Theorem chpo1ub 27699

Description: The ψ function is upper bounded by a linear term. (Contributed by Mario Carneiro, 16-Apr-2016.)

Assertion

Ref	Expression
chpo1ub	⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)) ∈ 𝑂(1)

Proof of Theorem chpo1ub

Step	Hyp	Ref	Expression
1		2re 12334	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 2 ∈ ℝ
2		elicopnf 13492	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (2 ∈ ℝ → (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 2 ≤ 𝑥)))
3	1, 2	ax-mp 5	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 2 ≤ 𝑥))
4		chtrpcl 27394	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 2 ≤ 𝑥) → (θ‘𝑥) ∈ ℝ+)
5	3, 4	sylbi 220	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) → (θ‘𝑥) ∈ ℝ+)
6	5	rpcnne0d 13089	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) → ((θ‘𝑥) ∈ ℂ ∧ (θ‘𝑥) ≠ 0))
7	3	simplbi 502	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) → 𝑥 ∈ ℝ)
8		0red 11230	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) → 0 ∈ ℝ)
9	1	a1i 11	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) → 2 ∈ ℝ)
10		2pos 12364	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 0 < 2
11	10	a1i 11	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) → 0 < 2)
12	3	simprbi 503	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) → 2 ≤ 𝑥)
13	8, 9, 7, 11, 12	ltletrd 11389	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) → 0 < 𝑥)
14	7, 13	elrpd 13077	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) → 𝑥 ∈ ℝ+)
15	14	rpcnne0d 13089	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) → (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ≠ 0))
16		rpre 13045	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ → 𝑥 ∈ ℝ)
17		chpcl 27343	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (ψ‘𝑥) ∈ ℝ)
18	16, 17	syl 18	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ → (ψ‘𝑥) ∈ ℝ)
19	18	recnd 11256	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ → (ψ‘𝑥) ∈ ℂ)
20	14, 19	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) → (ψ‘𝑥) ∈ ℂ)
21		dmdcan 11944	. . . . . . . 8 ⊢ ((((θ‘𝑥) ∈ ℂ ∧ (θ‘𝑥) ≠ 0) ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ≠ 0) ∧ (ψ‘𝑥) ∈ ℂ) → (((θ‘𝑥) / 𝑥) · ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥))) = ((ψ‘𝑥) / 𝑥))
22	6, 15, 20, 21	syl3anc 1398	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) → (((θ‘𝑥) / 𝑥) · ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥))) = ((ψ‘𝑥) / 𝑥))
23	22	adantl 487	. . . . . 6 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ (2[,)+∞)) → (((θ‘𝑥) / 𝑥) · ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥))) = ((ψ‘𝑥) / 𝑥))
24	23	mpteq2dva 5206	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ (((θ‘𝑥) / 𝑥) · ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥)))) = (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)))
25		ovexd 7454	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (2[,)+∞) ∈ V)
26		ovexd 7454	. . . . . 6 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ (2[,)+∞)) → ((θ‘𝑥) / 𝑥) ∈ V)
27		ovexd 7454	. . . . . 6 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ (2[,)+∞)) → ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥)) ∈ V)
28		eqidd 2766	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((θ‘𝑥) / 𝑥)) = (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((θ‘𝑥) / 𝑥)))
