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Theorem harmonicbnd4 20304
Description: The asymptotic behavior of  sum_ m  <_  A ,  1  /  m  =  log A  +  gamma  +  O ( 1  /  A ). (Contributed by Mario Carneiro, 14-May-2016.)
Assertion
Ref Expression
harmonicbnd4  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( abs `  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_
`  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( ( log `  A )  +  gamma ) ) )  <_  ( 1  /  A ) )
Distinct variable group:    A, m

Proof of Theorem harmonicbnd4
StepHypRef Expression
1 fzfid 11035 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( 1 ... ( |_ `  A ) )  e. 
Fin )
2 elfznn 10819 . . . . . . . 8  |-  ( m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) )  ->  m  e.  NN )
32adantl 452 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A ) ) )  ->  m  e.  NN )
43nnrecred 9791 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A ) ) )  ->  ( 1  /  m )  e.  RR )
51, 4fsumrecl 12207 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR+  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m
)  e.  RR )
65recnd 8861 . . . 4  |-  ( A  e.  RR+  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m
)  e.  CC )
7 relogcl 19932 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( log `  A )  e.  RR )
87recnd 8861 . . . 4  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( log `  A )  e.  CC )
9 emre 20299 . . . . . 6  |-  gamma  e.  RR
109a1i 10 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR+  ->  gamma  e.  RR )
1110recnd 8861 . . . 4  |-  ( A  e.  RR+  ->  gamma  e.  CC )
126, 8, 11subsub4d 9188 . . 3  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  A
) )  -  gamma )  =  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( ( log `  A )  +  gamma ) ) )
1312fveq2d 5529 . 2  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( abs `  ( ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  A ) )  -  gamma ) )  =  ( abs `  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( ( log `  A
)  +  gamma )
) ) )
14 rpreccl 10377 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( 1  /  A )  e.  RR+ )
1514rpred 10390 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( 1  /  A )  e.  RR )
16 resubcl 9111 . . . . 5  |-  ( (
gamma  e.  RR  /\  (
1  /  A )  e.  RR )  -> 
( gamma  -  ( 1  /  A ) )  e.  RR )
179, 15, 16sylancr 644 . . . 4  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( gamma  -  ( 1  /  A ) )  e.  RR )
18 rprege0 10368 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( A  e.  RR  /\  0  <_  A ) )
19 flge0nn0 10948 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  RR  /\  0  <_  A )  -> 
( |_ `  A
)  e.  NN0 )
2018, 19syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( |_
`  A )  e. 
NN0 )
21 nn0p1nn 10003 . . . . . . . 8  |-  ( ( |_ `  A )  e.  NN0  ->  ( ( |_ `  A )  +  1 )  e.  NN )
2220, 21syl 15 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( |_ `  A )  +  1 )  e.  NN )
2322nnrpd 10389 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( |_ `  A )  +  1 )  e.  RR+ )
24 relogcl 19932 . . . . . 6  |-  ( ( ( |_ `  A
)  +  1 )  e.  RR+  ->  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) )  e.  RR )
2523, 24syl 15 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) )  e.  RR )
265, 25resubcld 9211 . . . 4  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  e.  RR )
275, 7resubcld 9211 . . . 4  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  A ) )  e.  RR )
2822nnrecred 9791 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( 1  /  ( ( |_
`  A )  +  1 ) )  e.  RR )
29 fzfid 11035 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( 1 ... ( ( |_
`  A )  +  1 ) )  e. 
