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Theorem emcllem2 20306
Description: Lemma for emcl 20312. 
F is increasing, and  G is decreasing. (Contributed by Mario Carneiro, 11-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
emcl.1  |-  F  =  ( n  e.  NN  |->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... n ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  n ) ) )
emcl.2  |-  G  =  ( n  e.  NN  |->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... n ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( n  +  1 ) ) ) )
Assertion
Ref Expression
emcllem2  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( F `  ( N  +  1 ) )  <_  ( F `  N )  /\  ( G `  N )  <_  ( G `  ( N  +  1 ) ) ) )
Distinct variable group:    m, n, N
Allowed substitution hints:    F( m, n)    G( m, n)

Proof of Theorem emcllem2
StepHypRef Expression
1 peano2nn 9774 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  +  1 )  e.  NN )
21nnrecred 9807 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( N  +  1 ) )  e.  RR )
31nnrpd 10405 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  +  1 )  e.  RR+ )
43relogcld 19990 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  ( N  + 
1 ) )  e.  RR )
5 nnrp 10379 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  RR+ )
65relogcld 19990 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  N )  e.  RR )
74, 6resubcld 9227 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( log `  ( N  +  1 ) )  -  ( log `  N ) )  e.  RR )
8 fzfid 11051 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1 ... N )  e. 
Fin )
9 elfznn 10835 . . . . . . . . 9  |-  ( m  e.  ( 1 ... N )  ->  m  e.  NN )
109adantl 452 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  m  e.  ( 1 ... N ) )  ->  m  e.  NN )
1110nnrecred 9807 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  m  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( 1  /  m )  e.  RR )
128, 11fsumrecl 12223 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... N
) ( 1  /  m )  e.  RR )
133rpreccld 10416 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( N  +  1 ) )  e.  RR+ )
1413rpge0d 10410 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  0  <_  ( 1  /  ( N  +  1 ) ) )
15 ax-1cn 8811 . . . . . . . . . . . . 13  |-  1  e.  CC
1615div1i 9504 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 1  /  1 )  =  1
17 1re 8853 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  1  e.  RR
18 ltaddrp 10402 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( 1  e.  RR  /\  N  e.  RR+ )  -> 
1  <  ( 1  +  N ) )
1917, 5, 18sylancr 644 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  1  <  ( 1  +  N
) )
20 nncn 9770 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  CC )
21 addcom 9014 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  N  e.  CC )  ->  ( 1  +  N
)  =  ( N  +  1 ) )
2215, 20, 21sylancr 644 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  +  N )  =  ( N  + 
1 ) )
2319, 22breqtrd 4063 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  1  <  ( N  +  1 ) )
2416, 23syl5eqbr 4072 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  1 )  <  ( N  + 
1 ) )
251nnred 9777 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  +  1 )  e.  RR )
261nngt0d 9805 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  0  <  ( N  +  1 ) )
27 0lt1 9312 . . . . . . . . . . . . 13  |-  0  <  1
28 ltrec1 9659 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( 1  e.  RR  /\  0  <  1 )  /\  ( ( N  +  1 )  e.  RR  /\  0  < 
( N  +  1 ) ) )  -> 
( ( 1  / 
1 )  <  ( N  +  1 )  <-> 
( 1  /  ( N  +  1 ) )  <  1 ) )
2917, 27, 28mpanl12 663 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( N  +  1 )  e.  RR  /\  0  <  ( N  + 
1 ) )  -> 
( ( 1  / 
1 )  <  ( N  +  1 )  <-> 
( 1  /  ( N  +  1 ) )  <  1 ) )
3025, 26, 29syl2anc 642 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( 1  /  1
)  <  ( N  +  1 )  <->  ( 1  /  ( N  + 
1 ) )  <  1 ) )
3124, 30mpbid 201 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( N  +  1 ) )  <  1 )
322, 14, 31eflegeo 12417 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  ( exp `  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) )  <_ 
( 1  /  (
1  -  ( 1  /  ( N  + 
1 ) ) ) ) )
3325recnd 8877 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  +  1 )  e.  CC )
34 nnne0 9794 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  N  =/=  0 )
351nnne0d 9806 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  +  1 )  =/=  0 )
3620, 33, 34, 35recdivd 9569 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( N  /  ( N  + 
1 ) ) )  =  ( ( N  +  1 )  /  N ) )
3715a1i 10 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  1  e.  CC )
3833, 37, 33, 35divsubdird 9591 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( ( N  + 
1 )  -  1 )  /  ( N  +  1 ) )  =  ( ( ( N  +  1 )  /  ( N  + 
1 ) )  -  ( 1  /  ( N  +  1 ) ) ) )
39 pncan 9073 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( N  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( N  + 
1 )  -  1 )  =  N )
4020, 15, 39sylancl 643 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  -  1 )  =  N )
4140oveq1d 5889 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( ( N  + 
1 )  -  1 )  /  ( N  +  1 ) )  =  ( N  / 
( N  +  1 ) ) )
4233, 35dividd 9550 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  /  ( N  +  1 ) )  =  1 )
4342oveq1d 5889 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( ( N  + 
1 )  /  ( N  +  1 ) )  -  ( 1  /  ( N  + 
1 ) ) )  =  ( 1  -  ( 1  /  ( N  +  1 ) ) ) )
4438, 41, 433eqtr3rd 2337 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  -  ( 1  /  ( N  + 
1 ) ) )  =  ( N  / 
( N  +  1 ) ) )
4544oveq2d 5890 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( 1  -  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) ) )  =  ( 1  / 
( N  /  ( N  +  1 ) ) ) )
463, 5rpdivcld 10423 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  /  N )  e.  RR+ )
4746reeflogd 19991 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  ( exp `  ( log `  (
( N  +  1 )  /  N ) ) )  =  ( ( N  +  1 )  /  N ) )
4836, 45, 473eqtr4d 2338 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( 1  -  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) ) )  =  ( exp `  ( log `  ( ( N  +  1 )  /  N ) ) ) )
4932, 48breqtrd 4063 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  ( exp `  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) )  <_ 
( exp `  ( log `  ( ( N  +  1 )  /  N ) ) ) )
503, 5relogdivd 19993 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  ( ( N  +  1 )  /  N ) )  =  ( ( log `  ( N  +  1 ) )  -  ( log `  N ) ) )
5150, 7eqeltrd 2370 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  ( ( N  +  1 )  /  N ) )  e.  RR )
52 efle 12414 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( 1  /  ( N  +  1 ) )  e.  RR  /\  ( log `  ( ( N  +  1 )  /  N ) )  e.  RR )  -> 
( ( 1  / 
( N  +  1 ) )  <_  ( log `  ( ( N  +  1 )  /  N ) )  <->  ( exp `  ( 1  /  ( N  +  1 ) ) )  <_  ( exp `  ( log `  (
( N  +  1 )  /  N ) ) ) ) )
532, 51, 52syl2anc 642 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( 1  /  ( N  +  1 ) )  <_  ( log `  ( ( N  + 
1 )  /  N
) )  <->  ( exp `  ( 1  /  ( N  +  1 ) ) )  <_  ( exp `  ( log `  (
( N  +  1 )  /  N ) ) ) ) )
5449, 53mpbird 223 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( N  +  1 ) )  <_  ( log `  (
( N  +  1 )  /  N ) ) )
5554, 50breqtrd 4063 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( N  +  1 ) )  <_  ( ( log `  ( N  +  1 ) )  -  ( log `  N ) ) )
562, 7, 12, 55leadd2dd 9403 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  +  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) )  <_ 
( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m
)  +  ( ( log `  ( N  +  1 ) )  -  ( log `  N
) ) ) )
57 id 19 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  NN )
58 nnuz 10279 . . . . . . 7  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
5957, 58syl6eleq 2386 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  ( ZZ>= `  1 )
)
60 elfznn 10835 . . . . . . . . 9  |-  ( m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) )  ->  m  e.  NN )
6160adantl 452 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  m  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) )  ->  m  e.  NN )
6261nnrecred 9807 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  m  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) )  ->  ( 1  /  m )  e.  RR )
6362recnd 8877 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  m  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) )  ->  ( 1  /  m )  e.  CC )
64 oveq2 5882 . . . . . 6  |-  ( m  =  ( N  + 
1 )  ->  (
1  /  m )  =  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) )
6559, 63, 64fsump1 12235 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  =  (
sum_ m  e.  (
1 ... N ) ( 1  /  m )  +  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) ) )
664recnd 8877 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  ( N  + 
1 ) )  e.  CC )
6712recnd 8877 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... N
) ( 1  /  m )  e.  CC )
686recnd 8877 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  N )  e.  CC )
6966, 67, 68addsub12d 9196 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( log `  ( N  +  1 ) )  +  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  N ) ) )  =  (
sum_ m  e.  (
1 ... N ) ( 1  /  m )  +  ( ( log `  ( N  +  1 ) )  -  ( log `  N ) ) ) )
7056, 65, 693brtr4d 4069 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  <_  (
( log `  ( N  +  1 ) )  +  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  N ) ) ) )
71 fzfid 11051 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1 ... ( N  + 
1 ) )  e. 
