Metamath Proof Explorer


Theorem stirlinglem1

Description: A simple limit of fractions is computed. (Contributed by Glauco Siliprandi, 30-Jun-2017)

Ref Expression
Hypotheses stirlinglem1.1 โŠข ๐ป = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
stirlinglem1.2 โŠข ๐น = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
stirlinglem1.3 โŠข ๐บ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) )
stirlinglem1.4 โŠข ๐ฟ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ๐‘› ) )
Assertion stirlinglem1 ๐ป โ‡ ( 1 / 2 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 stirlinglem1.1 โŠข ๐ป = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
2 stirlinglem1.2 โŠข ๐น = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
3 stirlinglem1.3 โŠข ๐บ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) )
4 stirlinglem1.4 โŠข ๐ฟ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ๐‘› ) )
5 nnuz โŠข โ„• = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
6 1zzd โŠข ( โŠค โ†’ 1 โˆˆ โ„ค )
7 ax-1cn โŠข 1 โˆˆ โ„‚
8 divcnv โŠข ( 1 โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ๐‘› ) ) โ‡ 0 )
9 7 8 ax-mp โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ๐‘› ) ) โ‡ 0
10 4 9 eqbrtri โŠข ๐ฟ โ‡ 0
11 10 a1i โŠข ( โŠค โ†’ ๐ฟ โ‡ 0 )
12 nnex โŠข โ„• โˆˆ V
13 12 mptex โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) โˆˆ V
14 3 13 eqeltri โŠข ๐บ โˆˆ V
15 14 a1i โŠข ( โŠค โ†’ ๐บ โˆˆ V )
16 4 a1i โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐ฟ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ๐‘› ) ) )
17 simpr โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ๐‘› = ๐‘˜ )
18 17 oveq2d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( 1 / ๐‘› ) = ( 1 / ๐‘˜ ) )
19 id โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„• )
20 nnrp โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„+ )
21 20 rpreccld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 / ๐‘˜ ) โˆˆ โ„+ )
22 16 18 19 21 fvmptd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘˜ ) = ( 1 / ๐‘˜ ) )
23 nnrecre โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 / ๐‘˜ ) โˆˆ โ„ )
24 22 23 eqeltrd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„ )
25 24 adantl โŠข ( ( โŠค โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„ )
26 3 a1i โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐บ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
27 17 oveq2d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( 2 ยท ๐‘› ) = ( 2 ยท ๐‘˜ ) )
28 27 oveq1d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) = ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) )
29 28 oveq2d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) = ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) )
30 2re โŠข 2 โˆˆ โ„
31 30 a1i โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 2 โˆˆ โ„ )
32 nnre โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„ )
33 31 32 remulcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ๐‘˜ ) โˆˆ โ„ )
34 0le2 โŠข 0 โ‰ค 2
35 34 a1i โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 0 โ‰ค 2 )
36 20 rpge0d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 0 โ‰ค ๐‘˜ )
37 31 32 35 36 mulge0d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 0 โ‰ค ( 2 ยท ๐‘˜ ) )
38 33 37 ge0p1rpd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) โˆˆ โ„+ )
39 38 rpreccld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) โˆˆ โ„+ )
40 26 29 19 39 fvmptd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) = ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) )
41 39 rpred โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) โˆˆ โ„ )
42 40 41 eqeltrd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„ )
43 42 adantl โŠข ( ( โŠค โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„ )
44 1red โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 1 โˆˆ โ„ )
45 0le1 โŠข 0 โ‰ค 1
46 45 a1i โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 0 โ‰ค 1 )
47 33 44 readdcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) โˆˆ โ„ )
48 nncn โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚ )
49 48 mullidd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 ยท ๐‘˜ ) = ๐‘˜ )
50 1lt2 โŠข 1 < 2
51 50 a1i โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 1 < 2 )
52 44 31 20 51 ltmul1dd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 ยท ๐‘˜ ) < ( 2 ยท ๐‘˜ ) )
53 49 52 eqbrtrrd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ < ( 2 ยท ๐‘˜ ) )
54 33 ltp1d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ๐‘˜ ) < ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) )
55 32 33 47 53 54 lttrd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ < ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) )
56 32 47 55 ltled โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โ‰ค ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) )
57 20 38 44 46 56 lediv2ad โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) โ‰ค ( 1 / ๐‘˜ ) )
58 57 40 22 3brtr4d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) โ‰ค ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘˜ ) )
59 58 adantl โŠข ( ( โŠค โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) โ‰ค ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘˜ ) )
60 39 rpge0d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 0 โ‰ค ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) )
61 60 40 breqtrrd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 0 โ‰ค ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) )
62 61 adantl โŠข ( ( โŠค โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ 0 โ‰ค ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) )
63 5 6 11 15 25 43 59 62 climsqz2 โŠข ( โŠค โ†’ ๐บ โ‡ 0 )
64 1cnd โŠข ( โŠค โ†’ 1 โˆˆ โ„‚ )
65 12 mptex โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) โˆˆ V
66 2 65 eqeltri โŠข ๐น โˆˆ V
67 66 a1i โŠข ( โŠค โ†’ ๐น โˆˆ V )
68 43 recnd โŠข ( ( โŠค โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
