MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  logdivlt Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem logdivlt 24562
Description: The log𝑥 / 𝑥 function is strictly decreasing on the reals greater than e. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Mar-2014.)
Assertion
Ref Expression
logdivlt (((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) ∧ (𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵)) → (𝐴 < 𝐵 ↔ ((log‘𝐵) / 𝐵) < ((log‘𝐴) / 𝐴)))

Proof of Theorem logdivlt
StepHypRef Expression
1 logdivlti 24561 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) ∧ 𝐴 < 𝐵) → ((log‘𝐵) / 𝐵) < ((log‘𝐴) / 𝐴))
21ex 449 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) → (𝐴 < 𝐵 → ((log‘𝐵) / 𝐵) < ((log‘𝐴) / 𝐴)))
323expa 1112 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) ∧ e ≤ 𝐴) → (𝐴 < 𝐵 → ((log‘𝐵) / 𝐵) < ((log‘𝐴) / 𝐴)))
43an32s 881 . . 3 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴 < 𝐵 → ((log‘𝐵) / 𝐵) < ((log‘𝐴) / 𝐴)))
54adantrr 755 . 2 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) ∧ (𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵)) → (𝐴 < 𝐵 → ((log‘𝐵) / 𝐵) < ((log‘𝐴) / 𝐴)))
6 fveq2 6348 . . . . . . . 8 (𝐴 = 𝐵 → (log‘𝐴) = (log‘𝐵))
7 id 22 . . . . . . . 8 (𝐴 = 𝐵𝐴 = 𝐵)
86, 7oveq12d 6827 . . . . . . 7 (𝐴 = 𝐵 → ((log‘𝐴) / 𝐴) = ((log‘𝐵) / 𝐵))
98eqcomd 2762 . . . . . 6 (𝐴 = 𝐵 → ((log‘𝐵) / 𝐵) = ((log‘𝐴) / 𝐴))
109a1i 11 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) ∧ (𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵)) → (𝐴 = 𝐵 → ((log‘𝐵) / 𝐵) = ((log‘𝐴) / 𝐴)))
11 logdivlti 24561 . . . . . . . . . 10 (((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵) ∧ 𝐵 < 𝐴) → ((log‘𝐴) / 𝐴) < ((log‘𝐵) / 𝐵))
1211ex 449 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵) → (𝐵 < 𝐴 → ((log‘𝐴) / 𝐴) < ((log‘𝐵) / 𝐵)))
13123expa 1112 . . . . . . . 8 (((𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ e ≤ 𝐵) → (𝐵 < 𝐴 → ((log‘𝐴) / 𝐴) < ((log‘𝐵) / 𝐵)))
1413an32s 881 . . . . . . 7 (((𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (𝐵 < 𝐴 → ((log‘𝐴) / 𝐴) < ((log‘𝐵) / 𝐵)))
1514adantrr 755 . . . . . 6 (((𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵) ∧ (𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴)) → (𝐵 < 𝐴 → ((log‘𝐴) / 𝐴) < ((log‘𝐵) / 𝐵)))
1615ancoms 468 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) ∧ (𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵)) → (𝐵 < 𝐴 → ((log‘𝐴) / 𝐴) < ((log‘𝐵) / 𝐵)))
1710, 16orim12d 919 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) ∧ (𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵)) → ((𝐴 = 𝐵𝐵 < 𝐴) → (((log‘𝐵) / 𝐵) = ((log‘𝐴) / 𝐴) ∨ ((log‘𝐴) / 𝐴) < ((log‘𝐵) / 𝐵))))
1817con3d 148 . . 3 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) ∧ (𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵)) → (¬ (((log‘𝐵) / 𝐵) = ((log‘𝐴) / 𝐴) ∨ ((log‘𝐴) / 𝐴) < ((log‘𝐵) / 𝐵)) → ¬ (𝐴 = 𝐵𝐵 < 𝐴)))
19 simpl 474 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵) → 𝐵 ∈ ℝ)
20 epos 15130 . . . . . . . 8 0 < e
21 0re 10228 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℝ
22 ere 15014 . . . . . . . . 9 e ∈ ℝ
23 ltletr 10317 . . . . . . . . 9 ((0 ∈ ℝ ∧ e ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → ((0 < e ∧ e ≤ 𝐵) → 0 < 𝐵))
2421, 22, 23mp3an12 1559 . . . . . . . 8 (𝐵 ∈ ℝ → ((0 < e ∧ e ≤ 𝐵) → 0 < 𝐵))
2520, 24mpani 714 . . . . . . 7 (𝐵 ∈ ℝ → (e ≤ 𝐵 → 0 < 𝐵))
