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Theorem chebbnd1lem1 20634
Description: Lemma for chebbnd1 20637: show a lower bound on π ( x ) at even integers using similar techniques to those used to prove bpos 20548. (Note that the expression  K is actually equal to  2  x.  N, but proving that is not necessary for the proof, and it's too much work.) The key to the proof is bposlem1 20539, which shows that each term in the expansion  ( (
2  x.  N )  _C  N )  = 
prod_ p  e.  Prime  ( p ^ ( p  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) ) ) is at most  2  x.  N, so that the sum really only has nonzero elements up to  2  x.  N, and since each term is at most  2  x.  N, after taking logs we get the inequality π ( 2  x.  N
)  x.  log (
2  x.  N )  <_  log ( ( 2  x.  N )  _C  N ), and bclbnd 20535 finishes the proof. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Sep-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 15-Apr-2016.)
Hypothesis
Ref Expression
chebbnd1lem1.1  |-  K  =  if ( ( 2  x.  N )  <_ 
( ( 2  x.  N )  _C  N
) ,  ( 2  x.  N ) ,  ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )
Assertion
Ref Expression
chebbnd1lem1  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( log `  ( ( 4 ^ N )  /  N
) )  <  (
(π `  ( 2  x.  N ) )  x.  ( log `  (
2  x.  N ) ) ) )

Proof of Theorem chebbnd1lem1
Dummy variable  k is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 4nn 9895 . . . . . 6  |-  4  e.  NN
2 nnuz 10279 . . . . . . . . 9  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
32uztrn2 10261 . . . . . . . 8  |-  ( ( 4  e.  NN  /\  N  e.  ( ZZ>= ` 
4 ) )  ->  N  e.  NN )
41, 3mpan 651 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  N  e.  NN )
54nnnn0d 10034 . . . . . 6  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  N  e.  NN0 )
6 nnexpcl 11132 . . . . . 6  |-  ( ( 4  e.  NN  /\  N  e.  NN0 )  -> 
( 4 ^ N
)  e.  NN )
71, 5, 6sylancr 644 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( 4 ^ N )  e.  NN )
87nnrpd 10405 . . . 4  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( 4 ^ N )  e.  RR+ )
94nnrpd 10405 . . . 4  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  N  e.  RR+ )
108, 9rpdivcld 10423 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (
4 ^ N )  /  N )  e.  RR+ )
1110relogcld 19990 . 2  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( log `  ( ( 4 ^ N )  /  N
) )  e.  RR )
12 fzctr 10870 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  N  e.  ( 0 ... (
2  x.  N ) ) )
135, 12syl 15 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  N  e.  ( 0 ... (
2  x.  N ) ) )
14 bccl2 11351 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( 0 ... ( 2  x.  N
) )  ->  (
( 2  x.  N
)  _C  N )  e.  NN )
1513, 14syl 15 . . . 4  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (
2  x.  N )  _C  N )  e.  NN )
1615nnrpd 10405 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (
2  x.  N )  _C  N )  e.  RR+ )
1716relogcld 19990 . 2  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( log `  ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  e.  RR )
18 2z 10070 . . . . . . 7  |-  2  e.  ZZ
19 eluzelz 10254 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  N  e.  ZZ )
20 zmulcl 10082 . . . . . . 7  |-  ( ( 2  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( 2  x.  N
)  e.  ZZ )
2118, 19, 20sylancr 644 . . . . . 6  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( 2  x.  N )  e.  ZZ )
2221zred 10133 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( 2  x.  N )  e.  RR )
23 ppicl 20385 . . . . 5  |-  ( ( 2  x.  N )  e.  RR  ->  (π `  ( 2  x.  N
) )  e.  NN0 )
2422, 23syl 15 . . . 4  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  (π `  (
2  x.  N ) )  e.  NN0 )
2524nn0red 10035 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  (π `  (
2  x.  N ) )  e.  RR )
26 2nn 9893 . . . . . 6  |-  2  e.  NN
27 nnmulcl 9785 . . . . . 6  |-  ( ( 2  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( 2  x.  N
)  e.  NN )
2826, 4, 27sylancr 644 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( 2  x.  N )  e.  NN )
2928nnrpd 10405 . . . 4  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( 2  x.  N )  e.  RR+ )
3029relogcld 19990 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( log `  ( 2  x.  N
) )  e.  RR )
3125, 30remulcld 8879 . 2  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (π `  ( 2  x.  N
) )  x.  ( log `  ( 2  x.  N ) ) )  e.  RR )
32 bclbnd 20535 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (
4 ^ N )  /  N )  < 
( ( 2  x.  N )  _C  N
) )
33 logltb 19969 . . . 4  |-  ( ( ( ( 4 ^ N )  /  N
)  e.  RR+  /\  (
( 2  x.  N
)  _C  N )  e.  RR+ )  ->  (
( ( 4 ^ N )  /  N
)  <  ( (
2  x.  N )  _C  N )  <->  ( log `  ( ( 4 ^ N )  /  N
) )  <  ( log `  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) )
3410, 16, 33syl2anc 642 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (
( 4 ^ N
)  /  N )  <  ( ( 2  x.  N )  _C  N )  <->  ( log `  ( ( 4 ^ N )  /  N
) )  <  ( log `  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) )
3532, 34mpbid 201 . 2  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( log `  ( ( 4 ^ N )  /  N
) )  <  ( log `  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) )
36 chebbnd1lem1.1 . . . . . . . 8  |-  K  =  if ( ( 2  x.  N )  <_ 
( ( 2  x.  N )  _C  N
) ,  ( 2  x.  N ) ,  ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )
37 ifcl 3614 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( 2  x.  N
)  e.  NN  /\  ( ( 2  x.  N )  _C  N
)  e.  NN )  ->  if ( ( 2  x.  N )  <_  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ,  ( 2  x.  N ) ,  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN )
3828, 15, 37syl2anc 642 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  if (
( 2  x.  N
)  <_  ( (
2  x.  N )  _C  N ) ,  ( 2  x.  N
) ,  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN )
3936, 38syl5eqel 2380 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  K  e.  NN )
4039nnred 9777 . . . . . 6  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  K  e.  RR )
41 ppicl 20385 . . . . . 6  |-  ( K  e.  RR  ->  (π `  K )  e.  NN0 )
4240, 41syl 15 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  (π `  K
)  e.  NN0 )
4342nn0red 10035 . . . 4  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  (π `  K
)  e.  RR )
4443, 30remulcld 8879 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (π `  K )  x.  ( log `  ( 2  x.  N ) ) )  e.  RR )
45 fzfid 11051 . . . . . 6  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( 1 ... K )  e. 
Fin )
46 inss1 3402 . . . . . 6  |-  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime )  C_  (
1 ... K )
47 ssfi 7099 . . . . . 6  |-  ( ( ( 1 ... K
)  e.  Fin  /\  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) 
C_  ( 1 ... K ) )  -> 
( ( 1 ... K )  i^i  Prime )  e.  Fin )
4845, 46, 47sylancl 643 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (
1 ... K )  i^i 
Prime )  e.  Fin )
4939nnzd 10132 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  K  e.  ZZ )
5015nnzd 10132 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (
2  x.  N )  _C  N )  e.  ZZ )
5115nnred 9777 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (
2  x.  N )  _C  N )  e.  RR )
52 min2 10534 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( 2  x.  N
)  e.  RR  /\  ( ( 2  x.  N )  _C  N
)  e.  RR )  ->  if ( ( 2  x.  N )  <_  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ,  ( 2  x.  N ) ,  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  <_ 
( ( 2  x.  N )  _C  N
) )
5322, 51, 52syl2anc 642 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  if (
( 2  x.  N
)  <_  ( (
2  x.  N )  _C  N ) ,  ( 2  x.  N
) ,  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  <_  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )
5436, 53syl5eqbr 4072 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  K  <_  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) )
55 eluz2 10252 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( 2  x.  N
)  _C  N )  e.  ( ZZ>= `  K
)  <->  ( K  e.  ZZ  /\  ( ( 2  x.  N )  _C  N )  e.  ZZ  /\  K  <_ 
( ( 2  x.  N )  _C  N
) ) )
5649, 50, 54, 55syl3anbrc 1136 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (
2  x.  N )  _C  N )  e.  ( ZZ>= `  K )
)
57 fzss2 10847 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( 2  x.  N
)  _C  N )  e.  ( ZZ>= `  K
)  ->  ( 1 ... K )  C_  ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )
5856, 57syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( 1 ... K )  C_  ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )
59 ssrin 3407 . . . . . . . 8  |-  ( ( 1 ... K ) 
C_  ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  ->  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime )  C_  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )
6058, 59syl 15 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (
1 ... K )  i^i 
Prime )  C_  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i  Prime ) )
6160sselda 3193 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  ->  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )
62 inss1 3402 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i  Prime )  C_  (
1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )
63 simpr 447 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )
6462, 63sseldi 3191 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  k  e.  ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )
65 elfznn 10835 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  e.  ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  ->  k  e.  NN )
6664, 65syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  k  e.  NN )
67 inss2 3403 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i  Prime )  C_  Prime
6867, 63sseldi 3191 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  k  e.  Prime )
6915adantr 451 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  ( (
2  x.  N )  _C  N )  e.  NN )
7068, 69pccld 12919 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  e.  NN0 )
7166, 70nnexpcld 11282 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  ( k ^ ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )  e.  NN )
7271nnrpd 10405 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  ( k ^ ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )  e.  RR+ )
7372relogcld 19990 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  ( log `  ( k ^ (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  e.  RR )
7461, 73syldan 456 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  ->  ( log `  ( k ^ (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  e.  RR )
7530adantr 451 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  ->  ( log `  ( 2  x.  N
) )  e.  RR )
76 elin 3371 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime )  <->  ( k  e.  ( 1 ... K
)  /\  k  e.  Prime ) )
7776simprbi 450 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime )  ->  k  e. 
