Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  logf1o2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem logf1o2 24441
 Description: The logarithm maps its continuous domain bijectively onto the set of numbers with imaginary part -π < ℑ(𝑧) < π. The negative reals are mapped to the numbers with imaginary part equal to π. (Contributed by Mario Carneiro, 2-May-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
logcn.d 𝐷 = (ℂ ∖ (-∞(,]0))
Assertion
Ref Expression
logf1o2 (log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(ℑ “ (-π(,)π))

Proof of Theorem logf1o2
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 logf1o 24356 . . . 4 log:(ℂ ∖ {0})–1-1-onto→ran log
2 f1of1 6174 . . . 4 (log:(ℂ ∖ {0})–1-1-onto→ran log → log:(ℂ ∖ {0})–1-1→ran log)
31, 2ax-mp 5 . . 3 log:(ℂ ∖ {0})–1-1→ran log
4 logcn.d . . . 4 𝐷 = (ℂ ∖ (-∞(,]0))
54logdmss 24433 . . 3 𝐷 ⊆ (ℂ ∖ {0})
6 f1ores 6189 . . 3 ((log:(ℂ ∖ {0})–1-1→ran log ∧ 𝐷 ⊆ (ℂ ∖ {0})) → (log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(log “ 𝐷))
73, 5, 6mp2an 708 . 2 (log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(log “ 𝐷)
8 f1ofun 6177 . . . . . . 7 (log:(ℂ ∖ {0})–1-1-onto→ran log → Fun log)
91, 8ax-mp 5 . . . . . 6 Fun log
10 f1of 6175 . . . . . . . . 9 (log:(ℂ ∖ {0})–1-1-onto→ran log → log:(ℂ ∖ {0})⟶ran log)
111, 10ax-mp 5 . . . . . . . 8 log:(ℂ ∖ {0})⟶ran log
1211fdmi 6090 . . . . . . 7 dom log = (ℂ ∖ {0})
135, 12sseqtr4i 3671 . . . . . 6 𝐷 ⊆ dom log
14 funimass4 6286 . . . . . 6 ((Fun log ∧ 𝐷 ⊆ dom log) → ((log “ 𝐷) ⊆ (ℑ “ (-π(,)π)) ↔ ∀𝑥𝐷 (log‘𝑥) ∈ (ℑ “ (-π(,)π))))
159, 13, 14mp2an 708 . . . . 5 ((log “ 𝐷) ⊆ (ℑ “ (-π(,)π)) ↔ ∀𝑥𝐷 (log‘𝑥) ∈ (ℑ “ (-π(,)π)))
164ellogdm 24430 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ+)))
1716simplbi 475 . . . . . . 7 (𝑥𝐷𝑥 ∈ ℂ)
184logdmn0 24431 . . . . . . 7 (𝑥𝐷𝑥 ≠ 0)
1917, 18logcld 24362 . . . . . 6 (𝑥𝐷 → (log‘𝑥) ∈ ℂ)
2019imcld 13979 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℝ)
2117, 18logimcld 24363 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → (-π < (ℑ‘(log‘𝑥)) ∧ (ℑ‘(log‘𝑥)) ≤ π))
2221simpld 474 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → -π < (ℑ‘(log‘𝑥)))
234logdmnrp 24432 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐷 → ¬ -𝑥 ∈ ℝ+)
24 lognegb 24381 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ≠ 0) → (-𝑥 ∈ ℝ+ ↔ (ℑ‘(log‘𝑥)) = π))
2517, 18, 24syl2anc 694 . . . . . . . . . . 11 (𝑥𝐷 → (-𝑥 ∈ ℝ+ ↔ (ℑ‘(log‘𝑥)) = π))
2625necon3bbid 2860 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐷 → (¬ -𝑥 ∈ ℝ+ ↔ (ℑ‘(log‘𝑥)) ≠ π))
2723, 26mpbid 222 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ≠ π)
2827necomd 2878 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → π ≠ (ℑ‘(log‘𝑥)))
29 pire 24255 . . . . . . . . . 10 π ∈ ℝ
3029a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐷 → π ∈ ℝ)
3121simprd 478 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ≤ π)
3220, 30, 31leltned 10228 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → ((ℑ‘(log‘𝑥)) < π ↔ π ≠ (ℑ‘(log‘𝑥))))
3328, 32mpbird 247 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) < π)
3429renegcli 10380 . . . . . . . . 9 -π ∈ ℝ
3534rexri 10135 . . . . . . . 8 -π ∈ ℝ*
3629rexri 10135 . . . . . . . 8 π ∈ ℝ*
37 elioo2 12254 . . . . . . . 8 ((-π ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ*) → ((ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ (-π(,)π) ↔ ((ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℝ ∧ -π < (ℑ‘(log‘𝑥)) ∧ (ℑ‘(log‘𝑥)) < π)))
3835, 36, 37mp2an 708 . . . . . . 7 ((ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ (-π(,)π) ↔ ((ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℝ ∧ -π < (ℑ‘(log‘𝑥)) ∧ (ℑ‘(log‘𝑥)) < π))
