MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  trirecip Structured version   Unicode version

Theorem trirecip 12644
Description: The sum of the reciprocals of the triangle numbers converge to two. (Contributed by Scott Fenton, 23-Apr-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 22-May-2014.)
Assertion
Ref Expression
trirecip  |-  sum_ k  e.  NN  ( 2  / 
( k  x.  (
k  +  1 ) ) )  =  2

Proof of Theorem trirecip
Dummy variable  n is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 2cn 10072 . . . . 5  |-  2  e.  CC
21a1i 11 . . . 4  |-  ( k  e.  NN  ->  2  e.  CC )
3 peano2nn 10014 . . . . . 6  |-  ( k  e.  NN  ->  (
k  +  1 )  e.  NN )
4 nnmulcl 10025 . . . . . 6  |-  ( ( k  e.  NN  /\  ( k  +  1 )  e.  NN )  ->  ( k  x.  ( k  +  1 ) )  e.  NN )
53, 4mpdan 651 . . . . 5  |-  ( k  e.  NN  ->  (
k  x.  ( k  +  1 ) )  e.  NN )
65nncnd 10018 . . . 4  |-  ( k  e.  NN  ->  (
k  x.  ( k  +  1 ) )  e.  CC )
75nnne0d 10046 . . . 4  |-  ( k  e.  NN  ->  (
k  x.  ( k  +  1 ) )  =/=  0 )
82, 6, 7divrecd 9795 . . 3  |-  ( k  e.  NN  ->  (
2  /  ( k  x.  ( k  +  1 ) ) )  =  ( 2  x.  ( 1  /  (
k  x.  ( k  +  1 ) ) ) ) )
98sumeq2i 12495 . 2  |-  sum_ k  e.  NN  ( 2  / 
( k  x.  (
k  +  1 ) ) )  =  sum_ k  e.  NN  (
2  x.  ( 1  /  ( k  x.  ( k  +  1 ) ) ) )
10 nnuz 10523 . . . . 5  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
11 1z 10313 . . . . . 6  |-  1  e.  ZZ
1211a1i 11 . . . . 5  |-  (  T. 
->  1  e.  ZZ )
13 id 21 . . . . . . . . 9  |-  ( n  =  k  ->  n  =  k )
14 oveq1 6090 . . . . . . . . 9  |-  ( n  =  k  ->  (
n  +  1 )  =  ( k  +  1 ) )
1513, 14oveq12d 6101 . . . . . . . 8  |-  ( n  =  k  ->  (
n  x.  ( n  +  1 ) )  =  ( k  x.  ( k  +  1 ) ) )
1615oveq2d 6099 . . . . . . 7  |-  ( n  =  k  ->  (
1  /  ( n  x.  ( n  + 
1 ) ) )  =  ( 1  / 
( k  x.  (
k  +  1 ) ) ) )
17 eqid 2438 . . . . . . 7  |-  ( n  e.  NN  |->  ( 1  /  ( n  x.  ( n  +  1 ) ) ) )  =  ( n  e.  NN  |->  ( 1  / 
( n  x.  (
n  +  1 ) ) ) )
18 ovex 6108 . . . . . . 7  |-  ( 1  /  ( k  x.  ( k  +  1 ) ) )  e. 
_V
1916, 17, 18fvmpt 5808 . . . . . 6  |-  ( k  e.  NN  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( 1  /  (
n  x.  ( n  +  1 ) ) ) ) `  k
)  =  ( 1  /  ( k  x.  ( k  +  1 ) ) ) )
2019adantl 454 . . . . 5  |-  ( (  T.  /\  k  e.  NN )  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( 1  /  (
n  x.  ( n  +  1 ) ) ) ) `  k
)  =  ( 1  /  ( k  x.  ( k  +  1 ) ) ) )
215nnrecred 10047 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  NN  ->  (
1  /  ( k  x.  ( k  +  1 ) ) )  e.  RR )
2221recnd 9116 . . . . . 6  |-  ( k  e.  NN  ->  (
1  /  ( k  x.  ( k  +  1 ) ) )  e.  CC )
2322adantl 454 . . . . 5  |-  ( (  T.  /\  k  e.  NN )  ->  (
1  /  ( k  x.  ( k  +  1 ) ) )  e.  CC )
2417trireciplem 12643 . . . . . . 7  |-  seq  1
(  +  ,  ( n  e.  NN  |->  ( 1  /  ( n  x.  ( n  + 
1 ) ) ) ) )  ~~>  1
2524a1i 11 . . . . . 6  |-  (  T. 
->  seq  1 (  +  ,  ( n  e.  NN  |->  ( 1  / 
( n  x.  (
n  +  1 ) ) ) ) )  ~~>  1 )
26 climrel 12288 . . . . . . 7  |-  Rel  ~~>
2726releldmi 5108 . . . . . 6  |-  (  seq  1 (  +  , 
( n  e.  NN  |->  ( 1  /  (
n  x.  ( n  +  1 ) ) ) ) )  ~~>  1  ->  seq  1 (  +  , 
( n  e.  NN  |->  ( 1  /  (
n  x.  ( n  +  1 ) ) ) ) )  e. 
dom 
~~>  )
2825, 27syl 16 . . . . 5  |-  (  T. 
