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Theorem vmadivsumb

Description: Give a total bound on the von Mangoldt sum. (Contributed by Mario Carneiro, 30-May-2016)

Ref Expression
Assertion vmadivsumb c + x 1 +∞ n = 1 x Λ n n 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 1rp 1 +
6 5 a1i x 1 +∞ 1 +
7 3 simplbda x 1 +∞ 1 x
8 4 6 7 rpgecld x 1 +∞ x +
9 8 ex x 1 +∞ x +
10 9 ssrdv 1 +∞ +
11 rpssre +
12 10 11 sstrdi 1 +∞
13 1 a1i 1
14 fzfid x 1 +∞ 1 x Fin
15 elfznn n 1 x n
16 15 adantl x 1 +∞ n 1 x n
17 vmacl n Λ n
18 16 17 syl x 1 +∞ n 1 x Λ n
19 18 16 nndivred x 1 +∞ n 1 x Λ n n
20 14 19 fsumrecl x 1 +∞ n = 1 x Λ n n
21 8 relogcld x 1 +∞ log x
22 20 21 resubcld x 1 +∞ n = 1 x Λ n n log x
23 22 recnd x 1 +∞ n = 1 x Λ n n log x
24 vmadivsum x + n = 1 x Λ n n log x 𝑂1
25 24 a1i x + n = 1 x Λ n n log x 𝑂1
26 10 25 o1res2 x 1 +∞ n = 1 x Λ n n log x 𝑂1
27 fzfid y 1 y 1 y Fin
28 elfznn n 1 y n
29 28 adantl y 1 y n 1 y n
30 29 17 syl y 1 y n 1 y Λ n
31 30 29 nndivred y 1 y n 1 y Λ n n
32 27 31 fsumrecl y 1 y n = 1 y Λ n n
33 simprl y 1 y y
34 5 a1i y 1 y 1 +
35 simprr y 1 y 1 y
36 33 34 35 rpgecld y 1 y y +
37 36 relogcld y 1 y log y
38 32 37 readdcld y 1 y n = 1 y Λ n n + log y
39 22 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n log x
40 39 recnd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n log x
41 40 abscld x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n log x
42 20 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n
43 8 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y x +
44 43 relogcld x 1 +∞ y 1 y x < y log x
45 42 44 readdcld x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n + log x
46 38 ad2ant2r x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 y Λ n n + log y
47 42 recnd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n
48 44 recnd x 1 +∞ y 1 y x < y log x
49 47 48 abs2dif2d x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n log x n = 1 x Λ n n + log x
50 16 nnrpd x 1 +∞ n 1 x n +
51 vmage0 n 0 Λ n
52 16 51 syl x 1 +∞ n 1 x 0 Λ n
53 18 50 52 divge0d x 1 +∞ n 1 x 0 Λ n n
54 14 19 53 fsumge0 x 1 +∞ 0 n = 1 x Λ n n
55 54 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y 0 n = 1 x Λ n n
56 42 55 absidd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n = n = 1 x Λ n n
57 21 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y log x
58 4 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y x
59 7 adantr x 1 +∞ y 1 y x < y 1 x
60 58 59 logge0d x 1 +∞ y 1 y x < y 0 log x
61 57 60 absidd x 1 +∞ y 1 y x < y log x = log x
62 56 61 oveq12d x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n + log x = n = 1 x Λ n n + log x
63 49 62 breqtrd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n log x n = 1 x Λ n n + log x
64 32 ad2ant2r x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 y Λ n n
65 36 ad2ant2r x 1 +∞ y 1 y x < y y +
66 65 relogcld x 1 +∞ y 1 y x < y log y
67 fzfid x 1 +∞ y 1 y x < y 1 y Fin
68 28 adantl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y n
69 68 17 syl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y Λ n
70 69 68 nndivred x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y Λ n n
71 68 nnrpd x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y n +
72 68 51 syl x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y 0 Λ n
73 69 71 72 divge0d x 1 +∞ y 1 y x < y n 1 y 0 Λ n n
74 simprll x 1 +∞ y 1 y x < y y
75 simprr x 1 +∞ y 1 y x < y x < y
76 58 74 75 ltled x 1 +∞ y 1 y x < y x y
77 flword2 x y x y y x
78 58 74 76 77 syl3anc x 1 +∞ y 1 y x < y y x
79 fzss2 y x 1 x 1 y
80 78 79 syl x 1 +∞ y 1 y x < y 1 x 1 y
81 67 70 73 80 fsumless x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n n = 1 y Λ n n
82 74 43 76 rpgecld x 1 +∞ y 1 y x < y y +
83 43 82 logled x 1 +∞ y 1 y x < y x y log x log y
84 76 83 mpbid x 1 +∞ y 1 y x < y log x log y
85 42 44 64 66 81 84 le2addd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n + log x n = 1 y Λ n n + log y
86 41 45 46 63 85 letrd x 1 +∞ y 1 y x < y n = 1 x Λ n n log x n = 1 y Λ n n + log y
87 12 13 23 26 38 86 o1bddrp c + x 1 +∞ n = 1 x Λ n n log x c
88 87 mptru c + x 1 +∞ n = 1 x Λ n n log x c