Theorem reeff1oleme 16010

Description: Lemma for reeff1o 16011. (Contributed by Jim Kingdon, 15-May-2024.)

Assertion

Ref	Expression
reeff1oleme	⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → ∃𝑥 ∈ ℝ (exp‘𝑥) = 𝑈)

Distinct variable group:   𝑥,𝑈

Proof of Theorem reeff1oleme

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ere 12463	. . . . 5 ⊢ e ∈ ℝ
2	1	a1i 9	. . . 4 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → e ∈ ℝ)
3		elioore 10332	. . . 4 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → 𝑈 ∈ ℝ)
4		0xr 8379	. . . . . . 7 ⊢ 0 ∈ ℝ*
5	1	rexri 8390	. . . . . . 7 ⊢ e ∈ ℝ*
6		elioo2 10341	. . . . . . 7 ⊢ ((0 ∈ ℝ* ∧ e ∈ ℝ*) → (𝑈 ∈ (0(,)e) ↔ (𝑈 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑈 ∧ 𝑈 < e)))
7	4, 5, 6	mp2an 430	. . . . . 6 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) ↔ (𝑈 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑈 ∧ 𝑈 < e))
8	7	simp2bi 1044	. . . . 5 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → 0 < 𝑈)
9	3, 8	gt0ap0d 8966	. . . 4 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → 𝑈 # 0)
10	2, 3, 9	redivclapd 9174	. . 3 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → (e / 𝑈) ∈ ℝ)
11	3	recnd 8361	. . . . . 6 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → 𝑈 ∈ ℂ)
12	11	mullidd 8351	. . . . 5 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → (1 · 𝑈) = 𝑈)
13	7	simp3bi 1045	. . . . 5 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → 𝑈 < e)
14	12, 13	eqbrtrd 4153	. . . 4 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → (1 · 𝑈) < e)
15		1red 8348	. . . . 5 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → 1 ∈ ℝ)
16		ltmuldiv 9213	. . . . 5 ⊢ ((1 ∈ ℝ ∧ e ∈ ℝ ∧ (𝑈 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑈)) → ((1 · 𝑈) < e ↔ 1 < (e / 𝑈)))
17	15, 2, 3, 8, 16	syl112anc 1282	. . . 4 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → ((1 · 𝑈) < e ↔ 1 < (e / 𝑈)))
18	14, 17	mpbid 147	. . 3 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → 1 < (e / 𝑈))
19		reeff1olem 16009	. . 3 ⊢ (((e / 𝑈) ∈ ℝ ∧ 1 < (e / 𝑈)) → ∃𝑦 ∈ ℝ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))
20	10, 18, 19	syl2anc 415	. 2 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → ∃𝑦 ∈ ℝ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))
21		1red 8348	. . . 4 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → 1 ∈ ℝ)
22		simprl 535	. . . 4 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → 𝑦 ∈ ℝ)
23	21, 22	resubcld 8716	. . 3 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → (1 − 𝑦) ∈ ℝ)
24		1cnd 8349	. . . . 5 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → 1 ∈ ℂ)
25	22	recnd 8361	. . . . 5 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → 𝑦 ∈ ℂ)
26		efsub 12474	. . . . 5 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (exp‘(1 − 𝑦)) = ((exp‘1) / (exp‘𝑦)))
27	24, 25, 26	syl2anc 415	. . . 4 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → (exp‘(1 − 𝑦)) = ((exp‘1) / (exp‘𝑦)))
28		simprr 537	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))
29		df-e 12442	. . . . . . . 8 ⊢ e = (exp‘1)
30	29	oveq1i 6098	. . . . . . 7 ⊢ (e / 𝑈) = ((exp‘1) / 𝑈)
31	28, 30	eqtr2di 2288	. . . . . 6 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → ((exp‘1) / 𝑈) = (exp‘𝑦))
32		efcl 12457	. . . . . . . 8 ⊢ (1 ∈ ℂ → (exp‘1) ∈ ℂ)
33	24, 32	syl 14	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → (exp‘1) ∈ ℂ)
34		efcl 12457	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ ℂ → (exp‘𝑦) ∈ ℂ)
35	25, 34	syl 14	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → (exp‘𝑦) ∈ ℂ)
36	11	adantr 276	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → 𝑈 ∈ ℂ)
37	9	adantr 276	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → 𝑈 # 0)
38	33, 35, 36, 37	divmulap2d 9163	. . . . . 6 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → (((exp‘1) / 𝑈) = (exp‘𝑦) ↔ (exp‘1) = (𝑈 · (exp‘𝑦))))
39	31, 38	mpbid 147	. . . . 5 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → (exp‘1) = (𝑈 · (exp‘𝑦)))
40	22	rpefcld 12479	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → (exp‘𝑦) ∈ ℝ+)
41	40	rpap0d 10121	. . . . . 6 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → (exp‘𝑦) # 0)
42	33, 36, 35, 41	divmulap3d 9164	. . . . 5 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → (((exp‘1) / (exp‘𝑦)) = 𝑈 ↔ (exp‘1) = (𝑈 · (exp‘𝑦))))
43	39, 42	mpbird 167	. . . 4 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → ((exp‘1) / (exp‘𝑦)) = 𝑈)
44	27, 43	eqtrd 2271	. . 3 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → (exp‘(1 − 𝑦)) = 𝑈)
45		fveqeq2 5707	. . . 4 ⊢ (𝑥 = (1 − 𝑦) → ((exp‘𝑥) = 𝑈 ↔ (exp‘(1 − 𝑦)) = 𝑈))
46	45	rspcev 2929	. . 3 ⊢ (((1 − 𝑦) ∈ ℝ ∧ (exp‘(1 − 𝑦)) = 𝑈) → ∃𝑥 ∈ ℝ (exp‘𝑥) = 𝑈)
47	23, 44, 46	syl2anc 415	. 2 ⊢ ((𝑈 ∈ (0(,)e) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (exp‘𝑦) = (e / 𝑈))) → ∃𝑥 ∈ ℝ (exp‘𝑥) = 𝑈)
48	20, 47	rexlimddv 2673	1 ⊢ (𝑈 ∈ (0(,)e) → ∃𝑥 ∈ ℝ (exp‘𝑥) = 𝑈)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 1009   = wceq 1402   ∈ wcel 2209  ∃wrex 2529   class class class wbr 4131  ‘cfv 5380  (class class class)co 6088  ℂcc 8184  ℝcr 8185  0cc0 8186  1c1 8187   · cmul 8191  ℝ^*cxr 8366   < clt 8367   − cmin 8505   # cap 8918   / cdiv 9011  (,)cioo 10308  expce 12435  eceu 12436