Prime )
78 bposlem1 20539 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  k  e.  Prime )  -> 
( k ^ (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) ) )  <_  ( 2  x.  N ) )
794, 77, 78syl2an 463 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  ->  ( k ^ ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )  <_  (
2  x.  N ) )
8061, 72syldan 456 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  ->  ( k ^ ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )  e.  RR+ )
8180reeflogd 19991 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  ->  ( exp `  ( log `  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) ) )  =  ( k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) )
8229adantr 451 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  ->  ( 2  x.  N )  e.  RR+ )
8382reeflogd 19991 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  ->  ( exp `  ( log `  (
2  x.  N ) ) )  =  ( 2  x.  N ) )
8479, 81, 833brtr4d 4069 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  ->  ( exp `  ( log `  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) ) )  <_  ( exp `  ( log `  (
2  x.  N ) ) ) )
85 efle 12414 . . . . . . 7  |-  ( ( ( log `  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  e.  RR  /\  ( log `  ( 2  x.  N ) )  e.  RR )  -> 
( ( log `  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  <_  ( log `  ( 2  x.  N
) )  <->  ( exp `  ( log `  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) ) )  <_  ( exp `  ( log `  (
2  x.  N ) ) ) ) )
8674, 75, 85syl2anc 642 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  ->  ( ( log `  ( k ^
( k  pCnt  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ) ) )  <_ 
( log `  (
2  x.  N ) )  <->  ( exp `  ( log `  ( k ^
( k  pCnt  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ) ) ) )  <_  ( exp `  ( log `  ( 2  x.  N ) ) ) ) )
8784, 86mpbird 223 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  ->  ( log `  ( k ^ (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  <_  ( log `  ( 2  x.  N ) ) )
8848, 74, 75, 87fsumle 12273 . . . 4  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  sum_ k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) ( log `  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  <_  sum_ k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) ( log `  (
2  x.  N ) ) )
8973recnd 8877 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  ( log `  ( k ^ (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  e.  CC )
9061, 89syldan 456 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  ->  ( log `  ( k ^ (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  e.  CC )
91 eldifn 3312 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) )  ->  -.  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )
9291adantl 452 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  -.  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )
93 difss 3316 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  C_  (
( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )
94 simpr 447 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )
9593, 94sseldi 3191 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )
9662, 95sseldi 3191 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  k  e.  ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )
9796, 65syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  k  e.  NN )
9897adantrr 697 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  k  e.  NN )
9998nnred 9777 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  k  e.  RR )
10095, 71syldan 456 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  ( k ^ ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )  e.  NN )
101100nnred 9777 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  ( k ^ ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )  e.  RR )
102101adantrr 697 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  ( k ^
( k  pCnt  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )  e.  RR )
10322adantr 451 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  ( 2  x.  N )  e.  RR )
10498nncnd 9778 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  k  e.  CC )
105104exp1d 11256 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  ( k ^
1 )  =  k )
10698nnge1d 9804 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  1  <_  k
)
107 simprr 733 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) )  e.  NN )
108107, 2syl6eleq 2386 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
10999, 106, 108leexp2ad 11293 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  ( k ^
1 )  <_  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) )
110105, 109eqbrtrrd 4061 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  k  <_  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) )
1114adantr 451 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  N  e.  NN )
11267, 95sseldi 3191 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  k  e.  Prime )
