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

Theorem logdivlt 24566
 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 24565 . . . . . 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 6352 . . . . . . . 8 (𝐴 = 𝐵 → (log‘𝐴) = (log‘𝐵))
7 id 22 . . . . . . . 8 (𝐴 = 𝐵𝐴 = 𝐵)
86, 7oveq12d 6831 . . . . . . 7 (𝐴 = 𝐵 → ((log‘𝐴) / 𝐴) = ((log‘𝐵) / 𝐵))
98eqcomd 2766 . . . . . 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 24565 . . . . . . . . . 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 15134 . . . . . . . 8 0 < e
21 0re 10232 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℝ
22 ere 15018 . . . . . . . . 9 e ∈ ℝ
23 ltletr 10321 . . . . . . . . 9 ((0 ∈ ℝ ∧ e ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → ((0 < e ∧ e ≤ 𝐵) → 0 < 𝐵))
2421, 22, 23mp3an12 1563 . . . . . . . 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 12062 . . . . 5 ((𝐵 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐵) → 𝐵 ∈ ℝ+)
28 relogcl 24521 . . . . . 6 (𝐵 ∈ ℝ+ → (log‘𝐵) ∈ ℝ)
29 rerpdivcl 12054 . . . . . 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 10321 . . . . . . . . 9 ((0 ∈ ℝ ∧ e ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((0 < e ∧ e ≤ 𝐴) → 0 < 𝐴))
3421, 22, 33mp3an12 1563 . . . . . . . 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 12062 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ e ≤ 𝐴) → 𝐴 ∈ ℝ+)
38 relogcl 24521 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘𝐴) ∈ ℝ)
39 rerpdivcl 12054 . . . . . 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 10301 . . . 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 10301 . . . 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 1632   ∈ wcel 2139   class class class wbr 4804  ‘cfv 6049  (class class class)co 6813  ℝcr 10127  0cc0 10128   < clt 10266   ≤ cle 10267   / cdiv 10876  ℝ+crp 12025  eceu 14992  logclog 24500 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-inf2 8711  ax-cnex 10184  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205  ax-pre-sup 10206  ax-addf 10207  ax-mulf 10208 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-iin 4675  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-se 5226  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-isom 6058  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-of 7062  df-om 7231  df-1st 7333  df-2nd 7334  df-supp 7464  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-1o 7729  df-2o 7730  df-oadd 7733  df-er 7911  df-map 8025  df-pm 8026  df-ixp 8075  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-fin 8125  df-fsupp 8441  df-fi 8482  df-sup 8513  df-inf 8514  df-oi 8580  df-card 8955  df-cda 9182  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-div 10877  df-nn 11213  df-2 11271  df-3 11272  df-4 11273  df-5 11274  df-6 11275  df-7 11276  df-8 11277  df-9 11278  df-n0 11485  df-z 11570  df-dec 11686  df-uz 11880  df-q 11982  df-rp 12026  df-xneg 12139  df-xadd 12140  df-xmul 12141  df-ioo 12372  df-ioc 12373  df-ico 12374  df-icc 12375  df-fz 12520  df-fzo 12660  df-fl 12787  df-mod 12863  df-seq 12996  df-exp 13055  df-fac 13255  df-bc 13284  df-hash 13312  df-shft 14006  df-cj 14038  df-re 14039  df-im 14040  df-sqrt 14174  df-abs 14175  df-limsup 14401  df-clim 14418  df-rlim 14419  df-sum 14616  df-ef 14997  df-e 14998  df-sin 14999  df-cos 15000  df-pi 15002  df-struct 16061  df-ndx 16062  df-slot 16063  df-base 16065  df-sets 16066  df-ress 16067  df-plusg 16156  df-mulr 16157  df-starv 16158  df-sca 16159  df-vsca 16160  df-ip 16161  df-tset 16162  df-ple 16163  df-ds 16166  df-unif 16167  df-hom 16168  df-cco 16169  df-rest 16285  df-topn 16286  df-0g 16304  df-gsum 16305  df-topgen 16306  df-pt 16307  df-prds 16310  df-xrs 16364  df-qtop 16369  df-imas 16370  df-xps 16372  df-mre 16448  df-mrc 16449  df-acs 16451  df-mgm 17443  df-sgrp 17485  df-mnd 17496  df-submnd 17537  df-mulg 17742  df-cntz 17950  df-cmn 18395  df-psmet 19940  df-xmet 19941  df-met 19942  df-bl 19943  df-mopn 19944  df-fbas 19945  df-fg 19946  df-cnfld 19949  df-top 20901  df-topon 20918  df-topsp 20939  df-bases 20952  df-cld 21025  df-ntr 21026  df-cls 21027  df-nei 21104  df-lp 21142  df-perf 21143  df-cn 21233  df-cnp 21234  df-haus 21321  df-tx 21567  df-hmeo 21760  df-fil 21851  df-fm 21943  df-flim 21944  df-flf 21945  df-xms 22326  df-ms 22327  df-tms 22328  df-cncf 22882  df-limc 23829  df-dv 23830  df-log 24502 This theorem is referenced by:  logdivle  24567  bposlem7  25214  chebbnd1lem2  25358  chebbnd1lem3  25359  pntpbnd1a  25473
 Copyright terms: Public domain W3C validator