Theorem chpo1ubb 27329

Description: The ψ function is upper bounded by a linear term. (Contributed by Mario Carneiro, 31-May-2016.)

Assertion

Ref	Expression
chpo1ubb	⊢ ∃𝑐 ∈ ℝ+ ∀𝑥 ∈ ℝ+ (ψ‘𝑥) ≤ (𝑐 · 𝑥)

Distinct variable group:   𝑥,𝑐

Proof of Theorem chpo1ubb

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		rpssre 12988	. . . . 5 ⊢ ℝ+ ⊆ ℝ
2	1	a1i 11	. . . 4 ⊢ (⊤ → ℝ+ ⊆ ℝ)
3		1red 11222	. . . 4 ⊢ (⊤ → 1 ∈ ℝ)
4		simpr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ+)
5	4	rpred 13023	. . . . . 6 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ)
6		chpcl 26971	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (ψ‘𝑥) ∈ ℝ)
7	5, 6	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (ψ‘𝑥) ∈ ℝ)
8	7, 4	rerpdivcld 13054	. . . 4 ⊢ ((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((ψ‘𝑥) / 𝑥) ∈ ℝ)
9		chpo1ub 27328	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)) ∈ 𝑂(1)
10	9	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)) ∈ 𝑂(1))
11	8, 10	o1lo1d 15490	. . . 4 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑥) / 𝑥)) ∈ ≤𝑂(1))
12		chpcl 26971	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ → (ψ‘𝑦) ∈ ℝ)
13	12	ad2antrl 725	. . . . 5 ⊢ ((⊤ ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦)) → (ψ‘𝑦) ∈ ℝ)
14	13	rehalfcld 12466	. . . 4 ⊢ ((⊤ ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦)) → ((ψ‘𝑦) / 2) ∈ ℝ)
15	5	adantr 480	. . . . . . . . 9 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 𝑥 ∈ ℝ)
16		chpeq0 27056	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ((ψ‘𝑥) = 0 ↔ 𝑥 < 2))
17	15, 16	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → ((ψ‘𝑥) = 0 ↔ 𝑥 < 2))
18	17	biimpar 477	. . . . . . 7 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 𝑥 < 2) → (ψ‘𝑥) = 0)
19	18	oveq1d 7427	. . . . . 6 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 𝑥 < 2) → ((ψ‘𝑥) / 𝑥) = (0 / 𝑥))
20	4	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 𝑥 ∈ ℝ+)
21	20	rpcnd 13025	. . . . . . . . 9 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 𝑥 ∈ ℂ)
22	20	rpne0d 13028	. . . . . . . . 9 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 𝑥 ≠ 0)
23	21, 22	div0d 11996	. . . . . . . 8 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → (0 / 𝑥) = 0)
24	13	ad2ant2r 744	. . . . . . . . 9 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → (ψ‘𝑦) ∈ ℝ)
25		2rp 12986	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ ℝ+
26	25	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 2 ∈ ℝ+)
27		simprll 776	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 𝑦 ∈ ℝ)
28		chpge0 26973	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ → 0 ≤ (ψ‘𝑦))
29	27, 28	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 0 ≤ (ψ‘𝑦))
30	24, 26, 29	divge0d 13063	. . . . . . . 8 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 0 ≤ ((ψ‘𝑦) / 2))
31	23, 30	eqbrtrd 5170	. . . . . . 7 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → (0 / 𝑥) ≤ ((ψ‘𝑦) / 2))
32	31	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 𝑥 < 2) → (0 / 𝑥) ≤ ((ψ‘𝑦) / 2))