Fin )
7271, 62fsumrecl 12223 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  e.  RR )
7312, 6resubcld 9227 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  N
) )  e.  RR )
7472, 4, 73lesubadd2d 9387 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  <_ 
( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  N ) )  <->  sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  <_  (
( log `  ( N  +  1 ) )  +  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  N ) ) ) ) )
7570, 74mpbird 223 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  <_  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  N
) ) )
76 oveq2 5882 . . . . . . 7  |-  ( n  =  ( N  + 
1 )  ->  (
1 ... n )  =  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) )
7776sumeq1d 12190 . . . . . 6  |-  ( n  =  ( N  + 
1 )  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... n
) ( 1  /  m )  =  sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m ) )
78 fveq2 5541 . . . . . 6  |-  ( n  =  ( N  + 
1 )  ->  ( log `  n )  =  ( log `  ( N  +  1 ) ) )
7977, 78oveq12d 5892 . . . . 5  |-  ( n  =  ( N  + 
1 )  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... n ) ( 1  /  m )  -  ( log `  n
) )  =  (
sum_ m  e.  (
1 ... ( N  + 
1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) ) )
80 emcl.1 . . . . 5  |-  F  =  ( n  e.  NN  |->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... n ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  n ) ) )
81 ovex 5899 . . . . 5  |-  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  e.  _V
8279, 80, 81fvmpt 5618 . . . 4  |-  ( ( N  +  1 )  e.  NN  ->  ( F `  ( N  +  1 ) )  =  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  + 
1 ) ) ) )
831, 82syl 15 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( F `  ( N  +  1 ) )  =  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  + 
1 ) ) ) )
84 oveq2 5882 . . . . . 6  |-  ( n  =  N  ->  (
1 ... n )  =  ( 1 ... N
) )
8584sumeq1d 12190 . . . . 5  |-  ( n  =  N  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... n
) ( 1  /  m )  =  sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m ) )
86 fveq2 5541 . . . . 5  |-  ( n  =  N  ->  ( log `  n )  =  ( log `  N
) )
8785, 86oveq12d 5892 . . . 4  |-  ( n  =  N  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... n ) ( 1  /  m )  -  ( log `  n
) )  =  (
sum_ m  e.  (
1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  N
) ) )
88 ovex 5899 . . . 4  |-  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  N ) )  e.  _V
8987, 80, 88fvmpt 5618 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( F `  N )  =  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N
) ( 1  /  m )  -  ( log `  N ) ) )
9075, 83, 893brtr4d 4069 . 2  |-  ( N  e.  NN  ->  ( F `  ( N  +  1 ) )  <_  ( F `  N ) )
91 peano2nn 9774 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  +  1 )  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  +  1 )  e.  NN )
921, 91syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  +  1 )  e.  NN )
9392nnrpd 10405 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  +  1 )  e.  RR+ )
9493relogcld 19990 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  ( ( N  +  1 )  +  1 ) )  e.  RR )
9594, 4resubcld 9227 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( log `  (
( N  +  1 )  +  1 ) )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  e.  RR )
96 logdifbnd 20304 . . . . . . 7  |-  ( ( N  +  1 )  e.  RR+  ->  ( ( log `  ( ( N  +  1 )  +  1 ) )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  <_  (
1  /  ( N  +  1 ) ) )
973, 96syl 15 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( log `  (
( N  +  1 )  +  1 ) )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  <_ 
( 1  /  ( N  +  1 ) ) )
9895, 2, 12, 97leadd2dd 9403 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  +  ( ( log `  ( ( N  + 
1 )  +  1 ) )  -  ( log `  ( N  + 
1 ) ) ) )  <_  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  +  ( 1  /  ( N  +  1 ) ) ) )
9994recnd 8877 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  ( ( N  +  1 )  +  1 ) )  e.  CC )
10067, 66, 99subadd23d 9195 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  +  ( log `  (
( N  +  1 )  +  1 ) ) )  =  (
sum_ m  e.  (