3920, 22, 33, 38syl3anbrc 1265 . . . . . 6 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ (-π(,)π))
40 imf 13897 . . . . . . 7 ℑ:ℂ⟶ℝ
41 ffn 6083 . . . . . . 7 (ℑ:ℂ⟶ℝ → ℑ Fn ℂ)
42 elpreima 6377 . . . . . . 7 (ℑ Fn ℂ → ((log‘𝑥) ∈ (ℑ “ (-π(,)π)) ↔ ((log‘𝑥) ∈ ℂ ∧ (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ (-π(,)π))))
4340, 41, 42mp2b 10 . . . . . 6 ((log‘𝑥) ∈ (ℑ “ (-π(,)π)) ↔ ((log‘𝑥) ∈ ℂ ∧ (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ (-π(,)π)))
4419, 39, 43sylanbrc 699 . . . . 5 (𝑥𝐷 → (log‘𝑥) ∈ (ℑ “ (-π(,)π)))
4515, 44mprgbir 2956 . . . 4 (log “ 𝐷) ⊆ (ℑ “ (-π(,)π))
46 elpreima 6377 . . . . . . 7 (ℑ Fn ℂ → (𝑥 ∈ (ℑ “ (-π(,)π)) ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π))))
4740, 41, 46mp2b 10 . . . . . 6 (𝑥 ∈ (ℑ “ (-π(,)π)) ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)))
48 simpl 472 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → 𝑥 ∈ ℂ)
49 eliooord 12271 . . . . . . . . . . 11 ((ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π) → (-π < (ℑ‘𝑥) ∧ (ℑ‘𝑥) < π))
5049adantl 481 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (-π < (ℑ‘𝑥) ∧ (ℑ‘𝑥) < π))
5150simpld 474 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → -π < (ℑ‘𝑥))
5250simprd 478 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (ℑ‘𝑥) < π)
53 imcl 13895 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℂ → (ℑ‘𝑥) ∈ ℝ)
5453adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (ℑ‘𝑥) ∈ ℝ)
55 ltle 10164 . . . . . . . . . . 11 (((ℑ‘𝑥) ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) < π → (ℑ‘𝑥) ≤ π))
5654, 29, 55sylancl 695 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → ((ℑ‘𝑥) < π → (ℑ‘𝑥) ≤ π))
5752, 56mpd 15 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (ℑ‘𝑥) ≤ π)
58 ellogrn 24351 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ran log ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ -π < (ℑ‘𝑥) ∧ (ℑ‘𝑥) ≤ π))
5948, 51, 57, 58syl3anbrc 1265 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → 𝑥 ∈ ran log)
60 logef 24373 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ran log → (log‘(exp‘𝑥)) = 𝑥)
6159, 60syl 17 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (log‘(exp‘𝑥)) = 𝑥)
62 efcl 14857 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → (exp‘𝑥) ∈ ℂ)
6362adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (exp‘𝑥) ∈ ℂ)
6454adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘𝑥) ∈ ℝ)
6564recnd 10106 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘𝑥) ∈ ℂ)
66 picn 24256 . . . . . . . . . . . . . 14 π ∈ ℂ
6766a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → π ∈ ℂ)
68 pipos 24257 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 < π
6929, 68gt0ne0ii 10602 . . . . . . . . . . . . . 14 π ≠ 0
7069a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → π ≠ 0)
7152adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘𝑥) < π)
7266mulid1i 10080 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (π · 1) = π
7371, 72syl6breqr 4727 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘𝑥) < (π · 1))
74 1re 10077 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1 ∈ ℝ
7574a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → 1 ∈ ℝ)
7629a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → π ∈ ℝ)
7768a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → 0 < π)
78 ltdivmul 10936 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((ℑ‘𝑥) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ (π ∈ ℝ ∧ 0 < π)) → (((ℑ‘𝑥) / π) < 1 ↔ (ℑ‘𝑥) < (π · 1)))
7964, 75, 76, 77, 78syl112anc 1370 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (((ℑ‘𝑥) / π) < 1 ↔ (ℑ‘𝑥) < (π · 1)))