Fin )
30 elfznn 10819 . . . . . . . . . 10  |-  ( m  e.  ( 1 ... ( ( |_ `  A )  +  1 ) )  ->  m  e.  NN )
3130adantl 452 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  m  e.  ( 1 ... (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  ->  m  e.  NN )
3231nnrecred 9791 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  m  e.  ( 1 ... (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  ->  (
1  /  m )  e.  RR )
3329, 32fsumrecl 12207 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) ( 1  /  m )  e.  RR )
3433, 25resubcld 9211 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  e.  RR )
35 harmonicbnd 20297 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( |_ `  A
)  +  1 )  e.  NN  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  e.  (
gamma [,] 1 ) )
3622, 35syl 15 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  e.  ( gamma [,] 1 ) )
37 1re 8837 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  RR
389, 37elicc2i 10716 . . . . . . . 8  |-  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  e.  (
gamma [,] 1 )  <->  ( ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  e.  RR  /\ 
gamma  <_  ( sum_ m  e.  ( 1 ... (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) )  /\  ( sum_ m  e.  ( 1 ... (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) )  <_  1 ) )
3938simp2bi 971 . . . . . . 7  |-  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  e.  (
gamma [,] 1 )  ->  gamma  <_  ( sum_ m  e.  ( 1 ... (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) ) )
4036, 39syl 15 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  gamma  <_  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) ) )
41 rpre 10360 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR+  ->  A  e.  RR )
42 fllep1 10933 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR  ->  A  <_  ( ( |_ `  A )  +  1 ) )
4341, 42syl 15 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  A  <_ 
( ( |_ `  A )  +  1 ) )
44 rpregt0 10367 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( A  e.  RR  /\  0  <  A ) )
4522nnred 9761 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( |_ `  A )  +  1 )  e.  RR )
4622nngt0d 9789 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR+  ->  0  < 
( ( |_ `  A )  +  1 ) )
47 lerec 9638 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  RR  /\  0  <  A )  /\  ( ( ( |_ `  A )  +  1 )  e.  RR  /\  0  < 
( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  -> 
( A  <_  (
( |_ `  A
)  +  1 )  <-> 
( 1  /  (
( |_ `  A
)  +  1 ) )  <_  ( 1  /  A ) ) )
4844, 45, 46, 47syl12anc 1180 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( A  <_  ( ( |_
`  A )  +  1 )  <->  ( 1  /  ( ( |_
`  A )  +  1 ) )  <_ 
( 1  /  A
) ) )
4943, 48mpbid 201 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( 1  /  ( ( |_
`  A )  +  1 ) )  <_ 
( 1  /  A
) )
5010, 28, 34, 15, 40, 49le2subd 9391 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( gamma  -  ( 1  /  A ) )  <_ 
( ( sum_ m  e.  ( 1 ... (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) )  -  ( 1  / 
( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ) )
5133recnd 8861 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) ( 1  /  m )  e.  CC )
5225recnd 8861 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) )  e.  CC )
5328recnd 8861 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( 1  /  ( ( |_
`  A )  +  1 ) )  e.  CC )
5451, 52, 53sub32d 9189 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  -  (
1  /  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  =  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( 1  / 
( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ) )
55 nnuz 10263 . . . . . . . . . . . 12  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
5622, 55syl6eleq 2373 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( |_ `  A )  +  1 )  e.  ( ZZ>= `  1 )
)
5732recnd 8861 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  m  e.  ( 1 ... (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  ->  (
1  /  m )  e.  CC )
58 oveq2 5866 . . . . . . . . . . 11  |-  ( m  =  ( ( |_
`  A )  +  1 )  ->  (
1  /  m )  =  ( 1  / 
( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )
5956, 57, 58fsumm1 12216 . . . . . . . . . 10  |-  ( A  e.  RR+  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) ( 1  /  m )  =  (
sum_ m  e.  (
1 ... ( ( ( |_ `  A )  +  1 )  - 
1 ) ) ( 1  /  m )  +  ( 1  / 
( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ) )