1 ... N ) ( 1  /  m )  +  ( ( log `  ( ( N  + 
1 )  +  1 ) )  -  ( log `  ( N  + 
1 ) ) ) ) )
10198, 100, 653brtr4d 4069 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  +  ( log `  (
( N  +  1 )  +  1 ) ) )  <_  sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m ) )
10212, 4resubcld 9227 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  e.  RR )
103 leaddsub 9266 . . . . 5  |-  ( ( ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  e.  RR  /\  ( log `  ( ( N  + 
1 )  +  1 ) )  e.  RR  /\ 
sum_ m  e.  (
1 ... ( N  + 
1 ) ) ( 1  /  m )  e.  RR )  -> 
( ( ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  +  ( log `  ( ( N  + 
1 )  +  1 ) ) )  <_  sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) ( 1  /  m )  <-> 
( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  <_ 
( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( ( N  + 
1 )  +  1 ) ) ) ) )
104102, 94, 72, 103syl3anc 1182 . . . 4  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( ( sum_ m  e.  ( 1 ... N
) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  + 
1 ) ) )  +  ( log `  (
( N  +  1 )  +  1 ) ) )  <_  sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  <->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  <_  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( N  +  1 )  +  1 ) ) ) ) )
105101, 104mpbid 201 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  <_  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
( N  +  1 )  +  1 ) ) ) )
106 oveq1 5881 . . . . . 6  |-  ( n  =  N  ->  (
n  +  1 )  =  ( N  + 
1 ) )
107106fveq2d 5545 . . . . 5  |-  ( n  =  N  ->  ( log `  ( n  + 
1 ) )  =  ( log `  ( N  +  1 ) ) )
10885, 107oveq12d 5892 . . . 4  |-  ( n  =  N  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... n ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
n  +  1 ) ) )  =  (
sum_ m  e.  (
1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) ) )
109 emcl.2 . . . 4  |-  G  =  ( n  e.  NN  |->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... n ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( n  +  1 ) ) ) )
110 ovex 5899 . . . 4  |-  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  e.  _V
111108, 109, 110fvmpt 5618 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( G `  N )  =  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N
) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  + 
1 ) ) ) )
112 oveq1 5881 . . . . . . 7  |-  ( n  =  ( N  + 
1 )  ->  (
n  +  1 )  =  ( ( N  +  1 )  +  1 ) )
113112fveq2d 5545 . . . . . 6  |-  ( n  =  ( N  + 
1 )  ->  ( log `  ( n  + 
1 ) )  =  ( log `  (
( N  +  1 )  +  1 ) ) )
11477, 113oveq12d 5892 . . . . 5  |-  ( n  =  ( N  + 
1 )  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... n ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
n  +  1 ) ) )  =  (
sum_ m  e.  (
1 ... ( N  + 
1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
( N  +  1 )  +  1 ) ) ) )
115 ovex 5899 . . . . 5  |-  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( N  +  1 )  +  1 ) ) )  e.  _V
116114, 109, 115fvmpt 5618 . . . 4  |-  ( ( N  +  1 )  e.  NN  ->  ( G `  ( N  +  1 ) )  =  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( N  +  1 )  +  1 ) ) ) )
1171, 116syl 15 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( G `  ( N  +  1 ) )  =  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( N  +  1 )  +  1 ) ) ) )
118105, 111, 1173brtr4d 4069 . 2  |-  ( N  e.  NN  ->  ( G `  N )  <_  ( G `  ( N  +  1 ) ) )
11990, 118jca 518 1  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( F `  ( N  +  1 ) )  <_  ( F `  N )  /\  ( G `  N )  <_  ( G `  ( N  +  1 ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1632    e. wcel 1696   class class class wbr 4039    e. cmpt 4093   ` cfv 5271  (class class class)co 5874   CCcc 8751   RRcr 8752   0cc0 8753   1c1 8754    + caddc 8756    < clt 8883    <_ cle 8884    - cmin 9053    / cdiv 9439   NNcn 9762   ZZ>=cuz 10246   RR+crp 10370   ...cfz 10798   sum_csu 12174   expce 12359   logclog 19928
This theorem is referenced by:  emcllem6  20310  emcllem7  20311
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-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
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