Users' Mathboxes Mathbox for Jim Kingdon < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  iooref1o GIF version

Theorem iooref1o 14821
Description: A one-to-one mapping from the real numbers onto the open unit interval. (Contributed by Jim Kingdon, 27-Jun-2024.)
Hypothesis
Ref Expression
iooref1o.f ๐น = (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†ฆ (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))))
Assertion
Ref Expression
iooref1o ๐น:โ„โ€“1-1-ontoโ†’(0(,)1)

Proof of Theorem iooref1o
Dummy variable ๐‘ฆ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 iooref1o.f . . 3 ๐น = (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†ฆ (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))))
2 1rp 9659 . . . . . . . . 9 1 โˆˆ โ„+
32a1i 9 . . . . . . . 8 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†’ 1 โˆˆ โ„+)
4 rpefcl 11695 . . . . . . . 8 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†’ (expโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„+)
53, 4rpaddcld 9714 . . . . . . 7 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†’ (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)) โˆˆ โ„+)
65rpreccld 9709 . . . . . 6 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†’ (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) โˆˆ โ„+)
76rpred 9698 . . . . 5 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†’ (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) โˆˆ โ„)
86rpgt0d 9701 . . . . 5 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†’ 0 < (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))))
9 1red 7974 . . . . . . 7 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†’ 1 โˆˆ โ„)
109, 4ltaddrpd 9732 . . . . . 6 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†’ 1 < (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)))
115recgt1d 9713 . . . . . 6 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†’ (1 < (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)) โ†” (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) < 1))
1210, 11mpbid 147 . . . . 5 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†’ (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) < 1)
13 0xr 8006 . . . . . 6 0 โˆˆ โ„*
14 1re 7958 . . . . . . 7 1 โˆˆ โ„
1514rexri 8017 . . . . . 6 1 โˆˆ โ„*
16 elioo2 9923 . . . . . 6 ((0 โˆˆ โ„* โˆง 1 โˆˆ โ„*) โ†’ ((1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) โˆˆ (0(,)1) โ†” ((1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) โˆˆ โ„ โˆง 0 < (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) โˆง (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) < 1)))
1713, 15, 16mp2an 426 . . . . 5 ((1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) โˆˆ (0(,)1) โ†” ((1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) โˆˆ โ„ โˆง 0 < (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) โˆง (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) < 1))
187, 8, 12, 17syl3anbrc 1181 . . . 4 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†’ (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) โˆˆ (0(,)1))
1918adantl 277 . . 3 ((โŠค โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„) โ†’ (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) โˆˆ (0(,)1))
20 elioore 9914 . . . . . . . . . 10 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„)
21 eliooord 9930 . . . . . . . . . . 11 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ (0 < ๐‘ฆ โˆง ๐‘ฆ < 1))
2221simpld 112 . . . . . . . . . 10 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ 0 < ๐‘ฆ)
2320, 22elrpd 9695 . . . . . . . . 9 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„+)
2423rpreccld 9709 . . . . . . . 8 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ (1 / ๐‘ฆ) โˆˆ โ„+)
2524rpred 9698 . . . . . . 7 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ (1 / ๐‘ฆ) โˆˆ โ„)
26 1red 7974 . . . . . . 7 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ 1 โˆˆ โ„)
2725, 26resubcld 8340 . . . . . 6 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ ((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1) โˆˆ โ„)
2821simprd 114 . . . . . . . 8 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ ๐‘ฆ < 1)
