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Theorem emcllem2 20290
Description: Lemma for emcl 20296. 
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 9758 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  +  1 )  e.  NN )
21nnrecred 9791 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( N  +  1 ) )  e.  RR )
31nnrpd 10389 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  +  1 )  e.  RR+ )
43relogcld 19974 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  ( N  + 
1 ) )  e.  RR )
5 nnrp 10363 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  RR+ )
65relogcld 19974 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  N )  e.  RR )
74, 6resubcld 9211 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( log `  ( N  +  1 ) )  -  ( log `  N ) )  e.  RR )
8 fzfid 11035 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1 ... N )  e. 
Fin )
9 elfznn 10819 . . . . . . . . 9  |-  ( m  e.  ( 1 ... N )  ->  m  e.  NN )
109adantl 452 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  m  e.  ( 1 ... N ) )  ->  m  e.  NN )
1110nnrecred 9791 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  m  e.  ( 1 ... N ) )  ->  ( 1  /  m )  e.  RR )
128, 11fsumrecl 12207 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... N
) ( 1  /  m )  e.  RR )
133rpreccld 10400 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( N  +  1 ) )  e.  RR+ )
1413rpge0d 10394 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  0  <_  ( 1  /  ( N  +  1 ) ) )
15 ax-1cn 8795 . . . . . . . . . . . . 13  |-  1  e.  CC
1615div1i 9488 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 1  /  1 )  =  1
17 1re 8837 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  1  e.  RR
18 ltaddrp 10386 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( 1  e.  RR  /\  N  e.  RR+ )  -> 
1  <  ( 1  +  N ) )
1917, 5, 18sylancr 644 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  1  <  ( 1  +  N
) )
20 nncn 9754 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  CC )
21 addcom 8998 . . . . . . . . . . . . . 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 4047 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  1  <  ( N  +  1 ) )
2416, 23syl5eqbr 4056 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  1 )  <  ( N  + 
1 ) )
251nnred 9761 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  +  1 )  e.  RR )
261nngt0d 9789 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  0  <  ( N  +  1 ) )
27 0lt1 9296 . . . . . . . . . . . . 13  |-  0  <  1
28 ltrec1 9643 . . . . . . . . . . . . 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 12401 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  ( exp `  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) )  <_ 
( 1  /  (
1  -  ( 1  /  ( N  + 
1 ) ) ) ) )
3325recnd 8861 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  +  1 )  e.  CC )
34 nnne0 9778 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  N  =/=  0 )
351nnne0d 9790 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  ( N  +  1 )  =/=  0 )
3620, 33, 34, 35recdivd 9553 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( N  /  ( N  + 
1 ) ) )  =  ( ( N  +  1 )  /  N ) )
3715a1i 10 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  1  e.  CC )
3833, 37, 33, 35divsubdird 9575 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( ( N  + 
1 )  -  1 )  /  ( N  +  1 ) )  =  ( ( ( N  +  1 )  /  ( N  + 
1 ) )  -  ( 1  /  ( N  +  1 ) ) ) )
39 pncan 9057 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( N  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( N  + 
1 )  -  1 )  =  N )
4020, 15, 39sylancl 643 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  -  1 )  =  N )
4140oveq1d 5873 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( ( N  + 
1 )  -  1 )  /  ( N  +  1 ) )  =  ( N  / 
( N  +  1 ) ) )
4233, 35dividd 9534 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  /  ( N  +  1 ) )  =  1 )
4342oveq1d 5873 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( ( N  + 
1 )  /  ( N  +  1 ) )  -  ( 1  /  ( N  + 
1 ) ) )  =  ( 1  -  ( 1  /  ( N  +  1 ) ) ) )
4438, 41, 433eqtr3rd 2324 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  -  ( 1  /  ( N  + 
1 ) ) )  =  ( N  / 
( N  +  1 ) ) )
4544oveq2d 5874 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( 1  -  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) ) )  =  ( 1  / 
( N  /  ( N  +  1 ) ) ) )
463, 5rpdivcld 10407 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  /  N )  e.  RR+ )
4746reeflogd 19975 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  ( exp `  ( log `  (
( N  +  1 )  /  N ) ) )  =  ( ( N  +  1 )  /  N ) )