2625imp 444 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵) → 0 < 𝐵)
2719, 26elrpd 12058 . . . . 5 ((𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵) → 𝐵 ∈ ℝ+)
28 relogcl 24517 . . . . . 6 (𝐵 ∈ ℝ+ → (log‘𝐵) ∈ ℝ)
29 rerpdivcl 12050 . . . . . 6 (((log‘𝐵) ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ+) → ((log‘𝐵) / 𝐵) ∈ ℝ)
3028, 29mpancom 706 . . . . 5 (𝐵 ∈ ℝ+ → ((log‘𝐵) / 𝐵) ∈ ℝ)
3127, 30syl 17 . . . 4 ((𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵) → ((log‘𝐵) / 𝐵) ∈ ℝ)
32 simpl 474 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) → 𝐴 ∈ ℝ)
33 ltletr 10317 . . . . . . . . 9 ((0 ∈ ℝ ∧ e ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((0 < e ∧ e ≤ 𝐴) → 0 < 𝐴))
3421, 22, 33mp3an12 1559 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℝ → ((0 < e ∧ e ≤ 𝐴) → 0 < 𝐴))
3520, 34mpani 714 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℝ → (e ≤ 𝐴 → 0 < 𝐴))
3635imp 444 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) → 0 < 𝐴)
3732, 36elrpd 12058 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) → 𝐴 ∈ ℝ+)
38 relogcl 24517 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘𝐴) ∈ ℝ)
39 rerpdivcl 12050 . . . . . 6 (((log‘𝐴) ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ+) → ((log‘𝐴) / 𝐴) ∈ ℝ)
4038, 39mpancom 706 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℝ+ → ((log‘𝐴) / 𝐴) ∈ ℝ)
4137, 40syl 17 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) → ((log‘𝐴) / 𝐴) ∈ ℝ)
42 axlttri 10297 . . . 4 ((((log‘𝐵) / 𝐵) ∈ ℝ ∧ ((log‘𝐴) / 𝐴) ∈ ℝ) → (((log‘𝐵) / 𝐵) < ((log‘𝐴) / 𝐴) ↔ ¬ (((log‘𝐵) / 𝐵) = ((log‘𝐴) / 𝐴) ∨ ((log‘𝐴) / 𝐴) < ((log‘𝐵) / 𝐵))))
4331, 41, 42syl2anr 496 . . 3 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) ∧ (𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵)) → (((log‘𝐵) / 𝐵) < ((log‘𝐴) / 𝐴) ↔ ¬ (((log‘𝐵) / 𝐵) = ((log‘𝐴) / 𝐴) ∨ ((log‘𝐴) / 𝐴) < ((log‘𝐵) / 𝐵))))
44 axlttri 10297 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴 < 𝐵 ↔ ¬ (𝐴 = 𝐵𝐵 < 𝐴)))
4544ad2ant2r 800 . . 3 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) ∧ (𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵)) → (𝐴 < 𝐵 ↔ ¬ (𝐴 = 𝐵𝐵 < 𝐴)))
4618, 43, 453imtr4d 283 . 2 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) ∧ (𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵)) → (((log‘𝐵) / 𝐵) < ((log‘𝐴) / 𝐴) → 𝐴 < 𝐵))
475, 46impbid 202 1 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) ∧ (𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵)) → (𝐴 < 𝐵 ↔ ((log‘𝐵) / 𝐵) < ((log‘𝐴) / 𝐴)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wo 382  wa 383  w3a 1072   = wceq 1628  wcel 2135   class class class wbr 4800  cfv 6045  (class class class)co 6809  cr 10123  0cc0 10124   < clt 10262  cle 10263   / cdiv 10872  +crp 12021  eceu 14988  logclog 24496
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1867  ax-4 1882  ax-5 1984  ax-6 2050  ax-7 2086  ax-8 2137  ax-9 2144  ax-10 2164  ax-11 2179  ax-12 2192  ax-13 2387  ax-ext 2736  ax-rep 4919  ax-sep 4929  ax-nul 4937  ax-pow 4988  ax-pr 5051  ax-un 7110  ax-inf2 8707  ax-cnex 10180  ax-resscn 10181  ax-1cn 10182  ax-icn 10183  ax-addcl 10184  ax-addrcl 10185  ax-mulcl 10186  ax-mulrcl 10187  ax-mulcom 10188  ax-addass 10189  ax-mulass 10190  ax-distr 10191  ax-i2m1 10192  ax-1ne0 10193  ax-1rid 10194  ax-rnegex 10195  ax-rrecex 10196  ax-cnre 10197  ax-pre-lttri 10198  ax-pre-lttrn 10199  ax-pre-ltadd 10200  ax-pre-mulgt0 10201  ax-pre-sup 10202  ax-addf 10203  ax-mulf 10204
