Metamath Proof Explorer


Theorem pntlemd

Description: Lemma for pnt . Closure for the constants used in the proof. For comparison with Equation 10.6.27 of Shapiro, p. 434, A is C^*, B is c_1, L is ฮป, D is c_2, and F is c_3. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses pntlem1.r โŠข ๐‘… = ( ๐‘Ž โˆˆ โ„+ โ†ฆ ( ( ฯˆ โ€˜ ๐‘Ž ) โˆ’ ๐‘Ž ) )
pntlem1.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„+ )
pntlem1.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„+ )
pntlem1.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ ( 0 (,) 1 ) )
pntlem1.d โŠข ๐ท = ( ๐ด + 1 )
pntlem1.f โŠข ๐น = ( ( 1 โˆ’ ( 1 / ๐ท ) ) ยท ( ( ๐ฟ / ( 3 2 ยท ๐ต ) ) / ( ๐ท โ†‘ 2 ) ) )
Assertion pntlemd ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โˆˆ โ„+ โˆง ๐ท โˆˆ โ„+ โˆง ๐น โˆˆ โ„+ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pntlem1.r โŠข ๐‘… = ( ๐‘Ž โˆˆ โ„+ โ†ฆ ( ( ฯˆ โ€˜ ๐‘Ž ) โˆ’ ๐‘Ž ) )
2 pntlem1.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„+ )
3 pntlem1.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„+ )
4 pntlem1.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ ( 0 (,) 1 ) )
5 pntlem1.d โŠข ๐ท = ( ๐ด + 1 )
6 pntlem1.f โŠข ๐น = ( ( 1 โˆ’ ( 1 / ๐ท ) ) ยท ( ( ๐ฟ / ( 3 2 ยท ๐ต ) ) / ( ๐ท โ†‘ 2 ) ) )
7 ioossre โŠข ( 0 (,) 1 ) โŠ† โ„
8 7 4 sselid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ โ„ )
9 eliooord โŠข ( ๐ฟ โˆˆ ( 0 (,) 1 ) โ†’ ( 0 < ๐ฟ โˆง ๐ฟ < 1 ) )
10 4 9 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 0 < ๐ฟ โˆง ๐ฟ < 1 ) )
11 10 simpld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 < ๐ฟ )
12 8 11 elrpd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ โ„+ )
13 1rp โŠข 1 โˆˆ โ„+
14 rpaddcl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„+ โˆง 1 โˆˆ โ„+ ) โ†’ ( ๐ด + 1 ) โˆˆ โ„+ )
15 2 13 14 sylancl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด + 1 ) โˆˆ โ„+ )
16 5 15 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ท โˆˆ โ„+ )
17 1re โŠข 1 โˆˆ โ„
18 ltaddrp โŠข ( ( 1 โˆˆ โ„ โˆง ๐ด โˆˆ โ„+ ) โ†’ 1 < ( 1 + ๐ด ) )
19 17 2 18 sylancr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 < ( 1 + ๐ด ) )
20 2 rpcnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
21 ax-1cn โŠข 1 โˆˆ โ„‚
22 addcom โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐ด + 1 ) = ( 1 + ๐ด ) )
23 20 21 22 sylancl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด + 1 ) = ( 1 + ๐ด ) )
24 5 23 eqtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ท = ( 1 + ๐ด ) )
25 19 24 breqtrrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 < ๐ท )
26 16 recgt1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 < ๐ท โ†” ( 1 / ๐ท ) < 1 ) )
27 25 26 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 / ๐ท ) < 1 )
28 16 rprecred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 / ๐ท ) โˆˆ โ„ )
29 difrp โŠข ( ( ( 1 / ๐ท ) โˆˆ โ„ โˆง 1 โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ( 1 / ๐ท ) < 1 โ†” ( 1 โˆ’ ( 1 / ๐ท ) ) โˆˆ โ„+ ) )
30 28 17 29 sylancl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( 1 / ๐ท ) < 1 โ†” ( 1 โˆ’ ( 1 / ๐ท ) ) โˆˆ โ„+ ) )
31 27 30 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 โˆ’ ( 1 / ๐ท ) ) โˆˆ โ„+ )
32 3nn0 โŠข 3 โˆˆ โ„•0
33 2nn โŠข 2 โˆˆ โ„•
34 32 33 decnncl โŠข 3 2 โˆˆ โ„•
35 nnrp โŠข ( 3 2 โˆˆ โ„• โ†’ 3 2 โˆˆ โ„+ )
36 34 35 ax-mp โŠข 3 2 โˆˆ โ„+
37 rpmulcl โŠข ( ( 3 2 โˆˆ โ„+ โˆง ๐ต โˆˆ โ„+ ) โ†’ ( 3 2 ยท ๐ต ) โˆˆ โ„+ )
38 36 3 37 sylancr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 3 2 ยท ๐ต ) โˆˆ โ„+ )
39 12 38 rpdivcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ / ( 3 2 ยท ๐ต ) ) โˆˆ โ„+ )
40 2z โŠข 2 โˆˆ โ„ค
41 rpexpcl โŠข ( ( ๐ท โˆˆ โ„+ โˆง 2 โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ท โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„+ )
42 16 40 41 sylancl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„+ )
43 39 42 rpdivcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฟ / ( 3 2 ยท ๐ต ) ) / ( ๐ท โ†‘ 2 ) ) โˆˆ โ„+ )
44 31 43 rpmulcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( 1 โˆ’ ( 1 / ๐ท ) ) ยท ( ( ๐ฟ / ( 3 2 ยท ๐ต ) ) / ( ๐ท โ†‘ 2 ) ) ) โˆˆ โ„+ )
45 6 44 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ โ„+ )
46 12 16 45 3jca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โˆˆ โ„+ โˆง ๐ท โˆˆ โ„+ โˆง ๐น โˆˆ โ„+ ) )