29		eqidd 2766	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥))) = (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥))))
30	25, 26, 27, 28, 29	offval2 7704	. . . . 5 ⊢ (⊤ → ((𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((θ‘𝑥) / 𝑥)) ∘f · (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥)))) = (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ (((θ‘𝑥) / 𝑥) · ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥)))))
31	14	ssriv 3942	. . . . . 6 ⊢ (2[,)+∞) ⊆ ℝ+
32		resmpt 6041	. . . . . 6 ⊢ ((2[,)+∞) ⊆ ℝ+ → ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)) ↾ (2[,)+∞)) = (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)))
33	31, 32	mp1i 14	. . . . 5 ⊢ (⊤ → ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)) ↾ (2[,)+∞)) = (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)))
34	24, 30, 33	3eqtr4rd 2811	. . . 4 ⊢ (⊤ → ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)) ↾ (2[,)+∞)) = ((𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((θ‘𝑥) / 𝑥)) ∘f · (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥)))))
35	31	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (2[,)+∞) ⊆ ℝ+)
36		chto1ub 27695	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((θ‘𝑥) / 𝑥)) ∈ 𝑂(1)
37	36	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((θ‘𝑥) / 𝑥)) ∈ 𝑂(1))
38	35, 37	o1res2 15642	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((θ‘𝑥) / 𝑥)) ∈ 𝑂(1))
39		chpchtlim 27698	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥))) ⇝𝑟 1
40		rlimo1 15696	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥))) ⇝𝑟 1 → (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥))) ∈ 𝑂(1))
41	39, 40	ax-mp 5	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥))) ∈ 𝑂(1)
42		o1mul 15694	. . . . 5 ⊢ (((𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((θ‘𝑥) / 𝑥)) ∈ 𝑂(1) ∧ (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥))) ∈ 𝑂(1)) → ((𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((θ‘𝑥) / 𝑥)) ∘f · (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥)))) ∈ 𝑂(1))
43	38, 41, 42	sylancl 598	. . . 4 ⊢ (⊤ → ((𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((θ‘𝑥) / 𝑥)) ∘f · (𝑥 ∈ (2[,)+∞) ↦ ((ψ‘𝑥) / (θ‘𝑥)))) ∈ 𝑂(1))
44	34, 43	eqeltrd 2865	. . 3 ⊢ (⊤ → ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)) ↾ (2[,)+∞)) ∈ 𝑂(1))
45		rerpdivcl 13068	. . . . . . . 8 ⊢ (((ψ‘𝑥) ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((ψ‘𝑥) / 𝑥) ∈ ℝ)
46	18, 45	mpancom 701	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ → ((ψ‘𝑥) / 𝑥) ∈ ℝ)
47	46	recnd 11256	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ → ((ψ‘𝑥) / 𝑥) ∈ ℂ)
48	47	adantl 487	. . . . 5 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((ψ‘𝑥) / 𝑥) ∈ ℂ)
49	48	fmpttd 7114	. . . 4 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)):ℝ+⟶ℂ)
50		rpssre 13044	. . . . 5 ⊢ ℝ+ ⊆ ℝ
51	50	a1i 11	. . . 4 ⊢ (⊤ → ℝ+ ⊆ ℝ)
52	1	a1i 11	. . . 4 ⊢ (⊤ → 2 ∈ ℝ)
53	49, 51, 52	o1resb 15645	. . 3 ⊢ (⊤ → ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)) ∈ 𝑂(1) ↔ ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)) ↾ (2[,)+∞)) ∈ 𝑂(1)))
54	44, 53	mpbird 260	. 2 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)) ∈ 𝑂(1))
55	54	mptru 1577	1 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)) ∈ 𝑂(1)