8073, 79mpbird 247 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) / π) < 1)
81 1e0p1 11590 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1 = (0 + 1)
8280, 81syl6breq 4726 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) / π) < (0 + 1))
8364recoscld 14918 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (cos‘(ℑ‘𝑥)) ∈ ℝ)
8464resincld 14917 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (sin‘(ℑ‘𝑥)) ∈ ℝ)
8583, 84crimd 14016 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))))) = (sin‘(ℑ‘𝑥)))
86 efeul 14936 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑥 ∈ ℂ → (exp‘𝑥) = ((exp‘(ℜ‘𝑥)) · ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))))))
8786ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (exp‘𝑥) = ((exp‘(ℜ‘𝑥)) · ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))))))
8887oveq1d 6705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((exp‘𝑥) / (exp‘(ℜ‘𝑥))) = (((exp‘(ℜ‘𝑥)) · ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))))) / (exp‘(ℜ‘𝑥))))
8983recnd 10106 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (cos‘(ℑ‘𝑥)) ∈ ℂ)
90 ax-icn 10033 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 i ∈ ℂ
9184recnd 10106 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (sin‘(ℑ‘𝑥)) ∈ ℂ)
92 mulcl 10058 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((i ∈ ℂ ∧ (sin‘(ℑ‘𝑥)) ∈ ℂ) → (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))) ∈ ℂ)
9390, 91, 92sylancr 696 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))) ∈ ℂ)
9489, 93addcld 10097 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥)))) ∈ ℂ)
95 recl 13894 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (𝑥 ∈ ℂ → (ℜ‘𝑥) ∈ ℝ)
9695ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℜ‘𝑥) ∈ ℝ)
9796recnd 10106 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℜ‘𝑥) ∈ ℂ)
98 efcl 14857 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((ℜ‘𝑥) ∈ ℂ → (exp‘(ℜ‘𝑥)) ∈ ℂ)
9997, 98syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (exp‘(ℜ‘𝑥)) ∈ ℂ)
100 efne0 14871 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((ℜ‘𝑥) ∈ ℂ → (exp‘(ℜ‘𝑥)) ≠ 0)
10197, 100syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (exp‘(ℜ‘𝑥)) ≠ 0)
10294, 99, 101divcan3d 10844 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (((exp‘(ℜ‘𝑥)) · ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))))) / (exp‘(ℜ‘𝑥))) = ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥)))))
10388, 102eqtrd 2685 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((exp‘𝑥) / (exp‘(ℜ‘𝑥))) = ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥)))))
104 simpr 476 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (exp‘𝑥) ∈ ℝ)
10596reefcld 14862 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (exp‘(ℜ‘𝑥)) ∈ ℝ)
106104, 105, 101redivcld 10891 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((exp‘𝑥) / (exp‘(ℜ‘𝑥))) ∈ ℝ)
107103, 106eqeltrrd 2731 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥)))) ∈ ℝ)
108107reim0d 14009 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))))) = 0)
10985, 108eqtr3d 2687 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (sin‘(ℑ‘𝑥)) = 0)
110 sineq0 24318 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((ℑ‘𝑥) ∈ ℂ → ((sin‘(ℑ‘𝑥)) = 0 ↔ ((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℤ))
11165, 110syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((sin‘(ℑ‘𝑥)) = 0 ↔ ((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℤ))
112109, 111mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℤ)
113 0z 11426 . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 ∈ ℤ
114 zleltp1 11466 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ) → (((ℑ‘𝑥) / π) ≤ 0 ↔ ((ℑ‘𝑥) / π) < (0 + 1)))
