Metamath Proof Explorer


Theorem stirlinglem15

Description: The Stirling's formula is proven using a number of local definitions. The main theorem stirling will use this final lemma, but it will not expose the local definitions. (Contributed by Glauco Siliprandi, 29-Jun-2017)

Ref Expression
Hypotheses stirlinglem15.1 โŠข โ„ฒ ๐‘› ๐œ‘
stirlinglem15.2 โŠข ๐‘† = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) )
stirlinglem15.3 โŠข ๐ด = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
stirlinglem15.4 โŠข ๐ท = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ๐ด โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) )
stirlinglem15.5 โŠข ๐ธ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) )
stirlinglem15.6 โŠข ๐‘‰ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ( ( 2 โ†‘ ( 4 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) ) / ( ( ! โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) โ†‘ 2 ) ) / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) )
stirlinglem15.7 โŠข ๐น = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) )
stirlinglem15.8 โŠข ๐ป = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
stirlinglem15.9 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„+ )
stirlinglem15.10 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โ‡ ๐ถ )
Assertion stirlinglem15 ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ๐‘† โ€˜ ๐‘› ) ) ) โ‡ 1 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 stirlinglem15.1 โŠข โ„ฒ ๐‘› ๐œ‘
2 stirlinglem15.2 โŠข ๐‘† = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) )
3 stirlinglem15.3 โŠข ๐ด = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
4 stirlinglem15.4 โŠข ๐ท = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ๐ด โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) )
5 stirlinglem15.5 โŠข ๐ธ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) )
6 stirlinglem15.6 โŠข ๐‘‰ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ( ( 2 โ†‘ ( 4 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) ) / ( ( ! โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) โ†‘ 2 ) ) / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) )
7 stirlinglem15.7 โŠข ๐น = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) )
8 stirlinglem15.8 โŠข ๐ป = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
9 stirlinglem15.9 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„+ )
10 stirlinglem15.10 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โ‡ ๐ถ )
11 nnnn0 โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„•0 )
12 11 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„•0 )
13 2cnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ 2 โˆˆ โ„‚ )
14 picn โŠข ฯ€ โˆˆ โ„‚
15 14 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ฯ€ โˆˆ โ„‚ )
16 13 15 mulcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( 2 ยท ฯ€ ) โˆˆ โ„‚ )
17 nncn โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„‚ )
18 17 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„‚ )
19 16 18 mulcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
20 19 sqrtcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) โˆˆ โ„‚ )
21 ere โŠข e โˆˆ โ„
22 21 recni โŠข e โˆˆ โ„‚
23 22 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ e โˆˆ โ„‚ )
24 epos โŠข 0 < e
25 21 24 gt0ne0ii โŠข e โ‰  0
26 25 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ e โ‰  0 )
27 17 23 26 divcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› / e ) โˆˆ โ„‚ )
28 27 11 expcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
29 28 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
30 20 29 mulcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) โˆˆ โ„‚ )
31 2 fvmpt2 โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง ( ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘› ) = ( ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) )
32 12 30 31 syl2anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘› ) = ( ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) )
33 32 oveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ๐‘† โ€˜ ๐‘› ) ) = ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
34 15 sqrtcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) โˆˆ โ„‚ )
35 2cnd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 2 โˆˆ โ„‚ )
36 35 17 mulcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
37 36 sqrtcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) โˆˆ โ„‚ )
38 37 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) โˆˆ โ„‚ )
39 34 38 29 mulassd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) = ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
40 nfmpt1 โŠข โ„ฒ ๐‘› ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) )
41 7 40 nfcxfr โŠข โ„ฒ ๐‘› ๐น
42 nfmpt1 โŠข โ„ฒ ๐‘› ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
43 8 42 nfcxfr โŠข โ„ฒ ๐‘› ๐ป
44 nfmpt1 โŠข โ„ฒ ๐‘› ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ( ( 2 โ†‘ ( 4 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) ) / ( ( ! โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) โ†‘ 2 ) ) / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) )
45 6 44 nfcxfr โŠข โ„ฒ ๐‘› ๐‘‰
46 nnuz โŠข โ„• = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
47 1zzd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„ค )
48 nfmpt1 โŠข โ„ฒ ๐‘› ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
49 3 48 nfcxfr โŠข โ„ฒ ๐‘› ๐ด
50 nfmpt1 โŠข โ„ฒ ๐‘› ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ๐ด โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) )
51 4 50 nfcxfr โŠข โ„ฒ ๐‘› ๐ท
52 faccl โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„• )
53 11 52 syl โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„• )
54 53 nnrpd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„+ )
55 2rp โŠข 2 โˆˆ โ„+
56 55 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 2 โˆˆ โ„+ )