->  seq  1 (  +  ,  ( n  e.  NN  |->  ( 1  / 
( n  x.  (
n  +  1 ) ) ) ) )  e.  dom  ~~>  )
291a1i 11 . . . . 5  |-  (  T. 
->  2  e.  CC )
3010, 12, 20, 23, 28, 29isummulc2 12548 . . . 4  |-  (  T. 
->  ( 2  x.  sum_ k  e.  NN  (
1  /  ( k  x.  ( k  +  1 ) ) ) )  =  sum_ k  e.  NN  ( 2  x.  ( 1  /  (
k  x.  ( k  +  1 ) ) ) ) )
3110, 12, 20, 23, 25isumclim 12543 . . . . 5  |-  (  T. 
->  sum_ k  e.  NN  ( 1  /  (
k  x.  ( k  +  1 ) ) )  =  1 )
3231oveq2d 6099 . . . 4  |-  (  T. 
->  ( 2  x.  sum_ k  e.  NN  (
1  /  ( k  x.  ( k  +  1 ) ) ) )  =  ( 2  x.  1 ) )
3330, 32eqtr3d 2472 . . 3  |-  (  T. 
->  sum_ k  e.  NN  ( 2  x.  (
1  /  ( k  x.  ( k  +  1 ) ) ) )  =  ( 2  x.  1 ) )
3433trud 1333 . 2  |-  sum_ k  e.  NN  ( 2  x.  ( 1  /  (
k  x.  ( k  +  1 ) ) ) )  =  ( 2  x.  1 )
351mulid1i 9094 . 2  |-  ( 2  x.  1 )  =  2
369, 34, 353eqtri 2462 1  |-  sum_ k  e.  NN  ( 2  / 
( k  x.  (
k  +  1 ) ) )  =  2
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    T. wtru 1326    = wceq 1653    e. wcel 1726   class class class wbr 4214    e. cmpt 4268   dom cdm 4880   ` cfv 5456  (class class class)co 6083   CCcc 8990   1c1 8993    + caddc 8995    x. cmul 8997    / cdiv 9679   NNcn 10002   2c2 10051   ZZcz 10284    seq cseq 11325    ~~> cli 12280   sum_csu 12481
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1667  ax-8 1688  ax-13 1728  ax-14 1730  ax-6 1745  ax-7 1750  ax-11 1762  ax-12 1951  ax-ext 2419  ax-rep 4322  ax-sep 4332  ax-nul 4340  ax-pow 4379  ax-pr 4405  ax-un 4703  ax-inf2 7598  ax-cnex 9048  ax-resscn 9049  ax-1cn 9050  ax-icn 9051  ax-addcl 9052  ax-addrcl 9053  ax-mulcl 9054  ax-mulrcl 9055  ax-mulcom 9056  ax-addass 9057  ax-mulass 9058  ax-distr 9059  ax-i2m1 9060  ax-1ne0 9061  ax-1rid 9062  ax-rnegex 9063  ax-rrecex 9064  ax-cnre 9065  ax-pre-lttri 9066  ax-pre-lttrn 9067  ax-pre-ltadd 9068  ax-pre-mulgt0 9069  ax-pre-sup 9070
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 938  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2287  df-mo 2288  df-clab 2425  df-cleq 2431  df-clel 2434  df-nfc 2563  df-ne 2603  df-nel 2604  df-ral 2712  df-rex 2713  df-reu 2714  df-rmo 2715  df-rab 2716  df-v 2960  df-sbc 3164  df-csb 3254  df-dif 3325  df-un 3327  df-in 3329  df-ss 3336  df-pss 3338  df-nul 3631  df-if 3742  df-pw 3803  df-sn 3822  df-pr 3823  df-tp 3824  df-op 3825  df-uni 4018  df-int 4053  df-iun 4097  df-br 4215  df-opab 4269  df-mpt 4270  df-tr 4305  df-eprel 4496  df-id 4500  df-po 4505  df-so 4506  df-fr 4543  df-se 4544  df-we 4545  df-ord 4586  df-on 4587  df-lim 4588  df-suc 4589  df-om 4848  df-xp 4886  df-rel 4887  df-cnv 4888  df-co 4889  df-dm 4890  df-rn 4891  df-res 4892  df-ima 4893  df-iota 5420  df-fun 5458  df-fn 5459  df-f 5460  df-f1 5461  df-fo 5462  df-f1o 5463  df-fv 5464  df-isom 5465  df-ov 6086  df-oprab 6087  df-mpt2 6088  df-1st 6351  df-2nd 6352  df-riota 6551  df-recs 6635  df-rdg 6670  df-1o 6726  df-oadd 6730  df-er 6907  df-pm 7023  df-en 7112  df-dom 7113  df-sdom 7114  df-fin 7115  df-sup 7448  df-oi 7481  df-card 7828  df-pnf 9124  df-mnf 9125  df-xr 9126  df-ltxr 9127  df-le 9128  df-sub 9295  df-neg 9296  df-div 9680  df-nn 10003  df-2 10060  df-3 10061  df-n0 10224  df-z 10285  df-uz 10491  df-rp 10615  df-fz 11046  df-fzo 11138  df-fl 11204  df-seq 11326  df-exp 11385  df-hash 11621  df-shft 11884  df-cj 11906  df-re 11907  df-im 11908  df-sqr 12042  df-abs 12043  df-clim 12284  df-rlim 12285  df-sum 12482
  Copyright terms: Public domain W3C validator