113112adantrr 697 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  k  e.  Prime )
114111, 113, 78syl2anc 642 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  ( k ^
( k  pCnt  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )  <_  (
2  x.  N ) )
11599, 102, 103, 110, 114letrd 8989 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  k  <_  (
2  x.  N ) )
116 elfzle2 10816 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( k  e.  ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  ->  k  <_  ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )
11796, 116syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  k  <_  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) )
118117adantrr 697 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  k  <_  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )
11951adantr 451 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  ( ( 2  x.  N )  _C  N )  e.  RR )
120 lemin 10536 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( k  e.  RR  /\  ( 2  x.  N
)  e.  RR  /\  ( ( 2  x.  N )  _C  N
)  e.  RR )  ->  ( k  <_  if ( ( 2  x.  N )  <_  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ,  ( 2  x.  N ) ,  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) )  <->  ( k  <_ 
( 2  x.  N
)  /\  k  <_  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) ) ) )
12199, 103, 119, 120syl3anc 1182 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  ( k  <_  if ( ( 2  x.  N )  <_  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ,  ( 2  x.  N ) ,  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) )  <->  ( k  <_ 
( 2  x.  N
)  /\  k  <_  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) ) ) )
122115, 118, 121mpbir2and 888 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  k  <_  if ( ( 2  x.  N )  <_  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ,  ( 2  x.  N ) ,  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )
123122, 36syl6breqr 4079 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  k  <_  K
)
12439adantr 451 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  K  e.  NN )
125124nnzd 10132 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  K  e.  ZZ )
126 fznn 10868 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( K  e.  ZZ  ->  (
k  e.  ( 1 ... K )  <->  ( k  e.  NN  /\  k  <_  K ) ) )
127125, 126syl 15 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  ( k  e.  ( 1 ... K
)  <->  ( k  e.  NN  /\  k  <_  K ) ) )
12898, 123, 127mpbir2and 888 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  k  e.  ( 1 ... K ) )
129128, 113, 76sylanbrc 645 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  (
k  e.  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  i^i  Prime )  \  ( ( 1 ... K )  i^i 
Prime ) )  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN ) )  ->  k  e.  ( ( 1 ... K
)  i^i  Prime ) )
130129expr 598 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  ( (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN  ->  k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) ) )
13192, 130mtod 168 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  -.  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN )
13295, 70syldan 456 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  e.  NN0 )
133 elnn0 9983 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN0  <->  ( ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN  \/  ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  =  0 ) )
134132, 133sylib 188 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  ( (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  NN  \/  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  =  0 ) )
135134ord 366 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  ( -.  ( k  pCnt  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  e.  NN  ->  ( k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  =  0 ) )
136131, 135mpd 14 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  =  0 )
137136oveq2d 5890 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  ( k ^ ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )  =  ( k ^ 0 ) )
13897nncnd 9778 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  k  e.  CC )
139138exp0d 11255 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  ( k ^ 0 )  =  1 )
140137, 139eqtrd 2328 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  ( k ^ ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )  =  1 )
141140fveq2d 5545 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  ( log `  ( k ^ (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  =  ( log `  1 ) )
142 log1 19955 . . . . . . 7  |-  ( log `  1 )  =  0
143141, 142syl6eq 2344 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  \  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )  ->  ( log `  ( k ^ (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  =  0 )
144 fzfid 11051 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  e. 