6020nn0cnd 10020 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( |_
`  A )  e.  CC )
61 ax-1cn 8795 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  1  e.  CC
62 pncan 9057 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( |_ `  A
)  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( ( |_
`  A )  +  1 )  -  1 )  =  ( |_
`  A ) )
6360, 61, 62sylancl 643 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( ( |_ `  A
)  +  1 )  -  1 )  =  ( |_ `  A
) )
6463oveq2d 5874 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( 1 ... ( ( ( |_ `  A )  +  1 )  - 
1 ) )  =  ( 1 ... ( |_ `  A ) ) )
6564sumeq1d 12174 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A  e.  RR+  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... (
( ( |_ `  A )  +  1 )  -  1 ) ) ( 1  /  m )  =  sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m ) )
6665oveq1d 5873 . . . . . . . . . 10  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( ( ( |_
`  A )  +  1 )  -  1 ) ) ( 1  /  m )  +  ( 1  /  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  =  (
sum_ m  e.  (
1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m )  +  ( 1  / 
( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ) )
6759, 66eqtrd 2315 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  RR+  ->  sum_ m  e.  ( 1 ... (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) ( 1  /  m )  =  (
sum_ m  e.  (
1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m )  +  ( 1  / 
( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ) )
6867oveq1d 5873 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( 1  /  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  =  ( ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_
`  A ) ) ( 1  /  m
)  +  ( 1  /  ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) )  -  ( 1  / 
( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ) )
696, 53pncand 9158 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m )  +  ( 1  / 
( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  -  ( 1  /  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  =  sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m ) )
7068, 69eqtrd 2315 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( 1  /  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  =  sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m ) )
7170oveq1d 5873 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( 1  / 
( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  =  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ) )
7254, 71eqtrd 2315 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  -  (
1  /  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  =  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ) )
7350, 72breqtrd 4047 . . . 4  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( gamma  -  ( 1  /  A ) )  <_ 
( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_
`  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ) )
74 logleb 19957 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  (
( |_ `  A
)  +  1 )  e.  RR+ )  ->  ( A  <_  ( ( |_
`  A )  +  1 )  <->  ( log `  A )  <_  ( log `  ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) ) )
7523, 74mpdan 649 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( A  <_  ( ( |_
`  A )  +  1 )  <->  ( log `  A )  <_  ( log `  ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) ) )
7643, 75mpbid 201 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( log `  A )  <_  ( log `  ( ( |_
`  A )  +  1 ) ) )
777, 25, 5, 76lesub2dd 9389 . . . 4  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  <_  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  A ) ) )
7817, 26, 27, 73, 77letrd 8973 . . 3  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( gamma  -  ( 1  /  A ) )  <_ 
( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_
`  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  A ) ) )
7927, 15resubcld 9211 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  A
) )  -  (
1  /  A ) )  e.  RR )
8015recnd 8861 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( 1  /  A )  e.  CC )
816, 8, 80subsub4d 9188 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  A
) )  -  (
1  /  A ) )  =  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( ( log `  A
)  +  ( 1  /  A ) ) ) )
827, 15readdcld 8862 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( log `  A )  +  ( 1  /  A ) )  e.  RR )
83 id 19 . . . . . . . . . 10  |-  ( A  e.  RR+  ->  A  e.  RR+ )