33	19, 32	eqbrtrd 5170	. . . . 5 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 𝑥 < 2) → ((ψ‘𝑥) / 𝑥) ≤ ((ψ‘𝑦) / 2))
34	7	ad2antrr 723	. . . . . 6 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 2 ≤ 𝑥) → (ψ‘𝑥) ∈ ℝ)
35	24	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 2 ≤ 𝑥) → (ψ‘𝑦) ∈ ℝ)
36	25	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 2 ≤ 𝑥) → 2 ∈ ℝ+)
37	15	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 2 ≤ 𝑥) → 𝑥 ∈ ℝ)
38		chpge0 26973	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → 0 ≤ (ψ‘𝑥))
39	37, 38	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 2 ≤ 𝑥) → 0 ≤ (ψ‘𝑥))
40	27	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 2 ≤ 𝑥) → 𝑦 ∈ ℝ)
41		simprr 770	. . . . . . . . 9 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 𝑥 < 𝑦)
42	15, 27, 41	ltled 11369	. . . . . . . 8 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 𝑥 ≤ 𝑦)
43	42	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 2 ≤ 𝑥) → 𝑥 ≤ 𝑦)
44		chpwordi 27004	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ≤ 𝑦) → (ψ‘𝑥) ≤ (ψ‘𝑦))
45	37, 40, 43, 44	syl3anc 1370	. . . . . 6 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 2 ≤ 𝑥) → (ψ‘𝑥) ≤ (ψ‘𝑦))
46		simpr 484	. . . . . 6 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 2 ≤ 𝑥) → 2 ≤ 𝑥)
47	34, 35, 36, 37, 39, 45, 46	lediv12ad 13082	. . . . 5 ⊢ ((((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) ∧ 2 ≤ 𝑥) → ((ψ‘𝑥) / 𝑥) ≤ ((ψ‘𝑦) / 2))
48		2re 12293	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℝ
49	48	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → 2 ∈ ℝ)
50	33, 47, 15, 49	ltlecasei 11329	. . . 4 ⊢ (((⊤ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 1 ≤ 𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → ((ψ‘𝑥) / 𝑥) ≤ ((ψ‘𝑦) / 2))
51	2, 3, 8, 11, 14, 50	lo1bddrp 15476	. . 3 ⊢ (⊤ → ∃𝑐 ∈ ℝ+ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ((ψ‘𝑥) / 𝑥) ≤ 𝑐)
52	51	mptru 1547	. 2 ⊢ ∃𝑐 ∈ ℝ+ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ((ψ‘𝑥) / 𝑥) ≤ 𝑐
53		simpr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑐 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ+)
54	53	rpred 13023	. . . . . 6 ⊢ ((𝑐 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ)
55	54, 6	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝑐 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (ψ‘𝑥) ∈ ℝ)
56		simpl 482	. . . . . 6 ⊢ ((𝑐 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑐 ∈ ℝ+)
57	56	rpred 13023	. . . . 5 ⊢ ((𝑐 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑐 ∈ ℝ)
58	55, 57, 53	ledivmul2d 13077	. . . 4 ⊢ ((𝑐 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (((ψ‘𝑥) / 𝑥) ≤ 𝑐 ↔ (ψ‘𝑥) ≤ (𝑐 · 𝑥)))
59	58	ralbidva 3174	. . 3 ⊢ (𝑐 ∈ ℝ+ → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ((ψ‘𝑥) / 𝑥) ≤ 𝑐 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ (ψ‘𝑥) ≤ (𝑐 · 𝑥)))
60	59	rexbiia 3091	. 2 ⊢ (∃𝑐 ∈ ℝ+ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ((ψ‘𝑥) / 𝑥) ≤ 𝑐 ↔ ∃𝑐 ∈ ℝ+ ∀𝑥 ∈ ℝ+ (ψ‘𝑥) ≤ (𝑐 · 𝑥))
61	52, 60	mpbi 229	1 ⊢ ∃𝑐 ∈ ℝ+ ∀𝑥 ∈ ℝ+ (ψ‘𝑥) ≤ (𝑐 · 𝑥)