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4248  ax-sep 4251  ax-nul 4261  ax-pow 4313  ax-pr 4348  ax-un 4580  ax-setind 4686  ax-iinf 4737  ax-cnex 8277  ax-resscn 8278  ax-1cn 8279  ax-1re 8280  ax-icn 8281  ax-addcl 8282  ax-addrcl 8283  ax-mulcl 8284  ax-mulrcl 8285  ax-addcom 8286  ax-mulcom 8287  ax-addass 8288  ax-mulass 8289  ax-distr 8290  ax-i2m1 8291  ax-0lt1 8292  ax-1rid 8293  ax-0id 8294  ax-rnegex 8295  ax-precex 8296  ax-cnre 8297  ax-pre-ltirr 8298  ax-pre-ltwlin 8299  ax-pre-lttrn 8300  ax-pre-apti 8301  ax-pre-ltadd 8302  ax-pre-mulgt0 8303  ax-pre-mulext 8304  ax-arch 8305  ax-caucvg 8306  ax-pre-suploc 8307  ax-addf 8308  ax-mulf 8309

This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 843  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-disj 4107  df-br 4132  df-opab 4194  df-mpt 4195  df-tr 4232  df-id 4440  df-po 4443  df-iso 4444  df-iord 4513  df-on 4515  df-ilim 4516  df-suc 4518  df-iom 4740  df-xp 4782  df-rel 4783  df-cnv 4784  df-co 4785  df-dm 4786  df-rn 4787  df-res 4788  df-ima 4789  df-iota 5340  df-fun 5382  df-fn 5383  df-f 5384  df-f1 5385  df-fo 5386  df-f1o 5387  df-fv 5388  df-isom 5389  df-riota 6041  df-ov 6091  df-oprab 6092  df-mpo 6093  df-of 6305  df-1st 6378  df-2nd 6379  df-recs 6580  df-irdg 6645  df-frec 6666  df-1o 6691  df-oadd 6695  df-er 6811  df-map 6928  df-pm 6929  df-en 7028  df-dom 7029  df-fin 7030  df-sup 7331  df-inf 7332  df-pnf 8369  df-mnf 8370  df-xr 8371  df-ltxr 8372  df-le 8373  df-sub 8507  df-neg 8508  df-reap 8912  df-ap 8919  df-div 9012  df-inn 9315  df-2 9373  df-3 9374  df-4 9375  df-n0 9576  df-z 9657  df-uz 9939  df-q 10037  df-rp 10073  df-xneg 10192  df-xadd 10193  df-ioo 10312  df-ico 10314  df-icc 10315  df-fz 10430  df-fzo 10568  df-seqfrec 10907  df-exp 10998  df-fac 11187  df-bc 11209  df-ihash 11238  df-shft 11603  df-cj 11630  df-re 11631  df-im 11632  df-rsqrt 11787  df-abs 11788  df-clim 12071  df-sumdc 12146  df-ef 12441  df-e 12442  df-rest 13655  df-topgen 13674  df-psmet 14990  df-xmet 14991  df-met 14992  df-bl 14993  df-mopn 14994  df-top 15236  df-topon 15249  df-bases 15281  df-ntr 15334  df-cn 15426  df-cnp 15427  df-tx 15491  df-cncf 15809  df-limced 15894  df-dvap 15895

This theorem is used by:  reeff1o  16011