Fin )
145 ssfi 7099 . . . . . . 7  |-  ( ( ( 1 ... (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  e.  Fin  /\  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) 
C_  ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) ) )  -> 
( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime )  e.  Fin )
146144, 62, 145sylancl 643 . . . . . 6  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (
1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  i^i 
Prime )  e.  Fin )
14760, 90, 143, 146fsumss 12214 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  sum_ k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) ( log `  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  =  sum_ k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) ( log `  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) ) )
14866nnrpd 10405 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  k  e.  RR+ )
14970nn0zd 10131 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  e.  ZZ )
150 relogexp 19965 . . . . . . 7  |-  ( ( k  e.  RR+  /\  (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  e.  ZZ )  -> 
( log `  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  =  ( ( k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) )  x.  ( log `  k
) ) )
151148, 149, 150syl2anc 642 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
4 )  /\  k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) )  ->  ( log `  ( k ^ (
k  pCnt  ( (
2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  =  ( ( k  pCnt  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) )  x.  ( log `  k ) ) )
152151sumeq2dv 12192 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  sum_ k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) ( log `  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  =  sum_ k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) ( ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) )  x.  ( log `  k ) ) )
153 pclogsum 20470 . . . . . 6  |-  ( ( ( 2  x.  N
)  _C  N )  e.  NN  ->  sum_ k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) ( ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) )  x.  ( log `  k ) )  =  ( log `  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )
15415, 153syl 15 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  sum_ k  e.  ( ( 1 ... ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  i^i  Prime ) ( ( k  pCnt  ( ( 2  x.  N
)  _C  N ) )  x.  ( log `  k ) )  =  ( log `  (
( 2  x.  N
)  _C  N ) ) )
155147, 152, 1543eqtrd 2332 . . . 4  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  sum_ k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) ( log `  (
k ^ ( k 
pCnt  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ) ) )  =  ( log `  ( ( 2  x.  N )  _C  N
) ) )
15630recnd 8877 . . . . . 6  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( log `  ( 2  x.  N
) )  e.  CC )
157 fsumconst 12268 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( 1 ... K )  i^i  Prime )  e.  Fin  /\  ( log `  ( 2  x.  N ) )  e.  CC )  ->  sum_ k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) ( log `  (
2  x.  N ) )  =  ( (
# `  ( (
1 ... K )  i^i 
Prime ) )  x.  ( log `  ( 2  x.  N ) ) ) )
15848, 156, 157syl2anc 642 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  sum_ k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) ( log `  (
2  x.  N ) )  =  ( (
# `  ( (
1 ... K )  i^i 
Prime ) )  x.  ( log `  ( 2  x.  N ) ) ) )
15926, 2eleqtri 2368 . . . . . . 7  |-  2  e.  ( ZZ>= `  1 )
160 ppival2g 20383 . . . . . . 7  |-  ( ( K  e.  ZZ  /\  2  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )  -> 
(π `  K )  =  ( # `  (
( 1 ... K
)  i^i  Prime ) ) )
16149, 159, 160sylancl 643 . . . . . 6  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  (π `  K
)  =  ( # `  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) ) )
162161oveq1d 5889 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (π `  K )  x.  ( log `  ( 2  x.  N ) ) )  =  ( ( # `  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) )  x.  ( log `  ( 2  x.  N