57 nnrp โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„+ )
58 56 57 rpmulcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ๐‘› ) โˆˆ โ„+ )
59 58 rpsqrtcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) โˆˆ โ„+ )
60 epr โŠข e โˆˆ โ„+
61 60 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ e โˆˆ โ„+ )
62 57 61 rpdivcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› / e ) โˆˆ โ„+ )
63 nnz โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„ค )
64 62 63 rpexpcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) โˆˆ โ„+ )
65 59 64 rpmulcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) โˆˆ โ„+ )
66 54 65 rpdivcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) โˆˆ โ„+ )
67 3 66 fmpti โŠข ๐ด : โ„• โŸถ โ„+
68 67 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด : โ„• โŸถ โ„+ )
69 eqid โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) )
70 eqid โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) )
71 67 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ๐ด : โ„• โŸถ โ„+ )
72 2nn โŠข 2 โˆˆ โ„•
73 72 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 2 โˆˆ โ„• )
74 id โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„• )
75 73 74 nnmulcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ๐‘› ) โˆˆ โ„• )
76 71 75 ffvelcdmd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ด โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) โˆˆ โ„+ )
77 4 fvmpt2 โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) โˆˆ โ„+ ) โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) = ( ๐ด โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) )
78 76 77 mpdan โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) = ( ๐ด โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) )
79 78 76 eqeltrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„+ )
80 79 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„+ )
81 1 49 51 4 68 7 69 70 80 9 10 stirlinglem8 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โ‡ ( ๐ถ โ†‘ 2 ) )
82 nnex โŠข โ„• โˆˆ V
83 82 mptex โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ( ( 2 โ†‘ ( 4 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) ) / ( ( ! โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) โ†‘ 2 ) ) / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) โˆˆ V
84 6 83 eqeltri โŠข ๐‘‰ โˆˆ V
85 84 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ โˆˆ V )
86 eqid โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 โˆ’ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
87 eqid โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) )
88 eqid โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ๐‘› ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( 1 / ๐‘› ) )
89 8 86 87 88 stirlinglem1 โŠข ๐ป โ‡ ( 1 / 2 )
90 89 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ป โ‡ ( 1 / 2 ) )
91 53 nncnd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
92 37 28 mulcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) โˆˆ โ„‚ )
93 58 sqrtgt0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 0 < ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) )
94 93 gt0ne0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) โ‰  0 )
95 nnne0 โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘› โ‰  0 )
96 17 23 95 26 divne0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› / e ) โ‰  0 )
97 27 96 63 expne0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) โ‰  0 )
98 37 28 94 97 mulne0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) โ‰  0 )
99 91 92 98 divcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
100 3 fvmpt2 โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„• โˆง ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) = ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
101 99 100 mpdan โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) = ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
102 101 99 eqeltrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
103 4nn0 โŠข 4 โˆˆ โ„•0
104 103 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 4 โˆˆ โ„•0 )
105 102 104 expcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) โˆˆ โ„‚ )
106 79 rpcnd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
107 106 sqcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„‚ )
108 79 rpne0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ‰  0 )
109 2z โŠข 2 โˆˆ โ„ค
110 109 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 2 โˆˆ โ„ค )
111 106 108 110 expne0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) โ‰  0 )
112 105 107 111 divcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) โˆˆ โ„‚ )
113 7 fvmpt2 โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„• โˆง ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘› ) = ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) )
114 112 113 mpdan โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘› ) = ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) )
115 114 112 eqeltrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
116 115 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
117 17 sqcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„‚ )
118 1cnd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 1 โˆˆ โ„‚ )
119 36 118 addcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) โˆˆ โ„‚ )
120 17 119 mulcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) โˆˆ โ„‚ )
121 75 nnred โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ๐‘› ) โˆˆ โ„ )
122 1red โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 1 โˆˆ โ„ )
123 75 nngt0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 0 < ( 2 ยท ๐‘› ) )
124 0lt1 โŠข 0 < 1
125 124 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 0 < 1 )
126 121 122 123 125 addgt0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ 0 < ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) )