8423, 83relogdivd 19977 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( log `  ( ( ( |_
`  A )  +  1 )  /  A
) )  =  ( ( log `  (
( |_ `  A
)  +  1 ) )  -  ( log `  A ) ) )
85 rerpdivcl 10381 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( |_ `  A )  +  1 )  e.  RR  /\  A  e.  RR+ )  -> 
( ( ( |_
`  A )  +  1 )  /  A
)  e.  RR )
8645, 85mpancom 650 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( ( |_ `  A
)  +  1 )  /  A )  e.  RR )
8737a1i 10 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A  e.  RR+  ->  1  e.  RR )
8887, 15readdcld 8862 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( 1  +  ( 1  /  A ) )  e.  RR )
8915reefcld 12369 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( exp `  ( 1  /  A
) )  e.  RR )
9061a1i 10 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( A  e.  RR+  ->  1  e.  CC )
91 rpcnne0 10371 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( A  e.  CC  /\  A  =/=  0 ) )
92 divdir 9447 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( |_ `  A
)  e.  CC  /\  1  e.  CC  /\  ( A  e.  CC  /\  A  =/=  0 ) )  -> 
( ( ( |_
`  A )  +  1 )  /  A
)  =  ( ( ( |_ `  A
)  /  A )  +  ( 1  /  A ) ) )
9360, 90, 91, 92syl3anc 1182 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( ( |_ `  A
)  +  1 )  /  A )  =  ( ( ( |_
`  A )  /  A )  +  ( 1  /  A ) ) )
94 reflcl 10928 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( A  e.  RR  ->  ( |_ `  A )  e.  RR )
9541, 94syl 15 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( |_
`  A )  e.  RR )
96 rerpdivcl 10381 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( |_ `  A
)  e.  RR  /\  A  e.  RR+ )  -> 
( ( |_ `  A )  /  A
)  e.  RR )
9795, 96mpancom 650 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( |_ `  A )  /  A )  e.  RR )
98 flle 10931 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( A  e.  RR  ->  ( |_ `  A )  <_  A )
9941, 98syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( |_
`  A )  <_  A )
100 rpcn 10362 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( A  e.  RR+  ->  A  e.  CC )
101100mulid1d 8852 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( A  x.  1 )  =  A )
10299, 101breqtrrd 4049 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( |_
`  A )  <_ 
( A  x.  1 ) )
103 ledivmul 9629 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( |_ `  A
)  e.  RR  /\  1  e.  RR  /\  ( A  e.  RR  /\  0  <  A ) )  -> 
( ( ( |_
`  A )  /  A )  <_  1  <->  ( |_ `  A )  <_  ( A  x.  1 ) ) )
10495, 87, 44, 103syl3anc 1182 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( ( |_ `  A
)  /  A )  <_  1  <->  ( |_ `  A )  <_  ( A  x.  1 ) ) )
105102, 104mpbird 223 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( |_ `  A )  /  A )  <_ 
1 )
10697, 87, 15, 105leadd1dd 9386 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( ( |_ `  A
)  /  A )  +  ( 1  /  A ) )  <_ 
( 1  +  ( 1  /  A ) ) )
10793, 106eqbrtrd 4043 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( ( |_ `  A
)  +  1 )  /  A )  <_ 
( 1  +  ( 1  /  A ) ) )
108 efgt1p 12395 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( 1  /  A )  e.  RR+  ->  ( 1  +  ( 1  /  A ) )  < 
( exp `  (
1  /  A ) ) )
10914, 108syl 15 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( 1  +  ( 1  /  A ) )  < 
( exp `  (
1  /  A ) ) )
11088, 89, 109ltled 8967 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( 1  +  ( 1  /  A ) )  <_ 
( exp `  (
1  /  A ) ) )
11186, 88, 89, 107, 110letrd 8973 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( ( |_ `  A
)  +  1 )  /  A )  <_ 
( exp `  (
1  /  A ) ) )
112 rpdivcl 10376 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( |_ `  A )  +  1 )  e.  RR+  /\  A  e.  RR+ )  ->  (
( ( |_ `  A )  +  1 )  /  A )  e.  RR+ )
11323, 112mpancom 650 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( ( |_ `  A
)  +  1 )  /  A )  e.  RR+ )
11415rpefcld 12385 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( exp `  ( 1  /  A
) )  e.  RR+ )
115113, 114logled 19978 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( ( ( |_ `  A )  +  1 )  /  A )  <_  ( exp `  (
1  /  A ) )  <->  ( log `  (
( ( |_ `  A )  +  1 )  /  A ) )  <_  ( log `  ( exp `  (
1  /  A ) ) ) ) )
116111, 115mpbid 201 . . . . . . . . . 10  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( log `  ( ( ( |_
`  A )  +  1 )  /  A
) )  <_  ( log `  ( exp `  (
1  /  A ) ) ) )
11715relogefd 19979 . . . . . . . . . 10  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( log `  ( exp `  (