2923reclt1d 9712 . . . . . . . 8 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ (๐‘ฆ < 1 โ†” 1 < (1 / ๐‘ฆ)))
3028, 29mpbid 147 . . . . . . 7 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ 1 < (1 / ๐‘ฆ))
3126, 25posdifd 8491 . . . . . . 7 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ (1 < (1 / ๐‘ฆ) โ†” 0 < ((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1)))
3230, 31mpbid 147 . . . . . 6 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ 0 < ((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1))
3327, 32elrpd 9695 . . . . 5 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ ((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1) โˆˆ โ„+)
3433relogcld 14342 . . . 4 (๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1) โ†’ (logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1)) โˆˆ โ„)
3534adantl 277 . . 3 ((โŠค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1)) โˆˆ โ„)
36 1cnd 7975 . . . . . . 7 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
374adantr 276 . . . . . . . . 9 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (expโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„+)
3837rpcnd 9700 . . . . . . . 8 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (expโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚)
3936, 38addcld 7979 . . . . . . 7 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)) โˆˆ โ„‚)
4023adantl 277 . . . . . . . 8 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„+)
4140rpcnd 9700 . . . . . . 7 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚)
4240rpap0d 9704 . . . . . . 7 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ ๐‘ฆ # 0)
4336, 39, 41, 42divmulap2d 8783 . . . . . 6 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ ((1 / ๐‘ฆ) = (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)) โ†” 1 = (๐‘ฆ ยท (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)))))
4424adantl 277 . . . . . . . . . 10 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (1 / ๐‘ฆ) โˆˆ โ„+)
4544rpcnd 9700 . . . . . . . . 9 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (1 / ๐‘ฆ) โˆˆ โ„‚)
4636, 38, 45addrsub 8330 . . . . . . . 8 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ ((1 + (expโ€˜๐‘ฅ)) = (1 / ๐‘ฆ) โ†” (expโ€˜๐‘ฅ) = ((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1)))
4733adantl 277 . . . . . . . . . 10 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ ((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1) โˆˆ โ„+)
4847reeflogd 14343 . . . . . . . . 9 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (expโ€˜(logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1))) = ((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1))
4948eqeq2d 2189 . . . . . . . 8 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ ((expโ€˜๐‘ฅ) = (expโ€˜(logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1))) โ†” (expโ€˜๐‘ฅ) = ((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1)))
50 reef11 11709 . . . . . . . . 9 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง (logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1)) โˆˆ โ„) โ†’ ((expโ€˜๐‘ฅ) = (expโ€˜(logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1))) โ†” ๐‘ฅ = (logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1))))
5134, 50sylan2 286 . . . . . . . 8 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ ((expโ€˜๐‘ฅ) = (expโ€˜(logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1))) โ†” ๐‘ฅ = (logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1))))
5246, 49, 513bitr2rd 217 . . . . . . 7 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (๐‘ฅ = (logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1)) โ†” (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)) = (1 / ๐‘ฆ)))
53 eqcom 2179 . . . . . . 7 ((1 + (expโ€˜๐‘ฅ)) = (1 / ๐‘ฆ) โ†” (1 / ๐‘ฆ) = (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)))
5452, 53bitrdi 196 . . . . . 6 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (๐‘ฅ = (logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1)) โ†” (1 / ๐‘ฆ) = (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))))
555adantr 276 . . . . . . . 8 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)) โˆˆ โ„+)