) ) ) )
163158, 162eqtr4d 2331 . . . 4  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  sum_ k  e.  ( ( 1 ... K )  i^i  Prime ) ( log `  (
2  x.  N ) )  =  ( (π `  K )  x.  ( log `  ( 2  x.  N ) ) ) )
16488, 155, 1633brtr3d 4068 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( log `  ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  <_  (
(π `  K )  x.  ( log `  (
2  x.  N ) ) ) )
165 min1 10533 . . . . . . 7  |-  ( ( ( 2  x.  N
)  e.  RR  /\  ( ( 2  x.  N )  _C  N
)  e.  RR )  ->  if ( ( 2  x.  N )  <_  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) ,  ( 2  x.  N ) ,  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  <_ 
( 2  x.  N
) )
16622, 51, 165syl2anc 642 . . . . . 6  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  if (
( 2  x.  N
)  <_  ( (
2  x.  N )  _C  N ) ,  ( 2  x.  N
) ,  ( ( 2  x.  N )  _C  N ) )  <_  ( 2  x.  N ) )
16736, 166syl5eqbr 4072 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  K  <_  ( 2  x.  N ) )
168 ppiwordi 20416 . . . . 5  |-  ( ( K  e.  RR  /\  ( 2  x.  N
)  e.  RR  /\  K  <_  ( 2  x.  N ) )  -> 
(π `  K )  <_ 
(π `  ( 2  x.  N ) ) )
16940, 22, 167, 168syl3anc 1182 . . . 4  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  (π `  K
)  <_  (π `  (
2  x.  N ) ) )
170 1re 8853 . . . . . . . 8  |-  1  e.  RR
171170a1i 10 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  1  e.  RR )
172 2re 9831 . . . . . . . 8  |-  2  e.  RR
173172a1i 10 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  2  e.  RR )
174 1lt2 9902 . . . . . . . 8  |-  1  <  2
175174a1i 10 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  1  <  2 )
176 2cn 9832 . . . . . . . . 9  |-  2  e.  CC
177176mulid1i 8855 . . . . . . . 8  |-  ( 2  x.  1 )  =  2
1784nnge1d 9804 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  1  <_  N )
179 eluzelre 10255 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  N  e.  RR )
180 2pos 9844 . . . . . . . . . . . 12  |-  0  <  2
181172, 180pm3.2i 441 . . . . . . . . . . 11  |-  ( 2  e.  RR  /\  0  <  2 )
182181a1i 10 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( 2  e.  RR  /\  0  <  2 ) )
183 lemul2 9625 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( 1  e.  RR  /\  N  e.  RR  /\  (
2  e.  RR  /\  0  <  2 ) )  ->  ( 1  <_  N 
<->  ( 2  x.  1 )  <_  ( 2  x.  N ) ) )
184171, 179, 182, 183syl3anc 1182 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( 1  <_  N  <->  ( 2  x.  1 )  <_ 
( 2  x.  N
) ) )
185178, 184mpbid 201 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( 2  x.  1 )  <_ 
( 2  x.  N
) )
186177, 185syl5eqbrr 4073 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  2  <_  ( 2  x.  N ) )
187171, 173, 22, 175, 186ltletrd 8992 . . . . . 6  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  1  <  ( 2  x.  N ) )
18822, 187rplogcld 19996 . . . . 5  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( log `  ( 2  x.  N
) )  e.  RR+ )
18943, 25, 188lemul1d 10445 . . . 4  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (π `  K )  <_  (π `  ( 2  x.  N
) )  <->  ( (π `  K )  x.  ( log `  ( 2  x.  N ) ) )  <_  ( (π `  (
2  x.  N ) )  x.  ( log `  ( 2  x.  N
) ) ) ) )
190169, 189mpbid 201 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( (π `  K )  x.  ( log `  ( 2  x.  N ) ) )  <_  ( (π `  (
2  x.  N ) )  x.  ( log `  ( 2  x.  N
) ) ) )
19117, 44, 31, 164, 190letrd 8989 . 2  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( log `  ( ( 2  x.  N )  _C  N
) )  <_  (
(π `  ( 2  x.  N ) )  x.  ( log `  (
2  x.  N ) ) ) )
19211, 17, 31, 35, 191ltletrd 8992 1  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  4
)  ->  ( log `  ( ( 4 ^ N )  /  N
) )  <  (
(π `  ( 2  x.  N ) )  x.  ( log `  (
2  x.  N ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 176    \/ wo 357    /\ wa 358    = wceq 1632    e. wcel 1696    \ cdif 3162    i^i cin 3164    C_ wss 3165   ifcif 3578   class class class wbr 4039   ` cfv 5271  (class class class)co 5874   Fincfn 6879   CCcc 8751   RRcr 8752   0cc0 8753   1c1 8754    x. cmul 8758    < clt 8883    <_ cle 8884    / cdiv 9439   NNcn 9762   2c2 9811   4c4 9813   NN0cn0 9981   ZZcz 10040   ZZ>=cuz 10246   RR+crp 10370   ...cfz 10798   ^cexp 11120    _C cbc 11331   #chash 11353   sum_csu 12174   expce 12359   Primecprime 12774    pCnt cpc 12905   logclog 19928  πcppi 20347
