Metamath Proof Explorer


Theorem pntsval2

Description: The Selberg function can be expressed using the convolution product of the von Mangoldt function with itself. (Contributed by Mario Carneiro, 31-May-2016)

Ref Expression
Hypothesis pntsval.1 โŠข ๐‘† = ( ๐‘Ž โˆˆ โ„ โ†ฆ ฮฃ ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐‘Ž ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘– ) ยท ( ( log โ€˜ ๐‘– ) + ( ฯˆ โ€˜ ( ๐‘Ž / ๐‘– ) ) ) ) )
Assertion pntsval2 ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) = ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) + ฮฃ ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pntsval.1 โŠข ๐‘† = ( ๐‘Ž โˆˆ โ„ โ†ฆ ฮฃ ๐‘– โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐‘Ž ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘– ) ยท ( ( log โ€˜ ๐‘– ) + ( ฯˆ โ€˜ ( ๐‘Ž / ๐‘– ) ) ) ) )
2 1 pntsval โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) = ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ( log โ€˜ ๐‘› ) + ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) ) )
3 elfznn โŠข ( ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„• )
4 3 adantl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„• )
5 vmacl โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„ )
6 4 5 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„ )
7 6 recnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
8 4 nnrpd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„+ )
9 8 relogcld โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„ )
10 9 recnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
11 simpl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
12 11 4 nndivred โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ๐ด / ๐‘› ) โˆˆ โ„ )
13 chpcl โŠข ( ( ๐ด / ๐‘› ) โˆˆ โ„ โ†’ ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) โˆˆ โ„ )
14 12 13 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) โˆˆ โ„ )
15 14 recnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) โˆˆ โ„‚ )
16 7 10 15 adddid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ( log โ€˜ ๐‘› ) + ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) ) = ( ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) + ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) ) )
17 16 sumeq2dv โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ( log โ€˜ ๐‘› ) + ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) ) = ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) + ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) ) )
18 fveq2 โŠข ( ๐‘› = ๐‘š โ†’ ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) = ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) )
19 oveq2 โŠข ( ๐‘› = ๐‘š โ†’ ( ๐ด / ๐‘› ) = ( ๐ด / ๐‘š ) )
20 19 fveq2d โŠข ( ๐‘› = ๐‘š โ†’ ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) = ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) )
21 18 20 oveq12d โŠข ( ๐‘› = ๐‘š โ†’ ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) = ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) )
22 21 cbvsumv โŠข ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) = ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) )
23 fzfid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) โˆˆ Fin )
24 elfznn โŠข ( ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„• )
25 24 adantl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„• )
26 vmacl โŠข ( ๐‘š โˆˆ โ„• โ†’ ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) โˆˆ โ„ )
27 25 26 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) โˆˆ โ„ )
28 27 recnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) โˆˆ โ„‚ )
29 elfznn โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„• )
30 29 adantl โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„• )
31 vmacl โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ฮ› โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„ )
32 30 31 syl โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ) โ†’ ( ฮ› โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„ )
33 32 recnd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ) โ†’ ( ฮ› โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
34 23 28 33 fsummulc2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ( ฮ› โ€˜ ๐‘˜ ) ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
35 simpl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
36 35 25 nndivred โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ๐ด / ๐‘š ) โˆˆ โ„ )
37 chpval โŠข ( ( ๐ด / ๐‘š ) โˆˆ โ„ โ†’ ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ( ฮ› โ€˜ ๐‘˜ ) )
38 36 37 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ( ฮ› โ€˜ ๐‘˜ ) )
39 38 oveq2d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) = ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ( ฮ› โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
40 30 nncnd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚ )
41 24 ad2antlr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„• )
42 41 nncnd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„‚ )
43 41 nnne0d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ) โ†’ ๐‘š โ‰  0 )
44 40 42 43 divcan3d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ) โ†’ ( ( ๐‘š ยท ๐‘˜ ) / ๐‘š ) = ๐‘˜ )
45 44 fveq2d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ) โ†’ ( ฮ› โ€˜ ( ( ๐‘š ยท ๐‘˜ ) / ๐‘š ) ) = ( ฮ› โ€˜ ๐‘˜ ) )