5655rpap0d 9704 . . . . . . 7 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)) # 0)
5736, 41, 39, 56divmulap3d 8784 . . . . . 6 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ ((1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) = ๐‘ฆ โ†” 1 = (๐‘ฆ ยท (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)))))
5843, 54, 573bitr4d 220 . . . . 5 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (๐‘ฅ = (logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1)) โ†” (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) = ๐‘ฆ))
59 eqcom 2179 . . . . 5 ((1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))) = ๐‘ฆ โ†” ๐‘ฆ = (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ))))
6058, 59bitrdi 196 . . . 4 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1)) โ†’ (๐‘ฅ = (logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1)) โ†” ๐‘ฆ = (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)))))
6160adantl 277 . . 3 ((โŠค โˆง (๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0(,)1))) โ†’ (๐‘ฅ = (logโ€˜((1 / ๐‘ฆ) โˆ’ 1)) โ†” ๐‘ฆ = (1 / (1 + (expโ€˜๐‘ฅ)))))
621, 19, 35, 61f1o2d 6078 . 2 (โŠค โ†’ ๐น:โ„โ€“1-1-ontoโ†’(0(,)1))
6362mptru 1362 1 ๐น:โ„โ€“1-1-ontoโ†’(0(,)1)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   โˆง wa 104   โ†” wb 105   โˆง w3a 978   = wceq 1353  โŠคwtru 1354   โˆˆ wcel 2148   class class class wbr 4005   โ†ฆ cmpt 4066  โ€“1-1-ontoโ†’wf1o 5217  โ€˜cfv 5218  (class class class)co 5877  โ„cr 7812  0cc0 7813  1c1 7814   + caddc 7816   ยท cmul 7818  โ„*cxr 7993   < clt 7994   โˆ’ cmin 8130   / cdiv 8631  โ„+crp 9655  (,)cioo 9890  expce 11652  logclog 14316
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4120  ax-sep 4123  ax-nul 4131  ax-pow 4176  ax-pr 4211  ax-un 4435  ax-setind 4538  ax-iinf 4589  ax-cnex 7904  ax-resscn 7905  ax-1cn 7906  ax-1re 7907  ax-icn 7908  ax-addcl 7909  ax-addrcl 7910  ax-mulcl 7911  ax-mulrcl 7912  ax-addcom 7913  ax-mulcom 7914  ax-addass 7915  ax-mulass 7916  ax-distr 7917  ax-i2m1 7918  ax-0lt1 7919  ax-1rid 7920  ax-0id 7921  ax-rnegex 7922  ax-precex 7923  ax-cnre 7924  ax-pre-ltirr 7925  ax-pre-ltwlin 7926  ax-pre-lttrn 7927  ax-pre-apti 7928  ax-pre-ltadd 7929  ax-pre-mulgt0 7930  ax-pre-mulext 7931  ax-arch 7932  ax-caucvg 7933  ax-pre-suploc 7934  ax-addf 7935  ax-mulf 7936
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 831  df-dc 835  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2741  df-sbc 2965  df-csb 3060  df-dif 3133  df-un 3135  df-in 3137  df-ss 3144  df-nul 3425  df-if 3537  df-pw 3579  df-sn 3600  df-pr 3601  df-op 3603  df-uni 3812  df-int 3847  df-iun 3890  df-disj 3983  df-br 4006  df-opab 4067  df-mpt 4068  df-tr 4104  df-id 4295  df-po 4298  df-iso 4299  df-iord 4368  df-on 4370  df-ilim 4371  df-suc 4373  df-iom 4592  df-xp 4634  df-rel 4635  df-cnv 4636  df-co 4637  df-dm 4638  df-rn 4639  df-res 4640  df-ima 4641  df-iota 5180  df-fun 5220  df-fn 5221  df-f 5222  df-f1 5223  df-fo 5224  df-f1o 5225  df-fv 5226  df-isom 5227  df-riota 5833  df-ov 5880  df-oprab 5881  df-mpo 5882  df-of 6085  df-1st 6143  df-2nd 6144  df-recs 6308  df-irdg 6373  df-frec 6394  df-1o 6419  df-oadd 6423  df-er 6537  df-map 6652  df-pm 6653  df-en 6743  df-dom 6744  df-fin 6745  df-sup 6985  df-inf 6986  df-pnf 7996  df-mnf 7997  df-xr 7998  df-ltxr 7999  df-le 8000  df-sub 8132  df-neg 8133  df-reap 8534  df-ap 8541  df-div 8632  df-inn 8922  df-2 8980  df-3 8981  df-4 8982  df-n0 9179  df-z 9256  df-uz 9531  df-q 9622  df-rp 9656  df-xneg 9774  df-xadd 9775  df-ioo 9894  df-ico 9896  df-icc 9897  df-fz 10011  df-fzo 10145  df-seqfrec 10448  df-exp 10522  df-fac 10708  df-bc 10730  df-ihash 10758  df-shft 10826  df-cj 10853  df-re 10854  df-im 10855  df-rsqrt 11009  df-abs 11010  df-clim 11289  df-sumdc 11364  df-ef 11658  df-e 11659  df-rest 12695  df-topgen 12714  df-psmet 13486  df-xmet 13487  df-met 13488  df-bl 13489  df-mopn 13490  df-top 13537  df-topon 13550  df-bases 13582  df-ntr 13635  df-cn 13727  df-cnp 13728  df-tx 13792  df-cncf 14097  df-limced 14164  df-dvap 14165  df-relog 14318
This theorem is referenced by:  iooreen  14822
  Copyright terms: Public domain W3C validator