4836, 45, 473eqtr4d 2325 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( 1  -  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) ) )  =  ( exp `  ( log `  ( ( N  +  1 )  /  N ) ) ) )
4932, 48breqtrd 4047 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  ( exp `  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) )  <_ 
( exp `  ( log `  ( ( N  +  1 )  /  N ) ) ) )
503, 5relogdivd 19977 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  ( ( N  +  1 )  /  N ) )  =  ( ( log `  ( N  +  1 ) )  -  ( log `  N ) ) )
5150, 7eqeltrd 2357 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  ( ( N  +  1 )  /  N ) )  e.  RR )
52 efle 12398 . . . . . . . . 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 4047 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1  /  ( N  +  1 ) )  <_  ( ( log `  ( N  +  1 ) )  -  ( log `  N ) ) )
562, 7, 12, 55leadd2dd 9387 . . . . 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 10263 . . . . . . 7  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
5957, 58syl6eleq 2373 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  ( ZZ>= `  1 )
)
60 elfznn 10819 . . . . . . . . 9  |-  ( m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) )  ->  m  e.  NN )
6160adantl 452 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN  /\  m  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) )  ->  m  e.  NN )
6261nnrecred 9791 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN  /\  m  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) )  ->  ( 1  /  m )  e.  RR )
6362recnd 8861 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN  /\  m  e.  ( 1 ... ( N  + 
1 ) ) )  ->  ( 1  /  m )  e.  CC )
64 oveq2 5866 . . . . . 6  |-  ( m  =  ( N  + 
1 )  ->  (
1  /  m )  =  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) )
6559, 63, 64fsump1 12219 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  =  (
sum_ m  e.  (
1 ... N ) ( 1  /  m )  +  ( 1  / 
( N  +  1 ) ) ) )
664recnd 8861 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  ( N  + 
1 ) )  e.  CC )
6712recnd 8861 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... N
) ( 1  /  m )  e.  CC )
686recnd 8861 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  N )  e.  CC )
6966, 67, 68addsub12d 9180 . . . . 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 4053 . . . 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 11035 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
1 ... ( N  + 
1 ) )  e. 
Fin )
7271, 62fsumrecl 12207 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  e.  RR )
7312, 6resubcld 9211 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  N
) )  e.  RR )
7472, 4, 73lesubadd2d 9371 . . . 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 5866 . . . . . . 7  |-  ( n  =  ( N  + 
1 )  ->  (
1 ... n )  =  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) )
7776sumeq1d 12174 . . . . . 6  |-  ( n  =  ( N  + 
1 )  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... n
) ( 1  /  m )  =  sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m ) )
78 fveq2 5525 . . . . . 6  |-  ( n  =  ( N  + 
1 )  ->  ( log `  n )  =  ( log `  ( N  +  1 ) ) )
7977, 78oveq12d 5876 . . . . 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 5883 . . . . 5  |-  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  e.  _V
8279, 80, 81fvmpt 5602 . . . 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 5866 . . . . . 6  |-  ( n  =  N  ->  (
1 ... n )  =  ( 1 ... N
) )
8584sumeq1d 12174 . . . . 5  |-  ( n  =  N  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... n
) ( 1  /  m )  =  sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m ) )
86 fveq2 5525 . . . . 5  |-  ( n  =  N  ->  ( log `  n )  =  ( log `  N
) )
8785, 86oveq12d 5876 . . . 4  |-  ( n  =  N  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... n ) ( 1  /  m )  -  ( log `  n
) )  =  (
sum_ m  e.  (
1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  N
) ) )
88 ovex 5883 . . . 4  |-  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  N ) )  e.  _V
8987, 80, 88fvmpt 5602 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( F `  N )  =  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N
) ( 1  /  m )  -  ( log `  N ) ) )
9075, 83, 893brtr4d 4053 . 2  |-  ( N  e.  NN  ->  ( F `  ( N  +  1 ) )  <_  ( F `  N ) )
91 peano2nn 9758 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  +  1 )  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  +  1 )  e.  NN )
921, 91syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  +  1 )  e.  NN )
9392nnrpd 10389 . . . . . . . 8  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( N  +  1 )  +  1 )  e.  RR+ )
9493relogcld 19974 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  ( ( N  +  1 )  +  1 ) )  e.  RR )