115112, 113, 114sylancl 695 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (((ℑ‘𝑥) / π) ≤ 0 ↔ ((ℑ‘𝑥) / π) < (0 + 1)))
11682, 115mpbird 247 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) / π) ≤ 0)
117 df-neg 10307 . . . . . . . . . . . . . . . 16 -1 = (0 − 1)
11866mulm1i 10513 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (-1 · π) = -π
11951adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → -π < (ℑ‘𝑥))
120118, 119syl5eqbr 4720 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (-1 · π) < (ℑ‘𝑥))
12174renegcli 10380 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 -1 ∈ ℝ
122121a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → -1 ∈ ℝ)
123 ltmuldiv 10934 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((-1 ∈ ℝ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ ℝ ∧ (π ∈ ℝ ∧ 0 < π)) → ((-1 · π) < (ℑ‘𝑥) ↔ -1 < ((ℑ‘𝑥) / π)))
124122, 64, 76, 77, 123syl112anc 1370 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((-1 · π) < (ℑ‘𝑥) ↔ -1 < ((ℑ‘𝑥) / π)))
125120, 124mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → -1 < ((ℑ‘𝑥) / π))
126117, 125syl5eqbrr 4721 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (0 − 1) < ((ℑ‘𝑥) / π))
127 zlem1lt 11467 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((0 ∈ ℤ ∧ ((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℤ) → (0 ≤ ((ℑ‘𝑥) / π) ↔ (0 − 1) < ((ℑ‘𝑥) / π)))
128113, 112, 127sylancr 696 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (0 ≤ ((ℑ‘𝑥) / π) ↔ (0 − 1) < ((ℑ‘𝑥) / π)))
129126, 128mpbird 247 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → 0 ≤ ((ℑ‘𝑥) / π))
13064, 76, 70redivcld 10891 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℝ)
131 0re 10078 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 ∈ ℝ
132 letri3 10161 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → (((ℑ‘𝑥) / π) = 0 ↔ (((ℑ‘𝑥) / π) ≤ 0 ∧ 0 ≤ ((ℑ‘𝑥) / π))))
133130, 131, 132sylancl 695 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (((ℑ‘𝑥) / π) = 0 ↔ (((ℑ‘𝑥) / π) ≤ 0 ∧ 0 ≤ ((ℑ‘𝑥) / π))))
134116, 129, 133mpbir2and 977 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) / π) = 0)
13565, 67, 70, 134diveq0d 10846 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘𝑥) = 0)
136 reim0b 13903 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℂ → (𝑥 ∈ ℝ ↔ (ℑ‘𝑥) = 0))
137136ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (𝑥 ∈ ℝ ↔ (ℑ‘𝑥) = 0))
138135, 137mpbird 247 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → 𝑥 ∈ ℝ)
139138rpefcld 14879 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (exp‘𝑥) ∈ ℝ+)
140139ex 449 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → ((exp‘𝑥) ∈ ℝ → (exp‘𝑥) ∈ ℝ+))
1414ellogdm 24430 . . . . . . . . 9 ((exp‘𝑥) ∈ 𝐷 ↔ ((exp‘𝑥) ∈ ℂ ∧ ((exp‘𝑥) ∈ ℝ → (exp‘𝑥) ∈ ℝ+)))
14263, 140, 141sylanbrc 699 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (exp‘𝑥) ∈ 𝐷)
143 funfvima2 6533 . . . . . . . . 9 ((Fun log ∧ 𝐷 ⊆ dom log) → ((exp‘𝑥) ∈ 𝐷 → (log‘(exp‘𝑥)) ∈ (log “ 𝐷)))
1449, 13, 143mp2an 708 . . . . . . . 8 ((exp‘𝑥) ∈ 𝐷 → (log‘(exp‘𝑥)) ∈ (log “ 𝐷))
145142, 144syl 17 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (log‘(exp‘𝑥)) ∈ (log “ 𝐷))
14661, 145eqeltrrd 2731 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → 𝑥 ∈ (log “ 𝐷))
14747, 146sylbi 207 . . . . 5 (𝑥 ∈ (ℑ “ (-π(,)π)) → 𝑥 ∈ (log “ 𝐷))
148147ssriv 3640 . . . 4 (ℑ “ (-π(,)π)) ⊆ (log “ 𝐷)
14945, 148eqssi 3652 . . 3 (log “ 𝐷) = (ℑ “ (-π(,)π))
150 f1oeq3 6167 . . 3 ((log “ 𝐷) = (ℑ “ (-π(,)π)) → ((log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(log “ 𝐷) ↔ (log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(ℑ “ (-π(,)π))))