69 2 a1i โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐น = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) )
70 29 oveq2d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) = ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) ) )
71 1cnd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 1 โˆˆ โ„‚ )
72 2cnd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 2 โˆˆ โ„‚ )
73 72 48 mulcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
74 73 71 addcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) โˆˆ โ„‚ )
75 38 rpne0d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) โ‰  0 )
76 74 75 reccld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) โˆˆ โ„‚ )
77 71 76 subcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
78 69 70 19 77 fvmptd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) = ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) ) )
79 40 eqcomd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) = ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) )
80 79 oveq2d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) ) = ( 1 โˆ’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
81 78 80 eqtrd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) = ( 1 โˆ’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
82 81 adantl โŠข ( ( โŠค โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) = ( 1 โˆ’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
83 5 6 63 64 67 68 82 climsubc2 โŠข ( โŠค โ†’ ๐น โ‡ ( 1 โˆ’ 0 ) )
84 1m0e1 โŠข ( 1 โˆ’ 0 ) = 1
85 83 84 breqtrdi โŠข ( โŠค โ†’ ๐น โ‡ 1 )
86 64 halfcld โŠข ( โŠค โ†’ ( 1 / 2 ) โˆˆ โ„‚ )
87 12 mptex โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) โˆˆ V
88 1 87 eqeltri โŠข ๐ป โˆˆ V
89 88 a1i โŠข ( โŠค โ†’ ๐ป โˆˆ V )
90 78 77 eqeltrd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
91 90 adantl โŠข ( ( โŠค โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
92 nncn โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„‚ )
93 92 sqcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„‚ )
94 93 mullidd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 ยท ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ) = ( ๐‘› โ†‘ 2 ) )
95 94 eqcomd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› โ†‘ 2 ) = ( 1 ยท ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ) )
96 2cnd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 2 โˆˆ โ„‚ )
97 96 92 mulcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
98 1cnd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 1 โˆˆ โ„‚ )
99 92 97 98 adddid โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) = ( ( ๐‘› ยท ( 2 ยท ๐‘› ) ) + ( ๐‘› ยท 1 ) ) )
100 92 96 92 mul12d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› ยท ( 2 ยท ๐‘› ) ) = ( 2 ยท ( ๐‘› ยท ๐‘› ) ) )
101 92 sqvald โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› โ†‘ 2 ) = ( ๐‘› ยท ๐‘› ) )
102 101 eqcomd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› ยท ๐‘› ) = ( ๐‘› โ†‘ 2 ) )
103 102 oveq2d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ( ๐‘› ยท ๐‘› ) ) = ( 2 ยท ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ) )
104 100 103 eqtrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› ยท ( 2 ยท ๐‘› ) ) = ( 2 ยท ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ) )
105 92 mulridd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› ยท 1 ) = ๐‘› )
106 104 105 oveq12d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› ยท ( 2 ยท ๐‘› ) ) + ( ๐‘› ยท 1 ) ) = ( ( 2 ยท ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ) + ๐‘› ) )
107 2ne0 โŠข 2 โ‰  0
108 107 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 2 โ‰  0 )
109 92 96 108 divcan2d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ( ๐‘› / 2 ) ) = ๐‘› )
110 109 eqcomd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘› = ( 2 ยท ( ๐‘› / 2 ) ) )
111 110 oveq2d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( 2 ยท ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ) + ๐‘› ) = ( ( 2 ยท ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ) + ( 2 ยท ( ๐‘› / 2 ) ) ) )
112 92 halfcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› / 2 ) โˆˆ โ„‚ )
113 96 93 112 adddid โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) = ( ( 2 ยท ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ) + ( 2 ยท ( ๐‘› / 2 ) ) ) )
114 111 113 eqtr4d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( 2 ยท ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ) + ๐‘› ) = ( 2 ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) )
115 99 106 114 3eqtrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) = ( 2 ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) )
116 95 115 oveq12d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) = ( ( 1 ยท ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ) / ( 2 ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) ) )
117 93 112 addcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) โˆˆ โ„‚ )
118 nnrp โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„+ )
119 2z โŠข 2 โˆˆ โ„ค
120 119 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 2 โˆˆ โ„ค )
121 118 120 rpexpcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„+ )
122 118 rphalfcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› / 2 ) โˆˆ โ„+ )
123 121 122 rpaddcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) โˆˆ โ„+ )
124 123 rpne0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) โ‰  0 )
125 98 96 93 117 108 124 divmuldivd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( 1 / 2 ) ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) ) = ( ( 1 ยท ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ) / ( 2 ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) ) )
126 93 112 pncand โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) โˆ’ ( ๐‘› / 2 ) ) = ( ๐‘› โ†‘ 2 ) )
127 126 eqcomd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› โ†‘ 2 ) = ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) โˆ’ ( ๐‘› / 2 ) ) )
