MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  expnlbnd2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem expnlbnd2 13035
Description: The reciprocal of exponentiation with a mantissa greater than 1 has no lower bound. (Contributed by NM, 18-Jul-2008.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 5-Jun-2014.)
Assertion
Ref Expression
expnlbnd2 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) → ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(1 / (𝐵𝑘)) < 𝐴)
Distinct variable groups:   𝑗,𝑘,𝐴   𝐵,𝑗,𝑘

Proof of Theorem expnlbnd2
StepHypRef Expression
1 expnlbnd 13034 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) → ∃𝑗 ∈ ℕ (1 / (𝐵𝑗)) < 𝐴)
2 simpl2 1085 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 𝐵 ∈ ℝ)
3 simpl3 1086 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 1 < 𝐵)
4 1re 10077 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℝ
5 ltle 10164 . . . . . . . . . 10 ((1 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (1 < 𝐵 → 1 ≤ 𝐵))
64, 2, 5sylancr 696 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → (1 < 𝐵 → 1 ≤ 𝐵))
73, 6mpd 15 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 1 ≤ 𝐵)
8 simprr 811 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))
9 leexp2a 12956 . . . . . . . 8 ((𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝐵𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → (𝐵𝑗) ≤ (𝐵𝑘))
102, 7, 8, 9syl3anc 1366 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → (𝐵𝑗) ≤ (𝐵𝑘))
11 0red 10079 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 0 ∈ ℝ)
12 1red 10093 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 1 ∈ ℝ)
13 0lt1 10588 . . . . . . . . . . . 12 0 < 1
1413a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 0 < 1)
1511, 12, 2, 14, 3lttrd 10236 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 0 < 𝐵)
162, 15elrpd 11907 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 𝐵 ∈ ℝ+)
17 nnz 11437 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ ℕ → 𝑗 ∈ ℤ)
1817ad2antrl 764 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 𝑗 ∈ ℤ)
19 rpexpcl 12919 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℝ+𝑗 ∈ ℤ) → (𝐵𝑗) ∈ ℝ+)
2016, 18, 19syl2anc 694 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → (𝐵𝑗) ∈ ℝ+)
21 eluzelz 11735 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ (ℤ𝑗) → 𝑘 ∈ ℤ)
2221ad2antll 765 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 𝑘 ∈ ℤ)
23 rpexpcl 12919 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℝ+𝑘 ∈ ℤ) → (𝐵𝑘) ∈ ℝ+)
2416, 22, 23syl2anc 694 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → (𝐵𝑘) ∈ ℝ+)
2520, 24lerecd 11929 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → ((𝐵𝑗) ≤ (𝐵𝑘) ↔ (1 / (𝐵𝑘)) ≤ (1 / (𝐵𝑗))))
2610, 25mpbid 222 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → (1 / (𝐵𝑘)) ≤ (1 / (𝐵𝑗)))
2724rprecred 11921 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → (1 / (𝐵𝑘)) ∈ ℝ)
2820rprecred 11921 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → (1 / (𝐵𝑗)) ∈ ℝ)
29 simpl1 1084 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 𝐴 ∈ ℝ+)
3029rpred 11910 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → 𝐴 ∈ ℝ)
31 lelttr 10166 . . . . . . 7 (((1 / (𝐵𝑘)) ∈ ℝ ∧ (1 / (𝐵𝑗)) ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (((1 / (𝐵𝑘)) ≤ (1 / (𝐵𝑗)) ∧ (1 / (𝐵𝑗)) < 𝐴) → (1 / (𝐵𝑘)) < 𝐴))
3227, 28, 30, 31syl3anc 1366 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → (((1 / (𝐵𝑘)) ≤ (1 / (𝐵𝑗)) ∧ (1 / (𝐵𝑗)) < 𝐴) → (1 / (𝐵𝑘)) < 𝐴))
3326, 32mpand 711 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ (𝑗 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗))) → ((1 / (𝐵𝑗)) < 𝐴 → (1 / (𝐵𝑘)) < 𝐴))
3433anassrs 681 . . . 4 ((((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ 𝑗 ∈ ℕ) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ𝑗)) → ((1 / (𝐵𝑗)) < 𝐴 → (1 / (𝐵𝑘)) < 𝐴))
3534ralrimdva 2998 . . 3 (((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → ((1 / (𝐵𝑗)) < 𝐴 → ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(1 / (𝐵𝑘)) < 𝐴))
3635reximdva 3046 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) → (∃𝑗 ∈ ℕ (1 / (𝐵𝑗)) < 𝐴 → ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(1 / (𝐵𝑘)) < 𝐴))
371, 36mpd 15 1 ((𝐴 ∈ ℝ+𝐵 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝐵) → ∃𝑗 ∈ ℕ ∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)(1 / (𝐵𝑘)) < 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383  w3a 1054  wcel 2030  wral 2941  wrex 2942   class class class wbr 4685  cfv 5926  (class class class)co 6690  cr 9973  0cc0 9974  1c1 9975   < clt 10112  cle 10113   / cdiv 10722  cn 11058  cz 11415  cuz 11725  +crp 11870  cexp 12900
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-sup 8389  df-inf 8390  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-n0 11331  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-fl 12633  df-seq 12842  df-exp 12901
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator