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Theorem selbergb

Description: Convert eventual boundedness in selberg to boundedness on [ 1 , +oo ) . (We have to bound away from zero because the log terms diverge at zero.) (Contributed by Mario Carneiro, 30-May-2016)

Ref Expression
Assertion selbergb c + x 1 +∞ n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x c

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 1re 1
2 elicopnf 1 x 1 +∞ x 1 x
3 1 2 mp1i x 1 +∞ x 1 x
4 3 simprbda x 1 +∞ x
5 4 ex x 1 +∞ x
6 5 ssrdv 1 +∞
7 1 a1i 1
8 fzfid x 1 +∞ 1 x Fin
9 elfznn n 1 x n
10 9 adantl x 1 +∞ n 1 x n
11 vmacl n Λ n
12 10 11 syl x 1 +∞ n 1 x Λ n
13 10 nnrpd x 1 +∞ n 1 x n +
14 13 relogcld x 1 +∞ n 1 x log n
15 4 adantr x 1 +∞ n 1 x x
16 15 10 nndivred x 1 +∞ n 1 x x n
17 chpcl x n ψ x n
18 16 17 syl x 1 +∞ n 1 x ψ x n
19 14 18 readdcld x 1 +∞ n 1 x log n + ψ x n
20 12 19 remulcld x 1 +∞ n 1 x Λ n log n + ψ x n
21 8 20 fsumrecl x 1 +∞ n = 1 x Λ n log n + ψ x n
22 1rp 1 +
23 22 a1i x 1 +∞ 1 +
24 3 simplbda x 1 +∞ 1 x
25 4 23 24 rpgecld x 1 +∞ x +
26 21 25 rerpdivcld x 1 +∞ n = 1 x Λ n log n + ψ x n x
27 2re 2
28 27 a1i x 1 +∞ 2
29 25 relogcld x 1 +∞ log x
30 28 29 remulcld x 1 +∞ 2 log x
31 26 30 resubcld x 1 +∞ n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x
32 31 recnd x 1 +∞ n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x
33 25 ex x 1 +∞ x +
34 33 ssrdv 1 +∞ +
35 selberg x + n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x 𝑂1
36 35 a1i x + n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x 𝑂1
37 34 36 o1res2 x 1 +∞ n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x 𝑂1
38 fzfid y 1 y 1 y Fin
39 elfznn n 1 y n
40 39 adantl y 1 y n 1 y n
41 40 11 syl y 1 y n 1 y Λ n
42 40 nnrpd y 1 y n 1 y n +
43 42 relogcld y 1 y n 1 y log n
44 simprl y 1 y y
45 44 adantr y 1 y n 1 y y
46 45 40 nndivred y 1 y n 1 y y n
47 chpcl y n ψ y n
48 46 47 syl y 1 y n 1 y ψ y n
49 43 48 readdcld y 1 y n 1 y log n + ψ y n
50 41 49 remulcld y 1 y n 1 y Λ n log n + ψ y n
51 38 50 fsumrecl y 1 y n = 1 y Λ n log n + ψ y n
52 27 a1i y 1 y 2
53 22 a1i y 1 y 1 +
54 simprr y 1 y 1 y
55 44 53 54 rpgecld y 1 y y +
56 55 relogcld y 1 y log y
57 52 56 remulcld y 1 y 2 log y
58 51 57 readdcld y 1 y n = 1 y Λ n log n + ψ y n + 2 log y
59 31 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x
60 59 recnd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x
61 60 abscld x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x
62 26 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x
63 30 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y 2 log x
64 62 63 readdcld x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x + 2 log x
65 fzfid x 1 +∞ y 1 y x < y 1 y Fin
66 39 adantl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y n
67 66 11 syl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y Λ n
68 66 nnrpd x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y n +
69 68 relogcld x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y log n
70 simprll x 1 +∞ y 1 y x < y y
71 70 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y y
72 71 66 nndivred x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y y n
73 72 47 syl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y ψ y n
74 69 73 readdcld x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y log n + ψ y n
75 67 74 remulcld x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y Λ n log n + ψ y n
76 65 75 fsumrecl x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 y Λ n log n + ψ y n
77 27 a1i x 1 +∞ y 1 y x < y 2
78 25 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y x +
79 4 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y x
80 simprr x 1 +∞ y 1 y x < y x < y
81 79 70 80 ltled x 1 +∞ y 1 y x < y x y
82 70 78 81 rpgecld x 1 +∞ y 1 y x < y y +
83 82 relogcld x 1 +∞ y 1 y x < y log y
84 77 83 remulcld x 1 +∞ y 1 y x < y 2 log y
85 76 84 readdcld x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 y Λ n log n + ψ y n + 2 log y
86 62 recnd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x
87 63 recnd x 1 +∞ y 1 y x < y 2 log x
88 86 87 abs2dif2d x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x n = 1 x Λ n log n + ψ x n x + 2 log x
89 21 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n
90 vmage0 n 0 Λ n