128 127 oveq1d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) = ( ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) โˆ’ ( ๐‘› / 2 ) ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) )
129 117 112 117 124 divsubdird โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) โˆ’ ( ๐‘› / 2 ) ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) = ( ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) โˆ’ ( ( ๐‘› / 2 ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) ) )
130 117 124 dividd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) = 1 )
131 130 oveq1d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) โˆ’ ( ( ๐‘› / 2 ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) ) = ( 1 โˆ’ ( ( ๐‘› / 2 ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) ) )
132 128 129 131 3eqtrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) = ( 1 โˆ’ ( ( ๐‘› / 2 ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) ) )
133 nnne0 โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘› โ‰  0 )
134 96 92 133 divcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 / ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
135 96 92 108 133 divne0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 / ๐‘› ) โ‰  0 )
136 112 117 134 124 135 divcan5rd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ๐‘› / 2 ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) / ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) ) = ( ( ๐‘› / 2 ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) )
137 92 96 133 108 divcan6d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› / 2 ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) = 1 )
138 93 112 134 adddird โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) = ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) + ( ( ๐‘› / 2 ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) ) )
139 93 96 92 133 div12d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) = ( 2 ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ๐‘› ) ) )
140 1e2m1 โŠข 1 = ( 2 โˆ’ 1 )
141 140 oveq2i โŠข ( ๐‘› โ†‘ 1 ) = ( ๐‘› โ†‘ ( 2 โˆ’ 1 ) )
142 92 exp1d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› โ†‘ 1 ) = ๐‘› )
143 92 133 120 expm1d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› โ†‘ ( 2 โˆ’ 1 ) ) = ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ๐‘› ) )
144 141 142 143 3eqtr3a โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘› = ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ๐‘› ) )
145 144 eqcomd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ๐‘› ) = ๐‘› )
146 145 oveq2d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ๐‘› ) ) = ( 2 ยท ๐‘› ) )
147 139 146 eqtrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) = ( 2 ยท ๐‘› ) )
148 147 137 oveq12d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) + ( ( ๐‘› / 2 ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) ) = ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) )
149 138 148 eqtrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) = ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) )
150 137 149 oveq12d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ๐‘› / 2 ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) / ( ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ยท ( 2 / ๐‘› ) ) ) = ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) )
151 136 150 eqtr3d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› / 2 ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) = ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) )
152 151 oveq2d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 โˆ’ ( ( ๐‘› / 2 ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) ) = ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
153 132 152 eqtrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) = ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
154 153 oveq2d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( 1 / 2 ) ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) + ( ๐‘› / 2 ) ) ) ) = ( ( 1 / 2 ) ยท ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) )
155 116 125 154 3eqtr2d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) = ( ( 1 / 2 ) ยท ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) )
156 155 mpteq2ia โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / 2 ) ยท ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) )
157 1 156 eqtri โŠข ๐ป = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / 2 ) ยท ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) )
158 157 a1i โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐ป = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / 2 ) ยท ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) ) )
159 70 oveq2d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( ( 1 / 2 ) ยท ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) = ( ( 1 / 2 ) ยท ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) ) ) )
160 71 halfcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 1 / 2 ) โˆˆ โ„‚ )
161 160 77 mulcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( 1 / 2 ) ยท ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
162 158 159 19 161 fvmptd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( 1 / 2 ) ยท ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) ) ) )
163 78 oveq2d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( 1 / 2 ) ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) ) = ( ( 1 / 2 ) ยท ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘˜ ) + 1 ) ) ) ) )
164 162 163 eqtr4d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( 1 / 2 ) ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
165 164 adantl โŠข ( ( โŠค โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( 1 / 2 ) ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
166 5 6 85 86 89 91 165 climmulc2 โŠข ( โŠค โ†’ ๐ป โ‡ ( ( 1 / 2 ) ยท 1 ) )
167 166 mptru โŠข ๐ป โ‡ ( ( 1 / 2 ) ยท 1 )
168 halfcn โŠข ( 1 / 2 ) โˆˆ โ„‚
169 168 mulridi โŠข ( ( 1 / 2 ) ยท 1 ) = ( 1 / 2 )
170 167 169 breqtri โŠข ๐ป โ‡ ( 1 / 2 )