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1631  df-fal 1634  df-ex 1850  df-nf 1855  df-sb 2043  df-eu 2607  df-mo 2608  df-clab 2743  df-cleq 2749  df-clel 2752  df-nfc 2887  df-ne 2929  df-nel 3032  df-ral 3051  df-rex 3052  df-reu 3053  df-rmo 3054  df-rab 3055  df-v 3338  df-sbc 3573  df-csb 3671  df-dif 3714  df-un 3716  df-in 3718  df-ss 3725  df-pss 3727  df-nul 4055  df-if 4227  df-pw 4300  df-sn 4318  df-pr 4320  df-tp 4322  df-op 4324  df-uni 4585  df-int 4624  df-iun 4670  df-iin 4671  df-br 4801  df-opab 4861  df-mpt 4878  df-tr 4901  df-id 5170  df-eprel 5175  df-po 5183  df-so 5184  df-fr 5221  df-se 5222  df-we 5223  df-xp 5268  df-rel 5269  df-cnv 5270  df-co 5271  df-dm 5272  df-rn 5273  df-res 5274  df-ima 5275  df-pred 5837  df-ord 5883  df-on 5884  df-lim 5885  df-suc 5886  df-iota 6008  df-fun 6047  df-fn 6048  df-f 6049  df-f1 6050  df-fo 6051  df-f1o 6052  df-fv 6053  df-isom 6054  df-riota 6770  df-ov 6812  df-oprab 6813  df-mpt2 6814  df-of 7058  df-om 7227  df-1st 7329  df-2nd 7330  df-supp 7460  df-wrecs 7572  df-recs 7633  df-rdg 7671  df-1o 7725  df-2o 7726  df-oadd 7729  df-er 7907  df-map 8021  df-pm 8022  df-ixp 8071  df-en 8118  df-dom 8119  df-sdom 8120  df-fin 8121  df-fsupp 8437  df-fi 8478  df-sup 8509  df-inf 8510  df-oi 8576  df-card 8951  df-cda 9178  df-pnf 10264  df-mnf 10265  df-xr 10266  df-ltxr 10267  df-le 10268  df-sub 10456  df-neg 10457  df-div 10873  df-nn 11209  df-2 11267  df-3 11268  df-4 11269  df-5 11270  df-6 11271  df-7 11272  df-8 11273  df-9 11274  df-n0 11481  df-z 11566  df-dec 11682  df-uz 11876  df-q 11978  df-rp 12022  df-xneg 12135  df-xadd 12136  df-xmul 12137  df-ioo 12368  df-ioc 12369  df-ico 12370  df-icc 12371  df-fz 12516  df-fzo 12656  df-fl 12783  df-mod 12859  df-seq 12992  df-exp 13051  df-fac 13251  df-bc 13280  df-hash 13308  df-shft 14002  df-cj 14034  df-re 14035  df-im 14036  df-sqrt 14170  df-abs 14171  df-limsup 14397  df-clim 14414  df-rlim 14415  df-sum 14612  df-ef 14993  df-e 14994  df-sin 14995  df-cos 14996  df-pi 14998  df-struct 16057  df-ndx 16058  df-slot 16059  df-base 16061  df-sets 16062  df-ress 16063  df-plusg 16152  df-mulr 16153  df-starv 16154  df-sca 16155  df-vsca 16156  df-ip 16157  df-tset 16158  df-ple 16159  df-ds 16162  df-unif 16163  df-hom 16164  df-cco 16165  df-rest 16281  df-topn 16282  df-0g 16300  df-gsum 16301  df-topgen 16302  df-pt 16303  df-prds 16306  df-xrs 16360  df-qtop 16365  df-imas 16366  df-xps 16368  df-mre 16444  df-mrc 16445  df-acs 16447  df-mgm 17439  df-sgrp 17481  df-mnd 17492  df-submnd 17533  df-mulg 17738  df-cntz 17946  df-cmn 18391  df-psmet 19936  df-xmet 19937  df-met 19938  df-bl 19939  df-mopn 19940  df-fbas 19941  df-fg 19942  df-cnfld 19945  df-top 20897  df-topon 20914  df-topsp 20935  df-bases 20948  df-cld 21021  df-ntr 21022  df-cls 21023  df-nei 21100  df-lp 21138  df-perf 21139  df-cn 21229  df-cnp 21230  df-haus 21317  df-tx 21563  df-hmeo 21756  df-fil 21847  df-fm 21939  df-flim 21940  df-flf 21941  df-xms 22322  df-ms 22323  df-tms 22324  df-cncf 22878  df-limc 23825  df-dv 23826  df-log 24498
This theorem is referenced by:  logdivle  24563  bposlem7  25210  chebbnd1lem2  25354  chebbnd1lem3  25355  pntpbnd1a  25469
  Copyright terms: Public domain W3C validator