This proof depends on syntax axioms:   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570  ⊤wtru 1571   ∈ wcel 2146   ≠ wne 2960  Vcvv 3457   ⊆ wss 3906   class class class wbr 5111   ↦ cmpt 5194   ↾ cres 5665  ‘cfv 6540  (class class class)co 7419   ∘_f cof 7682  ℂcc 11117  ℝcr 11118  0cc0 11119  1c1 11120   · cmul 11124  +∞cpnf 11259   < clt 11262   ≤ cle 11263   / cdiv 11890  2c2 12314  ℝ⁺crp 13036  [,)cico 13394   ⇝_𝑟 crli 15564  𝑂(1)co1 15565  θccht 27310  ψcchp 27312

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-inf2 9617  ax-cnex 11175  ax-resscn 11176  ax-1cn 11177  ax-icn 11178  ax-addcl 11179  ax-addrcl 11180  ax-mulcl 11181  ax-mulrcl 11182  ax-mulcom 11183  ax-addass 11184  ax-mulass 11185  ax-distr 11186  ax-i2m1 11187  ax-1ne0 11188  ax-1rid 11189  ax-rnegex 11190  ax-rrecex 11191  ax-cnre 11192  ax-pre-lttri 11193  ax-pre-lttrn 11194  ax-pre-ltadd 11195  ax-pre-mulgt0 11196  ax-pre-sup 11197  ax-addf 11198

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-iin 4961  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-of 7684  df-om 7869  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-supp 8163  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-2o 8460  df-oadd 8463  df-er 8700  df-map 8832  df-pm 8833  df-ixp 8902  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-fin 8953  df-fsupp 9329  df-fi 9378  df-sup 9409  df-inf 9410  df-oi 9479  df-dju 9903  df-card 9941  df-pnf 11264  df-mnf 11265  df-xr 11266  df-ltxr 11267  df-le 11268  df-sub 11462  df-neg 11463  df-div 11891  df-nn 12253  df-2 12322  df-3 12323  df-4 12324  df-5 12325  df-6 12326  df-7 12327  df-8 12328  df-9 12329  df-n0 12524  df-xnn0 12597  df-z 12611  df-dec 12732  df-uz 12883  df-q 12993  df-rp 13037  df-xneg 13157  df-xadd 13158  df-xmul 13159  df-ioo 13396  df-ioc 13397  df-ico 13398  df-icc 13399  df-fz 13556  df-fzo 13704  df-fl 13847  df-mod 13925  df-seq 14060  df-exp 14120  df-fac 14332  df-bc 14361  df-hash 14389  df-shft 15132  df-cj 15178  df-re 15179  df-im 15180  df-sqrt 15314  df-abs 15315  df-limsup 15550  df-clim 15567  df-rlim 15568  df-o1 15569  df-lo1 15570  df-sum 15766  df-ef 16147  df-e 16148  df-sin 16149  df-cos 16150  df-pi 16152  df-dvds 16337  df-gcd 16579  df-prm 16756  df-pc 16923  df-struct 17233  df-sets 17250  df-slot 17268  df-ndx 17280  df-base 17296  df-ress 17317  df-plusg 17349  df-mulr 17350  df-starv 17351  df-sca 17352  df-vsca 17353  df-ip 17354  df-tset 17355  df-ple 17356  df-ds 17358  df-unif 17359  df-hom 17360  df-cco 17361  df-rest 17501  df-topn 17502  df-0g 17520  df-gsum 17521  df-topgen 17522  df-pt 17523  df-prds 17526  df-xrs 17582  df-qtop 17587  df-imas 17588  df-xps 17590  df-mre 17664  df-mrc 17665  df-acs 17667  df-mgm 18724  df-sgrp 18813  df-mnd 18829  df-submnd 18883  df-mulg 19182  df-cntz 19435  df-cmn 19900  df-psmet 21568  df-xmet 21569  df-met 21570  df-bl 21571  df-mopn 21572  df-fbas 21573  df-fg 21574  df-cnfld 21577  df-top 23105  df-topon 23122  df-topsp 23144  df-bases 23157  df-cld 23230  df-ntr 23231  df-cls 23232  df-nei 23309  df-lp 23347  df-perf 23348  df-cn 23438  df-cnp 23439  df-haus 23526  df-tx 23774  df-hmeo 23967  df-fil 24058  df-fm 24150  df-flim 24151  df-flf 24152  df-xms 24532  df-ms 24533  df-tms 24534  df-cncf 25092  df-limc 26080  df-dv 26081  df-log 26776  df-cxp 26777  df-cht 27316  df-vma 27317  df-chp 27318  df-ppi 27319

This theorem is used by:  chpo1ubb  27700  vmadivsum  27701  selberg2lem  27769  pntrmax  27783  pntrsumo1  27784  pntrlog2bndlem2  27797