127 126 gt0ne0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) โ‰  0 )
128 17 119 95 127 mulne0d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) โ‰  0 )
129 117 120 128 divcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
130 8 fvmpt2 โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„• โˆง ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘› ) = ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
131 129 130 mpdan โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘› ) = ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) )
132 131 129 eqeltrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
133 132 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
134 112 129 mulcld โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
135 3 4 5 6 stirlinglem3 โŠข ๐‘‰ = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) )
136 135 fvmpt2 โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„• โˆง ( ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ๐‘› ) = ( ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) )
137 134 136 mpdan โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ๐‘› ) = ( ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) )
138 114 131 oveq12d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ๐ป โ€˜ ๐‘› ) ) = ( ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 4 ) / ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘› ) โ†‘ 2 ) ) ยท ( ( ๐‘› โ†‘ 2 ) / ( ๐‘› ยท ( ( 2 ยท ๐‘› ) + 1 ) ) ) ) )
139 137 138 eqtr4d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ๐‘› ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ๐ป โ€˜ ๐‘› ) ) )
140 139 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ๐‘› ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ๐ป โ€˜ ๐‘› ) ) )
141 1 41 43 45 46 47 81 85 90 116 133 140 climmulf โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ โ‡ ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) ยท ( 1 / 2 ) ) )
142 6 wallispi2 โŠข ๐‘‰ โ‡ ( ฯ€ / 2 )
143 climuni โŠข ( ( ๐‘‰ โ‡ ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) ยท ( 1 / 2 ) ) โˆง ๐‘‰ โ‡ ( ฯ€ / 2 ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) ยท ( 1 / 2 ) ) = ( ฯ€ / 2 ) )
144 141 142 143 sylancl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) ยท ( 1 / 2 ) ) = ( ฯ€ / 2 ) )
145 144 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) ยท ( 1 / 2 ) ) / ( 1 / 2 ) ) = ( ( ฯ€ / 2 ) / ( 1 / 2 ) ) )
146 9 rpcnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚ )
147 146 sqcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„‚ )
148 1cnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„‚ )
149 148 halfcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 / 2 ) โˆˆ โ„‚ )
150 2cnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 2 โˆˆ โ„‚ )
151 2pos โŠข 0 < 2
152 151 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 < 2 )
153 152 gt0ne0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 2 โ‰  0 )
154 150 153 recne0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 / 2 ) โ‰  0 )
155 147 149 154 divcan4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) ยท ( 1 / 2 ) ) / ( 1 / 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) )
156 14 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฯ€ โˆˆ โ„‚ )
157 124 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 < 1 )
158 157 gt0ne0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 โ‰  0 )
159 156 148 150 158 153 divcan7d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ฯ€ / 2 ) / ( 1 / 2 ) ) = ( ฯ€ / 1 ) )
160 156 div1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ฯ€ / 1 ) = ฯ€ )
161 159 160 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ฯ€ / 2 ) / ( 1 / 2 ) ) = ฯ€ )
162 145 155 161 3eqtr3d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ถ โ†‘ 2 ) = ฯ€ )
163 162 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆš โ€˜ ( ๐ถ โ†‘ 2 ) ) = ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) )
164 9 rprege0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ถ โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ๐ถ ) )
165 sqrtsq โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ๐ถ ) โ†’ ( โˆš โ€˜ ( ๐ถ โ†‘ 2 ) ) = ๐ถ )
166 164 165 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆš โ€˜ ( ๐ถ โ†‘ 2 ) ) = ๐ถ )
167 163 166 eqtr3d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) = ๐ถ )
168 167 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) = ๐ถ )
169 168 oveq1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) = ( ๐ถ ยท ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
170 146 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚ )
171 92 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) โˆˆ โ„‚ )
172 170 171 mulcomd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ถ ยท ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) = ( ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ยท ๐ถ ) )
173 39 169 172 3eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) = ( ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ยท ๐ถ ) )
174 173 oveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) = ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ยท ๐ถ ) ) )
175 2re โŠข 2 โˆˆ โ„
176 175 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ 2 โˆˆ โ„ )
177 pire โŠข ฯ€ โˆˆ โ„
178 177 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ฯ€ โˆˆ โ„ )
179 176 178 remulcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( 2 ยท ฯ€ ) โˆˆ โ„ )
180 0le2 โŠข 0 โ‰ค 2
181 180 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ 0 โ‰ค 2 )
182 0re โŠข 0 โˆˆ โ„
183 pipos โŠข 0 < ฯ€
184 182 177 183 ltleii โŠข 0 โ‰ค ฯ€
185 184 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ 0 โ‰ค ฯ€ )
186 176 178 181 185 mulge0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ 0 โ‰ค ( 2 ยท ฯ€ ) )
187 12 nn0red โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„ )
188 12 nn0ge0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ 0 โ‰ค ๐‘› )