This theorem is referenced by:  chebbnd1lem3  20636
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1536  ax-5 1547  ax-17 1606  ax-9 1644  ax-8 1661  ax-13 1698  ax-14 1700  ax-6 1715  ax-7 1720  ax-11 1727  ax-12 1878  ax-ext 2277  ax-rep 4147  ax-sep 4157  ax-nul 4165  ax-pow 4204  ax-pr 4230  ax-un 4528  ax-inf2 7358  ax-cnex 8809  ax-resscn 8810  ax-1cn 8811  ax-icn 8812  ax-addcl 8813  ax-addrcl 8814  ax-mulcl 8815  ax-mulrcl 8816  ax-mulcom 8817  ax-addass 8818  ax-mulass 8819  ax-distr 8820  ax-i2m1 8821  ax-1ne0 8822  ax-1rid 8823  ax-rnegex 8824  ax-rrecex 8825  ax-cnre 8826  ax-pre-lttri 8827  ax-pre-lttrn 8828  ax-pre-ltadd 8829  ax-pre-mulgt0 8830  ax-pre-sup 8831  ax-addf 8832  ax-mulf 8833
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1532  df-nf 1535  df-sb 1639  df-eu 2160  df-mo 2161  df-clab 2283  df-cleq 2289  df-clel 2292  df-nfc 2421  df-ne 2461  df-nel 2462  df-ral 2561  df-rex 2562  df-reu 2563  df-rmo 2564  df-rab 2565  df-v 2803  df-sbc 3005  df-csb 3095  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-pss 3181  df-nul 3469  df-if 3579  df-pw 3640  df-sn 3659  df-pr 3660  df-tp 3661  df-op 3662  df-uni 3844  df-int 3879  df-iun 3923  df-iin 3924  df-br 4040  df-opab 4094  df-mpt 4095  df-tr 4130  df-eprel 4321  df-id 4325  df-po 4330  df-so 4331  df-fr 4368  df-se 4369  df-we 4370  df-ord 4411  df-on 4412  df-lim 4413  df-suc 4414  df-om 4673  df-xp 4711  df-rel 4712  df-cnv 4713  df-co 4714  df-dm 4715  df-rn 4716  df-res 4717  df-ima 4718  df-iota 5235  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-isom 5280  df-ov 5877  df-oprab 5878  df-mpt2 5879  df-of 6094  df-1st 6138  df-2nd 6139  df-riota 6320  df-recs 6404  df-rdg 6439  df-1o 6495  df-2o 6496  df-oadd 6499  df-er 6676  df-map 6790  df-pm 6791  df-ixp 6834  df-en 6880  df-dom 6881  df-sdom 6882  df-fin 6883  df-fi 7181  df-sup 7210  df-oi 7241  df-card 7588  df-cda 7810  df-pnf 8885  df-mnf 8886  df-xr 8887  df-ltxr 8888  df-le 8889  df-sub 9055  df-neg 9056  df-div 9440  df-nn 9763  df-2 9820  df-3 9821  df-4 9822  df-5 9823  df-6 9824  df-7 9825  df-8 9826  df-9 9827  df-10 9828  df-n0 9982  df-z 10041  df-dec 10141  df-uz 10247  df-q 10333  df-rp 10371  df-xneg 10468  df-xadd 10469  df-xmul 10470  df-ioo 10676  df-ioc 10677  df-ico 10678  df-icc 10679  df-fz 10799  df-fzo 10887  df-fl 10941  df-mod 10990  df-seq 11063  df-exp 11121  df-fac 11305  df-bc 11332  df-hash 11354  df-shft 11578  df-cj 11600  df-re 11601  df-im 11602  df-sqr 11736  df-abs 11737  df-limsup 11961  df-clim 11978  df-rlim 11979  df-sum 12175  df-ef 12365  df-sin 12367  df-cos 12368  df-pi 12370  df-dvds 12548  df-gcd 12702  df-prm 12775  df-pc 12906  df-struct 13166  df-ndx 13167  df-slot 13168  df-base 13169  df-sets 13170  df-ress 13171  df-plusg 13237  df-mulr 13238  df-starv 13239  df-sca 13240  df-vsca 13241  df-tset 13243  df-ple 13244  df-ds 13246  df-hom 13248  df-cco 13249  df-rest 13343  df-topn 13344  df-topgen 13360  df-pt 13361  df-prds 13364  df-xrs 13419  df-0g 13420  df-gsum 13421  df-qtop 13426  df-imas 13427  df-xps 13429  df-mre 13504  df-mrc 13505  df-acs 13507  df-mnd 14383  df-submnd 14432  df-mulg 14508  df-cntz 14809  df-cmn 15107  df-xmet 16389  df-met 16390  df-bl 16391  df-mopn 16392  df-cnfld 16394  df-top 16652  df-bases 16654  df-topon 16655  df-topsp 16656  df-cld 16772  df-ntr 16773  df-cls 16774  df-nei 16851  df-lp 16884  df-perf 16885  df-cn 16973  df-cnp 16974  df-haus 17059  df-tx 17273  df-hmeo 17462  df-fbas 17536  df-fg 17537  df-fil 17557  df-fm 17649  df-flim 17650  df-flf 17651  df-xms 17901  df-ms 17902  df-tms 17903  df-cncf 18398  df-limc 19232  df-dv 19233  df-log 19930  df-ppi 20353
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