1  /  A ) ) )  =  ( 1  /  A ) )
118116, 117breqtrd 4047 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( log `  ( ( ( |_
`  A )  +  1 )  /  A
) )  <_  (
1  /  A ) )
11984, 118eqbrtrrd 4045 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) )  -  ( log `  A
) )  <_  (
1  /  A ) )
12025, 7, 15lesubadd2d 9371 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( ( log `  (
( |_ `  A
)  +  1 ) )  -  ( log `  A ) )  <_ 
( 1  /  A
)  <->  ( log `  (
( |_ `  A
)  +  1 ) )  <_  ( ( log `  A )  +  ( 1  /  A
) ) ) )
121119, 120mpbid 201 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) )  <_  (
( log `  A
)  +  ( 1  /  A ) ) )
12225, 82, 5, 121lesub2dd 9389 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( ( log `  A
)  +  ( 1  /  A ) ) )  <_  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ) )
12381, 122eqbrtrd 4043 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  A
) )  -  (
1  /  A ) )  <_  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) ) )
124 harmonicbnd3 20301 . . . . . . 7  |-  ( ( |_ `  A )  e.  NN0  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  e.  ( 0 [,] gamma ) )
12520, 124syl 15 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  e.  ( 0 [,] gamma ) )
126 0re 8838 . . . . . . . 8  |-  0  e.  RR
127126, 9elicc2i 10716 . . . . . . 7  |-  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  e.  ( 0 [,] gamma )  <->  ( ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_
`  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  e.  RR  /\  0  <_ 
( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_
`  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  /\  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_
`  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  <_  gamma ) )
128127simp3bi 972 . . . . . 6  |-  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  (
( |_ `  A
)  +  1 ) ) )  e.  ( 0 [,] gamma )  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_
`  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  <_  gamma )
129125, 128syl 15 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  ( ( |_ `  A )  +  1 ) ) )  <_  gamma )
13079, 26, 10, 123, 129letrd 8973 . . . 4  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  A
) )  -  (
1  /  A ) )  <_  gamma )
13127, 15, 10lesubaddd 9369 . . . 4  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_
`  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  A ) )  -  ( 1  /  A
) )  <_  gamma  <->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  A ) )  <_  ( gamma  +  ( 1  /  A
) ) ) )
132130, 131mpbid 201 . . 3  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A
) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  A ) )  <_  ( gamma  +  ( 1  /  A
) ) )
13327, 10, 15absdifled 11917 . . 3  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( ( abs `  ( (
sum_ m  e.  (
1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m )  -  ( log `  A
) )  -  gamma ) )  <_  ( 1  /  A )  <->  ( ( gamma  -  ( 1  /  A ) )  <_ 
( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_
`  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  A ) )  /\  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_
`  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  A ) )  <_ 
( gamma  +  ( 1  /  A ) ) ) ) )
13478, 132, 133mpbir2and 888 . 2  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( abs `  ( ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_ `  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( log `  A ) )  -  gamma ) )  <_  (
1  /  A ) )
13513, 134eqbrtrrd 4045 1  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( abs `  ( sum_ m  e.  ( 1 ... ( |_
`  A ) ) ( 1  /  m
)  -  ( ( log `  A )  +  gamma ) ) )  <_  ( 1  /  A ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684    =/= wne 2446   class class class wbr 4023   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   CCcc 8735   RRcr 8736   0cc0 8737   1c1 8738    + caddc 8740    x. cmul 8742    < clt 8867    <_ cle 8868    - cmin 9037    / cdiv 9423   NNcn 9746   NN0cn0 9965   ZZ>=cuz 10230   RR+crp 10354   [,]cicc 10659   ...cfz 10782   |_cfl 10924   abscabs 11719   sum_csu 12158   expce 12343   logclog 19912   gammacem 20286
This theorem is referenced by:  mulogsumlem  20680  mulog2sumlem1  20683
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-e 12350  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  df-em 20287
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