189 179 186 187 188 sqrtmuld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) = ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ฯ€ ) ) ยท ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) ) )
190 176 181 178 185 sqrtmuld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ฯ€ ) ) = ( ( โˆš โ€˜ 2 ) ยท ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ) )
191 190 oveq1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ฯ€ ) ) ยท ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) ) = ( ( ( โˆš โ€˜ 2 ) ยท ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ) ยท ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) ) )
192 13 sqrtcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โˆš โ€˜ 2 ) โˆˆ โ„‚ )
193 18 sqrtcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
194 192 34 193 mulassd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ( โˆš โ€˜ 2 ) ยท ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ) ยท ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) ) = ( ( โˆš โ€˜ 2 ) ยท ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) ) ) )
195 192 34 193 mul12d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โˆš โ€˜ 2 ) ยท ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) ) ) = ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( ( โˆš โ€˜ 2 ) ยท ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) ) ) )
196 176 181 187 188 sqrtmuld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) = ( ( โˆš โ€˜ 2 ) ยท ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) ) )
197 196 eqcomd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โˆš โ€˜ 2 ) ยท ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) ) = ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) )
198 197 oveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( ( โˆš โ€˜ 2 ) ยท ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) ) ) = ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ) )
199 195 198 eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โˆš โ€˜ 2 ) ยท ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) ) ) = ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ) )
200 191 194 199 3eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ฯ€ ) ) ยท ( โˆš โ€˜ ๐‘› ) ) = ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ) )
201 189 200 eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) = ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ) )
202 201 oveq1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) = ( ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) )
203 202 oveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) = ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( ( โˆš โ€˜ ฯ€ ) ยท ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
204 91 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
205 94 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) โ‰  0 )
206 22 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ e โˆˆ โ„‚ )
207 25 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ e โ‰  0 )
208 18 206 207 divcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘› / e ) โˆˆ โ„‚ )
209 95 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘› โ‰  0 )
210 18 206 209 207 divne0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘› / e ) โ‰  0 )
211 63 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„ค )
212 208 210 211 expne0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) โ‰  0 )
213 38 29 205 212 mulne0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) โ‰  0 )
214 9 rpne0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โ‰  0 )
215 214 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐ถ โ‰  0 )
216 204 171 170 213 215 divdiv1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) / ๐ถ ) = ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ยท ๐ถ ) ) )
217 174 203 216 3eqtr4d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( ( 2 ยท ฯ€ ) ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) = ( ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) / ๐ถ ) )
218 99 ancli โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โˆง ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) โˆˆ โ„‚ ) )
219 218 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โˆง ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) โˆˆ โ„‚ ) )
220 219 100 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) = ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
221 220 eqcomd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) = ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) )
222 221 oveq1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) / ๐ถ ) = ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) / ๐ถ ) )
223 33 217 222 3eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ๐‘† โ€˜ ๐‘› ) ) = ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) / ๐ถ ) )
224 1 223 mpteq2da โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ๐‘† โ€˜ ๐‘› ) ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) / ๐ถ ) ) )
225 102 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) โˆˆ โ„‚ )
226 225 170 215 divrec2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) / ๐ถ ) = ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) )
227 1 226 mpteq2da โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) / ๐ถ ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ) )
228 146 214 reccld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 / ๐ถ ) โˆˆ โ„‚ )
229 82 mptex โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ) โˆˆ V
230 229 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ) โˆˆ V )
231 3 a1i โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐ด = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) ) )
232 simpr โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ๐‘› = ๐‘˜ )
233 232 fveq2d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘› ) = ( ! โ€˜ ๐‘˜ ) )