9594, 4resubcld 9211 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  (
( log `  (
( N  +  1 )  +  1 ) )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  e.  RR )
96 logdifbnd 20288 . . . . . . 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 9387 . . . . 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 8861 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN  ->  ( log `  ( ( N  +  1 )  +  1 ) )  e.  CC )
10067, 66, 99subadd23d 9179 . . . . 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 4053 . . . 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 9211 . . . . 5  |-  ( N  e.  NN  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  e.  RR )
103 leaddsub 9250 . . . . 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 5865 . . . . . 6  |-  ( n  =  N  ->  (
n  +  1 )  =  ( N  + 
1 ) )
107106fveq2d 5529 . . . . 5  |-  ( n  =  N  ->  ( log `  ( n  + 
1 ) )  =  ( log `  ( N  +  1 ) ) )
10885, 107oveq12d 5876 . . . 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 5883 . . . 4  |-  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  +  1 ) ) )  e.  _V
111108, 109, 110fvmpt 5602 . . 3  |-  ( N  e.  NN  ->  ( G `  N )  =  ( sum_ m  e.  ( 1 ... N
) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( N  + 
1 ) ) ) )
112 oveq1 5865 . . . . . . 7  |-  ( n  =  ( N  + 
1 )  ->  (
n  +  1 )  =  ( ( N  +  1 )  +  1 ) )
113112fveq2d 5529 . . . . . 6  |-  ( n  =  ( N  + 
1 )  ->  ( log `  ( n  + 
1 ) )  =  ( log `  (
( N  +  1 )  +  1 ) ) )
11477, 113oveq12d 5876 . . . . 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 5883 . . . . 5  |-  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( N  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( N  +  1 )  +  1 ) ) )  e.  _V
116114, 109, 115fvmpt 5602 . . . 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 4053 . 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 1623    e. wcel 1684   class class class wbr 4023    e. cmpt 4077   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   CCcc 8735   RRcr 8736   0cc0 8737   1c1 8738    + caddc 8740    < clt 8867    <_ cle 8868    - cmin 9037    / cdiv 9423   NNcn 9746   ZZ>=cuz 10230   RR+crp 10354   ...cfz 10782   sum_csu 12158   expce 12343   logclog 19912
This theorem is referenced by:  emcllem6  20294  emcllem7  20295
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-inf2 7342  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814  ax-pre-sup 8815  ax-addf 8816  ax-mulf 8817
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 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-iin 3908  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-se 4353  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-isom 5264  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-of 6078  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-1o 6479  df-2o 6480  df-oadd 6483  df-er 6660  df-map 6774  df-pm 6775  df-ixp 6818  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-fin 6867  df-fi 7165  df-sup 7194  df-oi 7225  df-card 7572  df-cda 7794  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-div 9424  df-nn 9747  df-2 9804  df-3 9805  df-4 9806  df-5 9807  df-6 9808  df-7 9809  df-8 9810  df-9 9811  df-10 9812  df-n0 9966  df-z 10025  df-dec 10125  df-uz 10231  df-q 10317  df-rp 10355  df-xneg 10452  df-xadd 10453  df-xmul 10454  df-ioo 10660  df-ioc 10661  df-ico 10662  df-icc 10663  df-fz 10783  df-fzo 10871  df-fl 10925  df-mod 10974  df-seq 11047  df-exp 11105  df-fac 11289  df-bc 11316  df-hash 11338  df-shft 11562  df-cj 11584  df-re 11585  df-im 11586  df-sqr 11720  df-abs 11721  df-limsup 11945  df-clim 11962  df-rlim 11963  df-sum 12159  df-ef 12349  df-sin 12351  df-cos 12352  df-pi 12354  df-struct 13150  df-ndx 13151  df-slot 13152  df-base 13153  df-sets 13154  df-ress 13155  df-plusg 13221  df-mulr 13222  df-starv 13223  df-sca 13224  df-vsca 13225  df-tset 13227  df-ple 13228  df-ds 13230  df-hom 13232  df-cco 13233  df-rest 13327  df-topn 13328  df-topgen 13344  df-pt 13345  df-prds 13348  df-xrs 13403  df-0g 13404  df-gsum 13405  df-qtop 13410  df-imas 13411  df-xps 13413  df-mre 13488  df-mrc 13489  df-acs 13491  df-mnd 14367  df-submnd 14416  df-mulg 14492  df-cntz 14793  df-cmn 15091  df-xmet 16373  df-met 16374  df-bl 16375  df-mopn 16376  df-cnfld 16378  df-top 16636  df-bases 16638  df-topon 16639  df-topsp 16640  df-cld 16756  df-ntr 16757  df-cls 16758  df-nei 16835  df-lp 16868  df-perf 16869  df-cn 16957  df-cnp 16958  df-haus 17043  df-tx 17257  df-hmeo 17446  df-fbas 17520  df-fg 17521  df-fil 17541  df-fm 17633  df-flim 17634  df-flf 17635  df-xms 17885  df-ms 17886  df-tms 17887  df-cncf 18382  df-limc 19216  df-dv 19217  df-log 19914
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