91 10 90 syl x 1 +∞ n 1 x 0 Λ n
92 10 nnred x 1 +∞ n 1 x n
93 10 nnge1d x 1 +∞ n 1 x 1 n
94 92 93 logge0d x 1 +∞ n 1 x 0 log n
95 chpge0 x n 0 ψ x n
96 16 95 syl x 1 +∞ n 1 x 0 ψ x n
97 14 18 94 96 addge0d x 1 +∞ n 1 x 0 log n + ψ x n
98 12 19 91 97 mulge0d x 1 +∞ n 1 x 0 Λ n log n + ψ x n
99 8 20 98 fsumge0 x 1 +∞ 0 n = 1 x Λ n log n + ψ x n
100 99 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y 0 n = 1 x Λ n log n + ψ x n
101 89 78 100 divge0d x 1 +∞ y 1 y x < y 0 n = 1 x Λ n log n + ψ x n x
102 62 101 absidd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x = n = 1 x Λ n log n + ψ x n x
103 78 relogcld x 1 +∞ y 1 y x < y log x
104 2rp 2 +
105 rpge0 2 + 0 2
106 104 105 mp1i x 1 +∞ y 1 y x < y 0 2
107 24 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y 1 x
108 79 107 logge0d x 1 +∞ y 1 y x < y 0 log x
109 77 103 106 108 mulge0d x 1 +∞ y 1 y x < y 0 2 log x
110 63 109 absidd x 1 +∞ y 1 y x < y 2 log x = 2 log x
111 102 110 oveq12d x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x + 2 log x = n = 1 x Λ n log n + ψ x n x + 2 log x
112 88 111 breqtrd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x n = 1 x Λ n log n + ψ x n x + 2 log x
113 22 a1i x 1 +∞ y 1 y x < y 1 +
114 79 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y x
115 114 66 nndivred x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y x n
116 115 17 syl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y ψ x n
117 69 116 readdcld x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y log n + ψ x n
118 67 117 remulcld x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y Λ n log n + ψ x n
119 65 118 fsumrecl x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 y Λ n log n + ψ x n
120 66 90 syl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y 0 Λ n
121 66 nnred x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y n
122 66 nnge1d x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y 1 n
123 121 122 logge0d x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y 0 log n
124 115 95 syl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y 0 ψ x n
125 69 116 123 124 addge0d x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y 0 log n + ψ x n
126 67 117 120 125 mulge0d x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y 0 Λ n log n + ψ x n
127 flword2 x y x y y x
128 79 70 81 127 syl3anc x 1 +∞ y 1 y x < y y x
129 fzss2 y x 1 x 1 y
130 128 129 syl x 1 +∞ y 1 y x < y 1 x 1 y
131 65 118 126 130 fsumless x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n n = 1 y Λ n log n + ψ x n
132 81 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y x y
133 114 71 68 132 lediv1dd x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y x n y n
134 chpwordi x n y n x n y n ψ x n ψ y n
135 115 72 133 134 syl3anc x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y ψ x n ψ y n
136 116 73 69 135 leadd2dd x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y log n + ψ x n log n + ψ y n
137 117 74 67 120 136 lemul2ad x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y Λ n log n + ψ x n Λ n log n + ψ y n
138 65 118 75 137 fsumle x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 y Λ n log n + ψ x n n = 1 y Λ n log n + ψ y n
139 89 119 76 131 138 letrd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n n = 1 y Λ n log n + ψ y n
140 89 76 113 79 100 139 107 lediv12ad x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x n = 1 y Λ n log n + ψ y n 1
141 76 recnd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 y Λ n log n + ψ y n
142 141 div1d x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 y Λ n log n + ψ y n 1 = n = 1 y Λ n log n + ψ y n
143 140 142 breqtrd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x n = 1 y Λ n log n + ψ y n
144 78 82 logled x 1 +∞ y 1 y x < y x y log x log y
145 81 144 mpbid x 1 +∞ y 1 y x < y log x log y
146 103 83 77 106 145 lemul2ad x 1 +∞ y 1 y x < y 2 log x 2 log y
147 62 63 76 84 143 146 le2addd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x + 2 log x n = 1 y Λ n log n + ψ y n + 2 log y
148 61 64 85 112 147 letrd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x n = 1 y Λ n log n + ψ y n + 2 log y
149 6 7 32 37 58 148 o1bddrp c + x 1 +∞ n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x c
150 149 mptru c + x 1 +∞ n = 1 x Λ n log n + ψ x n x 2 log x c