234 232 oveq2d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( 2 ยท ๐‘› ) = ( 2 ยท ๐‘˜ ) )
235 234 fveq2d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) = ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘˜ ) ) )
236 232 oveq1d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( ๐‘› / e ) = ( ๐‘˜ / e ) )
237 236 232 oveq12d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) = ( ( ๐‘˜ / e ) โ†‘ ๐‘˜ ) )
238 235 237 oveq12d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) = ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘˜ ) ) ยท ( ( ๐‘˜ / e ) โ†‘ ๐‘˜ ) ) )
239 233 238 oveq12d โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘› = ๐‘˜ ) โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘› ) ) ยท ( ( ๐‘› / e ) โ†‘ ๐‘› ) ) ) = ( ( ! โ€˜ ๐‘˜ ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘˜ ) ) ยท ( ( ๐‘˜ / e ) โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
240 id โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„• )
241 nnnn0 โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 )
242 faccl โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• )
243 nncn โŠข ( ( ! โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
244 241 242 243 3syl โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ! โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
245 2cnd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 2 โˆˆ โ„‚ )
246 nncn โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚ )
247 245 246 mulcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
248 247 sqrtcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘˜ ) ) โˆˆ โ„‚ )
249 22 a1i โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ e โˆˆ โ„‚ )
250 25 a1i โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ e โ‰  0 )
251 246 249 250 divcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘˜ / e ) โˆˆ โ„‚ )
252 251 241 expcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘˜ / e ) โ†‘ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
253 248 252 mulcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘˜ ) ) ยท ( ( ๐‘˜ / e ) โ†‘ ๐‘˜ ) ) โˆˆ โ„‚ )
254 55 a1i โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 2 โˆˆ โ„+ )
255 nnrp โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„+ )
256 254 255 rpmulcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ๐‘˜ ) โˆˆ โ„+ )
257 256 sqrtgt0d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ 0 < ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘˜ ) ) )
258 257 gt0ne0d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘˜ ) ) โ‰  0 )
259 nnne0 โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โ‰  0 )
260 246 249 259 250 divne0d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘˜ / e ) โ‰  0 )
261 nnz โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„ค )
262 251 260 261 expne0d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘˜ / e ) โ†‘ ๐‘˜ ) โ‰  0 )
263 248 252 258 262 mulne0d โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘˜ ) ) ยท ( ( ๐‘˜ / e ) โ†‘ ๐‘˜ ) ) โ‰  0 )
264 244 253 263 divcld โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐‘˜ ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘˜ ) ) ยท ( ( ๐‘˜ / e ) โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
265 231 239 240 264 fvmptd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( ! โ€˜ ๐‘˜ ) / ( ( โˆš โ€˜ ( 2 ยท ๐‘˜ ) ) ยท ( ( ๐‘˜ / e ) โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
266 265 264 eqeltrd โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
267 266 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
268 nfcv โŠข โ„ฒ ๐‘˜ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) )
269 nfcv โŠข โ„ฒ ๐‘› 1
270 nfcv โŠข โ„ฒ ๐‘› /
271 nfcv โŠข โ„ฒ ๐‘› ๐ถ
272 269 270 271 nfov โŠข โ„ฒ ๐‘› ( 1 / ๐ถ )
273 nfcv โŠข โ„ฒ ๐‘› ยท
274 nfcv โŠข โ„ฒ ๐‘› ๐‘˜
275 49 274 nffv โŠข โ„ฒ ๐‘› ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ )
276 272 273 275 nfov โŠข โ„ฒ ๐‘› ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) )
277 fveq2 โŠข ( ๐‘› = ๐‘˜ โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) = ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) )
278 277 oveq2d โŠข ( ๐‘› = ๐‘˜ โ†’ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) = ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
279 268 276 278 cbvmpt โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ) = ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
280 279 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ) = ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) )
281 280 fveq1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) )
282 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„• )
283 146 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚ )
284 214 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐ถ โ‰  0 )
285 283 284 reccld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( 1 / ๐ถ ) โˆˆ โ„‚ )
286 285 267 mulcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) โˆˆ โ„‚ )
287 eqid โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
288 287 fvmpt2 โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
289 282 286 288 syl2anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
290 281 289 eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
291 46 47 10 228 230 267 290 climmulc2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ) โ‡ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ๐ถ ) )
292 146 214 recid2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ๐ถ ) = 1 )
293 291 292 breqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( 1 / ๐ถ ) ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ) โ‡ 1 )
294 227 293 eqbrtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) / ๐ถ ) ) โ‡ 1 )
295 224 294 eqbrtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ! โ€˜ ๐‘› ) / ( ๐‘† โ€˜ ๐‘› ) ) ) โ‡ 1 )