151149, 150ax-mp 5 . 2 ((log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(log “ 𝐷) ↔ (log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(ℑ “ (-π(,)π)))
1527, 151mpbi 220 1 (log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(ℑ “ (-π(,)π))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 383   ∧ w3a 1054   = wceq 1523   ∈ wcel 2030   ≠ wne 2823  ∀wral 2941   ∖ cdif 3604   ⊆ wss 3607  {csn 4210   class class class wbr 4685  ◡ccnv 5142  dom cdm 5143  ran crn 5144   ↾ cres 5145   “ cima 5146  Fun wfun 5920   Fn wfn 5921  ⟶wf 5922  –1-1→wf1 5923  –1-1-onto→wf1o 5925  ‘cfv 5926  (class class class)co 6690  ℂcc 9972  ℝcr 9973  0cc0 9974  1c1 9975  ici 9976   + caddc 9977   · cmul 9979  -∞cmnf 10110  ℝ*cxr 10111   < clt 10112   ≤ cle 10113   − cmin 10304  -cneg 10305   / cdiv 10722  ℤcz 11415  ℝ+crp 11870  (,)cioo 12213  (,]cioc 12214  ℜcre 13881  ℑcim 13882  expce 14836  sincsin 14838  cosccos 14839  πcpi 14841  logclog 24346 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-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-inf2 8576  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  ax-addf 10053  ax-mulf 10054 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-fal 1529  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-int 4508  df-iun 4554  df-iin 4555  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-se 5103  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-isom 5935  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-of 6939  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-supp 7341  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-2o 7606  df-oadd 7609  df-er 7787  df-map 7901  df-pm 7902  df-ixp 7951  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-fsupp 8317  df-fi 8358  df-sup 8389  df-inf 8390  df-oi 8456  df-card 8803  df-cda 9028  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-2 11117  df-3 11118  df-4 11119  df-5 11120  df-6 11121  df-7 11122  df-8 11123  df-9 11124  df-n0 11331  df-z 11416  df-dec 11532  df-uz 11726  df-q 11827  df-rp 11871  df-xneg 11984  df-xadd 11985  df-xmul 11986  df-ioo 12217  df-ioc 12218  df-ico 12219  df-icc 12220  df-fz 12365  df-fzo 12505  df-fl 12633  df-mod 12709  df-seq 12842  df-exp 12901  df-fac 13101  df-bc 13130  df-hash 13158  df-shft 13851  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020  df-limsup 14246  df-clim 14263  df-rlim 14264  df-sum 14461  df-ef 14842  df-sin 14844  df-cos 14845  df-pi 14847  df-struct 15906  df-ndx 15907  df-slot 15908  df-base 15910  df-sets 15911  df-ress 15912  df-plusg 16001  df-mulr 16002  df-starv 16003  df-sca 16004  df-vsca 16005  df-ip 16006  df-tset 16007  df-ple 16008  df-ds 16011  df-unif 16012  df-hom 16013  df-cco 16014  df-rest 16130  df-topn 16131  df-0g 16149  df-gsum 16150  df-topgen 16151  df-pt 16152  df-prds 16155  df-xrs 16209  df-qtop 16214  df-imas 16215  df-xps 16217  df-mre 16293  df-mrc 16294  df-acs 16296  df-mgm 17289  df-sgrp 17331  df-mnd 17342  df-submnd 17383  df-mulg 17588  df-cntz 17796  df-cmn 18241  df-psmet 19786  df-xmet 19787  df-met 19788  df-bl 19789  df-mopn 19790  df-fbas 19791  df-fg 19792  df-cnfld 19795  df-top 20747  df-topon 20764  df-topsp 20785  df-bases 20798  df-cld 20871  df-ntr 20872  df-cls 20873  df-nei 20950  df-lp 20988  df-perf 20989  df-cn 21079  df-cnp 21080  df-haus 21167  df-tx 21413  df-hmeo 21606  df-fil 21697  df-fm 21789  df-flim 21790  df-flf 21791  df-xms 22172  df-ms 22173  df-tms 22174  df-cncf 22728  df-limc 23675  df-dv 23676  df-log 24348 This theorem is referenced by:  efopnlem2  24448
 Copyright terms: Public domain W3C validator