46 45 oveq2d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ) โ†’ ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ( ๐‘š ยท ๐‘˜ ) / ๐‘š ) ) ) = ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
47 46 sumeq2dv โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ( ๐‘š ยท ๐‘˜ ) / ๐‘š ) ) ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
48 34 39 47 3eqtr4d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ( ๐‘š ยท ๐‘˜ ) / ๐‘š ) ) ) )
49 48 sumeq2dv โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) = ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ( ๐‘š ยท ๐‘˜ ) / ๐‘š ) ) ) )
50 fvoveq1 โŠข ( ๐‘› = ( ๐‘š ยท ๐‘˜ ) โ†’ ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) = ( ฮ› โ€˜ ( ( ๐‘š ยท ๐‘˜ ) / ๐‘š ) ) )
51 50 oveq2d โŠข ( ๐‘› = ( ๐‘š ยท ๐‘˜ ) โ†’ ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) = ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ( ๐‘š ยท ๐‘˜ ) / ๐‘š ) ) ) )
52 id โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
53 ssrab2 โŠข { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } โŠ† โ„•
54 simpr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ) โ†’ ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } )
55 53 54 sselid โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„• )
56 55 26 syl โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ) โ†’ ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) โˆˆ โ„ )
57 dvdsdivcl โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„• โˆง ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ) โ†’ ( ๐‘› / ๐‘š ) โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } )
58 4 57 sylan โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ) โ†’ ( ๐‘› / ๐‘š ) โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } )
59 53 58 sselid โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ) โ†’ ( ๐‘› / ๐‘š ) โˆˆ โ„• )
60 vmacl โŠข ( ( ๐‘› / ๐‘š ) โˆˆ โ„• โ†’ ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) โˆˆ โ„ )
61 59 60 syl โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ) โ†’ ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) โˆˆ โ„ )
62 56 61 remulcld โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ) โ†’ ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) โˆˆ โ„ )
63 62 recnd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โˆง ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ) โ†’ ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
64 63 anasss โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ( ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) โˆง ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ) ) โ†’ ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
65 51 52 64 dvdsflsumcom โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ฮฃ ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) = ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ( ๐‘š ยท ๐‘˜ ) / ๐‘š ) ) ) )
66 49 65 eqtr4d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘š ) ) ) = ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ฮฃ ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) )
67 22 66 eqtrid โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) = ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ฮฃ ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) )
68 67 oveq2d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) + ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) ) = ( ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) + ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ฮฃ ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) ) )
69 fzfid โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ Fin )
70 7 10 mulcld โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) โˆˆ โ„‚ )
71 7 15 mulcld โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
72 69 70 71 fsumadd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) + ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) ) = ( ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) + ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) ) )
73 fzfid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( 1 ... ๐‘› ) โˆˆ Fin )
74 dvdsssfz1 โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } โŠ† ( 1 ... ๐‘› ) )
75 4 74 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } โŠ† ( 1 ... ๐‘› ) )
76 73 75 ssfid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } โˆˆ Fin )
77 76 62 fsumrecl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) โˆˆ โ„ )
78 77 recnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ฮฃ ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
79 69 70 78 fsumadd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) + ฮฃ ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) ) = ( ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) + ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ฮฃ ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) ) )
80 68 72 79 3eqtr4d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) + ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ฯˆ โ€˜ ( ๐ด / ๐‘› ) ) ) ) = ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) + ฮฃ ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) ) )
81 2 17 80 3eqtrd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐ด ) = ฮฃ ๐‘› โˆˆ ( 1 ... ( โŒŠ โ€˜ ๐ด ) ) ( ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘› ) ยท ( log โ€˜ ๐‘› ) ) + ฮฃ ๐‘š โˆˆ { ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ ๐‘ฆ โˆฅ ๐‘› } ( ( ฮ› โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ฮ› โ€˜ ( ๐‘› / ๐‘š ) ) ) ) )