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Theorem chpdifbndlem2

Description: Lemma for chpdifbnd . (Contributed by Mario Carneiro, 25-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses chpdifbnd.a ⊢ φ → A ∈ ℝ +
chpdifbnd.1 ⊢ φ → 1 ≤ A
chpdifbnd.b ⊢ φ → B ∈ ℝ +
chpdifbnd.2 ⊢ φ → ∀ z ∈ 1 +∞ ψ ⁡ z ⁢ log ⁡ z + ∑ m = 1 z Λ ⁡ m ⁢ ψ ⁡ z m z − 2 ⁢ log ⁡ z ≤ B
chpdifbnd.c ⊢ C = B ⁢ A + 1 + 2 ⁢ A ⁢ log ⁡ A
Assertion chpdifbndlem2 ⊢ φ → ∃ c ∈ ℝ + ∀ x ∈ 1 +∞ ∀ y ∈ x A ⁢ x ψ ⁡ y − ψ ⁡ x ≤ 2 ⁢ y − x + c ⁢ x log ⁡ x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 chpdifbnd.a ⊢ φ → A ∈ ℝ +
2 chpdifbnd.1 ⊢ φ → 1 ≤ A
3 chpdifbnd.b ⊢ φ → B ∈ ℝ +
4 chpdifbnd.2 ⊢ φ → ∀ z ∈ 1 +∞ ψ ⁡ z ⁢ log ⁡ z + ∑ m = 1 z Λ ⁡ m ⁢ ψ ⁡ z m z − 2 ⁢ log ⁡ z ≤ B
5 chpdifbnd.c ⊢ C = B ⁢ A + 1 + 2 ⁢ A ⁢ log ⁡ A
6 1rp ⊢ 1 ∈ ℝ +
7 rpaddcl ⊢ A ∈ ℝ + ∧ 1 ∈ ℝ + → A + 1 ∈ ℝ +
8 1 6 7 sylancl ⊢ φ → A + 1 ∈ ℝ +
9 3 8 rpmulcld ⊢ φ → B ⁢ A + 1 ∈ ℝ +
10 9 rpred ⊢ φ → B ⁢ A + 1 ∈ ℝ
11 2rp ⊢ 2 ∈ ℝ +
12 rpmulcl ⊢ 2 ∈ ℝ + ∧ A ∈ ℝ + → 2 ⁢ A ∈ ℝ +
13 11 1 12 sylancr ⊢ φ → 2 ⁢ A ∈ ℝ +
14 13 rpred ⊢ φ → 2 ⁢ A ∈ ℝ
15 1 relogcld ⊢ φ → log ⁡ A ∈ ℝ
16 14 15 remulcld ⊢ φ → 2 ⁢ A ⁢ log ⁡ A ∈ ℝ
17 10 16 readdcld ⊢ φ → B ⁢ A + 1 + 2 ⁢ A ⁢ log ⁡ A ∈ ℝ
18 9 rpgt0d ⊢ φ → 0 < B ⁢ A + 1
19 13 rprege0d ⊢ φ → 2 ⁢ A ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2 ⁢ A
20 log1 ⊢ log ⁡ 1 = 0
21 logleb ⊢ 1 ∈ ℝ + ∧ A ∈ ℝ + → 1 ≤ A ↔ log ⁡ 1 ≤ log ⁡ A
22 6 1 21 sylancr ⊢ φ → 1 ≤ A ↔ log ⁡ 1 ≤ log ⁡ A
23 2 22 mpbid ⊢ φ → log ⁡ 1 ≤ log ⁡ A
24 20 23 eqbrtrrid ⊢ φ → 0 ≤ log ⁡ A
25 mulge0 ⊢ 2 ⁢ A ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2 ⁢ A ∧ log ⁡ A ∈ ℝ ∧ 0 ≤ log ⁡ A → 0 ≤ 2 ⁢ A ⁢ log ⁡ A
26 19 15 24 25 syl12anc ⊢ φ → 0 ≤ 2 ⁢ A ⁢ log ⁡ A
27 10 16 18 26 addgtge0d ⊢ φ → 0 < B ⁢ A + 1 + 2 ⁢ A ⁢ log ⁡ A
28 17 27 elrpd ⊢ φ → B ⁢ A + 1 + 2 ⁢ A ⁢ log ⁡ A ∈ ℝ +
29 5 28 eqeltrid ⊢ φ → C ∈ ℝ +
30 1 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ y ∈ x A ⁢ x → A ∈ ℝ +
31 2 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ y ∈ x A ⁢ x → 1 ≤ A
32 3 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ y ∈ x A ⁢ x → B ∈ ℝ +
33 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ y ∈ x A ⁢ x → ∀ z ∈ 1 +∞ ψ ⁡ z ⁢ log ⁡ z + ∑ m = 1 z Λ ⁡ m ⁢ ψ ⁡ z m z − 2 ⁢ log ⁡ z ≤ B
34 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ y ∈ x A ⁢ x → x ∈ 1 +∞
35 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ y ∈ x A ⁢ x → y ∈ x A ⁢ x
36 30 31 32 33 5 34 35 chpdifbndlem1 ⊢ φ ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ y ∈ x A ⁢ x → ψ ⁡ y − ψ ⁡ x ≤ 2 ⁢ y − x + C ⁢ x log ⁡ x
37 36 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ 1 +∞ ∀ y ∈ x A ⁢ x ψ ⁡ y − ψ ⁡ x ≤ 2 ⁢ y − x + C ⁢ x log ⁡ x
38 oveq1 ⊢ c = C → c ⁢ x log ⁡ x = C ⁢ x log ⁡ x
39 38 oveq2d ⊢ c = C → 2 ⁢ y − x + c ⁢ x log ⁡ x = 2 ⁢ y − x + C ⁢ x log ⁡ x
40 39 breq2d ⊢ c = C → ψ ⁡ y − ψ ⁡ x ≤ 2 ⁢ y − x + c ⁢ x log ⁡ x ↔ ψ ⁡ y − ψ ⁡ x ≤ 2 ⁢ y − x + C ⁢ x log ⁡ x
41 40 2ralbidv ⊢ c = C → ∀ x ∈ 1 +∞ ∀ y ∈ x A ⁢ x ψ ⁡ y − ψ ⁡ x ≤ 2 ⁢ y − x + c ⁢ x log ⁡ x ↔ ∀ x ∈ 1 +∞ ∀ y ∈ x A ⁢ x ψ ⁡ y − ψ ⁡ x ≤ 2 ⁢ y − x + C ⁢ x log ⁡ x
42 41 rspcev ⊢ C ∈ ℝ + ∧ ∀ x ∈ 1 +∞ ∀ y ∈ x A ⁢ x ψ ⁡ y − ψ ⁡ x ≤ 2 ⁢ y − x + C ⁢ x log ⁡ x → ∃ c ∈ ℝ + ∀ x ∈ 1 +∞ ∀ y ∈ x A ⁢ x ψ ⁡ y − ψ ⁡ x ≤ 2 ⁢ y − x + c ⁢ x log ⁡ x
43 29 37 42 syl2anc ⊢ φ → ∃ c ∈ ℝ + ∀ x ∈ 1 +∞ ∀ y ∈ x A ⁢ x ψ ⁡ y − ψ ⁡ x ≤ 2 ⁢ y − x + c ⁢ x log ⁡ x