) โˆ’ ๐ฟ ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) )
98 94 96 97 3eqtr3d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) )
99 72 98 oveq12d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) ) ) = ( ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) )
100 38 50 43 53 sub4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) = ( ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) โˆ’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) )
101 99 100 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) ) ) = ( ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) โˆ’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) )
102 101 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) ) ) ) = ( abs โ€˜ ( ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) โˆ’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) ) )
103 44 54 abs2dif2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) โˆ’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) ) โ‰ค ( ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) + ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) ) )
104 102 103 eqbrtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) ) ) ) โ‰ค ( ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) + ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) ) )
105 harmonicbnd4 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) โ‰ค ( 1 / ๐ด ) )
106 3 105 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) โ‰ค ( 1 / ๐ด ) )
107 11 nnrecred โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( 1 / ๐‘š ) โˆˆ โ„ )
108 5 107 fsumrecl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆˆ โ„ )
109 108 41 resubcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) โˆˆ โ„ )
110 109 recnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) โˆˆ โ„‚ )
111 110 abscld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) โˆˆ โ„ )
112 3 rprecred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 / ๐ด ) โˆˆ โ„ )
113 0red โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ โ„ )
114 1red โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„ )
115 0lt1 โŠข 0 < 1
116 115 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 < 1 )
117 loge โŠข ( log โ€˜ e ) = 1
118 epr โŠข e โˆˆ โ„+
119 logleb โŠข ( ( e โˆˆ โ„+ โˆง ๐ด โˆˆ โ„+ ) โ†’ ( e โ‰ค ๐ด โ†” ( log โ€˜ e ) โ‰ค ( log โ€˜ ๐ด ) ) )
120 118 3 119 sylancr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( e โ‰ค ๐ด โ†” ( log โ€˜ e ) โ‰ค ( log โ€˜ ๐ด ) ) )
121 4 120 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( log โ€˜ e ) โ‰ค ( log โ€˜ ๐ด ) )
122 117 121 eqbrtrrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 โ‰ค ( log โ€˜ ๐ด ) )
123 113 114 14 116 122 ltletrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 < ( log โ€˜ ๐ด ) )
124 lemul2 โŠข ( ( ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) โˆˆ โ„ โˆง ( 1 / ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง ( ( log โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง 0 < ( log โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) โ‰ค ( 1 / ๐ด ) โ†” ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) โ‰ค ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( 1 / ๐ด ) ) ) )
125 111 112 14 123 124 syl112anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) โ‰ค ( 1 / ๐ด ) โ†” ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) โ‰ค ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( 1 / ๐ด ) ) ) )
126 106 125 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) โ‰ค ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( 1 / ๐ด ) ) )
127 46 rpcnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„‚ )
128 46 rpne0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ๐‘š โ‰  0 )
129 64 127 128 divrecd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( 1 / ๐‘š ) ) )
130 129 sumeq2dv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) = ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( 1 / ๐‘š ) ) )
131 107 recnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( 1 / ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ )
132 5 39 131 fsummulc2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) ) = ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( 1 / ๐‘š ) ) )
133 130 132 eqtr4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) ) )
134 133 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) )
135 5 131 fsumcl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ )
136 39 135 42 subdid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) )
137 134 136 eqtr4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) )
138 137 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) = ( abs โ€˜ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) )
139 135 42 subcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) โˆˆ โ„‚ )
140 39 139 absmuld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) = ( ( abs โ€˜ ( log โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) )
141 113 14 123 ltled โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โ‰ค ( log โ€˜ ๐ด ) )
142 14 141 absidd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( log โ€˜ ๐ด ) ) = ( log โ€˜ ๐ด ) )
143 142 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( abs โ€˜ ( log โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) )
144 138 140 143 3eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( 1 / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) )
145 3 rpcnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
146 3 rpne0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โ‰  0 )
147 39 145 146 divrecd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( 1 / ๐ด ) ) )
148 126 144 147 3brtr4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) โ‰ค ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) )
149 fveq2 โŠข ( ๐‘– = ๐‘š โ†’ ( log โ€˜ ๐‘– ) = ( log โ€˜ ๐‘š ) )
150 id โŠข ( ๐‘– = ๐‘š โ†’ ๐‘– = ๐‘š )
151 149 150 oveq12d โŠข ( ๐‘– = ๐‘š โ†’ ( ( log โ€˜ ๐‘– ) / ๐‘– ) = ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) )
152 151 cbvsumv โŠข ฮฃ ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘– ) / ๐‘– ) = ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š )
153 fveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( โŒŠ โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) )
154 153 oveq2d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) )
155 154 sumeq1d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) = ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) )
156 152 155 eqtrid โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ฮฃ ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘– ) / ๐‘– ) = ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) )
157 fveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( log โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( log โ€˜ ๐ด ) )
158 157 oveq1d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( ( log โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘ 2 ) = ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) )
159 158 oveq1d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( ( ( log โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘ 2 ) / 2 ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) )
160 156 159 oveq12d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( ฮฃ ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘– ) / ๐‘– ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) = ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) )
161 ovex โŠข ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) โˆˆ V
162 160 1 161 fvmpt โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„+ โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐ด ) = ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) )
163 3 162 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐ด ) = ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) )
164 163 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ๐ฟ ) = ( ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) โˆ’ ๐ฟ ) )
165 50 51 52 subsub4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) ) โˆ’ ๐ฟ ) = ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) )
166 164 165 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ๐ฟ ) = ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) )
167 166 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ( ๐น โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ๐ฟ ) ) = ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) )
168 22 simp3i โŠข ( ( ๐น โ‡๐‘Ÿ ๐ฟ โˆง ๐ด โˆˆ โ„+ โˆง e โ‰ค ๐ด ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ( ๐น โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ๐ฟ ) ) โ‰ค ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) )
169 2 3 4 168 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ( ๐น โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ๐ฟ ) ) โ‰ค ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) )
170 167 169 eqbrtrrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) โ‰ค ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) )
171 45 55 58 58 148 170 le2addd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) + ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) ) โ‰ค ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) ) )
172 58 recnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
173 172 2timesd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 2 ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) ) = ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) + ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) ) )
174 171 173 breqtrrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( log โ€˜ ๐ด ) ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) + ฮณ ) ) ) ) + ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ๐‘š ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ๐ฟ ) ) ) ) โ‰ค ( 2 ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) ) )
175 34 56 60 104 174 letrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ( ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( log โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) / ๐‘š ) โˆ’ ( ( ( ( log โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) / 2 ) + ( ( ฮณ ยท ( log โ€˜ ๐ด ) ) โˆ’ ๐ฟ ) ) ) ) โ‰ค ( 2 ยท ( ( log โ€˜ ๐ด ) / ๐ด ) ) )