Syntax hints:   ↔ wb 205   ∧ wa 395   = wceq 1540  ⊤wtru 1541   ∈ wcel 2105  ∀wral 3060  ∃wrex 3069   ⊆ wss 3948   class class class wbr 5148   ↦ cmpt 5231  ‘cfv 6543  (class class class)co 7412  ℝcr 11115  0cc0 11116  1c1 11117   · cmul 11121   < clt 11255   ≤ cle 11256   / cdiv 11878  2c2 12274  ℝ⁺crp 12981  𝑂(1)co1 15437  ψcchp 26940

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-inf2 9642  ax-cnex 11172  ax-resscn 11173  ax-1cn 11174  ax-icn 11175  ax-addcl 11176  ax-addrcl 11177  ax-mulcl 11178  ax-mulrcl 11179  ax-mulcom 11180  ax-addass 11181  ax-mulass 11182  ax-distr 11183  ax-i2m1 11184  ax-1ne0 11185  ax-1rid 11186  ax-rnegex 11187  ax-rrecex 11188  ax-cnre 11189  ax-pre-lttri 11190  ax-pre-lttrn 11191  ax-pre-ltadd 11192  ax-pre-mulgt0 11193  ax-pre-sup 11194  ax-addf 11195

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-iin 5000  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7368  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7674  df-om 7860  df-1st 7979  df-2nd 7980  df-supp 8152  df-frecs 8272  df-wrecs 8303  df-recs 8377  df-rdg 8416  df-1o 8472  df-2o 8473  df-oadd 8476  df-er 8709  df-map 8828  df-pm 8829  df-ixp 8898  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-fsupp 9368  df-fi 9412  df-sup 9443  df-inf 9444  df-oi 9511  df-dju 9902  df-card 9940  df-pnf 11257  df-mnf 11258  df-xr 11259  df-ltxr 11260  df-le 11261  df-sub 11453  df-neg 11454  df-div 11879  df-nn 12220  df-2 12282  df-3 12283  df-4 12284  df-5 12285  df-6 12286  df-7 12287  df-8 12288  df-9 12289  df-n0 12480  df-xnn0 12552  df-z 12566  df-dec 12685  df-uz 12830  df-q 12940  df-rp 12982  df-xneg 13099  df-xadd 13100  df-xmul 13101  df-ioo 13335  df-ioc 13336  df-ico 13337  df-icc 13338  df-fz 13492  df-fzo 13635  df-fl 13764  df-mod 13842  df-seq 13974  df-exp 14035  df-fac 14241  df-bc 14270  df-hash 14298  df-shft 15021  df-cj 15053  df-re 15054  df-im 15055  df-sqrt 15189  df-abs 15190  df-limsup 15422  df-clim 15439  df-rlim 15440  df-o1 15441  df-lo1 15442  df-sum 15640  df-ef 16018  df-e 16019  df-sin 16020  df-cos 16021  df-pi 16023  df-dvds 16205  df-gcd 16443  df-prm 16616  df-pc 16777  df-struct 17087  df-sets 17104  df-slot 17122  df-ndx 17134  df-base 17152  df-ress 17181  df-plusg 17217  df-mulr 17218  df-starv 17219  df-sca 17220  df-vsca 17221  df-ip 17222  df-tset 17223  df-ple 17224  df-ds 17226  df-unif 17227  df-hom 17228  df-cco 17229  df-rest 17375  df-topn 17376  df-0g 17394  df-gsum 17395  df-topgen 17396  df-pt 17397  df-prds 17400  df-xrs 17455  df-qtop 17460  df-imas 17461  df-xps 17463  df-mre 17537  df-mrc 17538  df-acs 17540  df-mgm 18571  df-sgrp 18650  df-mnd 18666  df-submnd 18712  df-mulg 18994  df-cntz 19229  df-cmn 19698  df-psmet 21226  df-xmet 21227  df-met 21228  df-bl 21229  df-mopn 21230  df-fbas 21231  df-fg 21232  df-cnfld 21235  df-top 22717  df-topon 22734  df-topsp 22756  df-bases 22770  df-cld 22844  df-ntr 22845  df-cls 22846  df-nei 22923  df-lp 22961  df-perf 22962  df-cn 23052  df-cnp 23053  df-haus 23140  df-tx 23387  df-hmeo 23580  df-fil 23671  df-fm 23763  df-flim 23764  df-flf 23765  df-xms 24147  df-ms 24148  df-tms 24149  df-cncf 24719  df-limc 25716  df-dv 25717  df-log 26406  df-cxp 26407  df-cht 26944  df-vma 26945  df-chp 26946  df-ppi 26947

This theorem is referenced by:  pntrlog2bndlem3  27427