Theorem divlogrlim 26758

Description: The inverse logarithm function converges to zero. (Contributed by Mario Carneiro, 30-May-2016.)

Assertion

Ref	Expression
divlogrlim	⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) ↦ (1 / (log‘𝑥))) ⇝𝑟 0

Proof of Theorem divlogrlim

Dummy variables 𝑐 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elioore 13393	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) → 𝑥 ∈ ℝ)
2		eliooord 13423	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) → (1 < 𝑥 ∧ 𝑥 < +∞))
3	2	simpld 499	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) → 1 < 𝑥)
4	1, 3	rplogcld 26752	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) → (log‘𝑥) ∈ ℝ+)
5	4	rprecred 13062	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) → (1 / (log‘𝑥)) ∈ ℝ)
6	5	recnd 11225	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) → (1 / (log‘𝑥)) ∈ ℂ)
7	6	rgen 3081	. . . . 5 ⊢ ∀𝑥 ∈ (1(,)+∞)(1 / (log‘𝑥)) ∈ ℂ
8	7	a1i 11	. . . 4 ⊢ (⊤ → ∀𝑥 ∈ (1(,)+∞)(1 / (log‘𝑥)) ∈ ℂ)
9		ioossre 13425	. . . . 5 ⊢ (1(,)+∞) ⊆ ℝ
10	9	a1i 11	. . . 4 ⊢ (⊤ → (1(,)+∞) ⊆ ℝ)
11	8, 10	rlim0lt 15550	. . 3 ⊢ (⊤ → ((𝑥 ∈ (1(,)+∞) ↦ (1 / (log‘𝑥))) ⇝𝑟 0 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (1(,)+∞)(𝑐 < 𝑥 → (abs‘(1 / (log‘𝑥))) < 𝑦)))
12	11	mptru 1570	. 2 ⊢ ((𝑥 ∈ (1(,)+∞) ↦ (1 / (log‘𝑥))) ⇝𝑟 0 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (1(,)+∞)(𝑐 < 𝑥 → (abs‘(1 / (log‘𝑥))) < 𝑦))
13		id 23	. . . . 5 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ+ → 𝑦 ∈ ℝ+)
14	13	rprecred 13062	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ+ → (1 / 𝑦) ∈ ℝ)
15	14	reefcld 16132	. . 3 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ+ → (exp‘(1 / 𝑦)) ∈ ℝ)
16	5	ad2antlr 739	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (1 / (log‘𝑥)) ∈ ℝ)
17	1	ad2antlr 739	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 𝑥 ∈ ℝ)
18	3	ad2antlr 739	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 1 < 𝑥)
19	17, 18	rplogcld 26752	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (log‘𝑥) ∈ ℝ+)
20	19	rpreccld 13061	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (1 / (log‘𝑥)) ∈ ℝ+)
21	20	rpge0d 13055	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 0 ≤ (1 / (log‘𝑥)))
22	16, 21	absidd 15464	. . . . . 6 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (abs‘(1 / (log‘𝑥))) = (1 / (log‘𝑥)))
23		simpll 778	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 𝑦 ∈ ℝ+)
24	4	ad2antlr 739	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (log‘𝑥) ∈ ℝ+)
25		simpr 489	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥)
26		1rp 13011	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℝ+
27	26	a1i 11	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 1 ∈ ℝ+)
28	27	rpred 13051	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 1 ∈ ℝ)
29	28, 17, 18	ltled 11346	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 1 ≤ 𝑥)
30	17, 27, 29	rpgecld 13090	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 𝑥 ∈ ℝ+)
31	30	reeflogd 26747	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (exp‘(log‘𝑥)) = 𝑥)
32	25, 31	breqtrrd 5133	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (exp‘(1 / 𝑦)) < (exp‘(log‘𝑥)))
33	23	rprecred 13062	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (1 / 𝑦) ∈ ℝ)
34	24	rpred 13051	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (log‘𝑥) ∈ ℝ)
35		eflt 16163	. . . . . . . . 9 ⊢ (((1 / 𝑦) ∈ ℝ ∧ (log‘𝑥) ∈ ℝ) → ((1 / 𝑦) < (log‘𝑥) ↔ (exp‘(1 / 𝑦)) < (exp‘(log‘𝑥))))
36	33, 34, 35	syl2anc 595	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → ((1 / 𝑦) < (log‘𝑥) ↔ (exp‘(1 / 𝑦)) < (exp‘(log‘𝑥))))
37	32, 36	mpbird 260	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (1 / 𝑦) < (log‘𝑥))
38	23, 24, 37	ltrec1d 13071	. . . . . 6 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (1 / (log‘𝑥)) < 𝑦)
39	22, 38	eqbrtrd 5127	. . . . 5 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (abs‘(1 / (log‘𝑥))) < 𝑦)
40	39	ex 417	. . . 4 ⊢ ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) → ((exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥 → (abs‘(1 / (log‘𝑥))) < 𝑦))
41	40	ralrimiva 3157	. . 3 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ+ → ∀𝑥 ∈ (1(,)+∞)((exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥 → (abs‘(1 / (log‘𝑥))) < 𝑦))
42		breq1 5108	. . . 4 ⊢ (𝑐 = (exp‘(1 / 𝑦)) → (𝑐 < 𝑥 ↔ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥))
43	42	rspceaimv 3590	. . 3 ⊢ (((exp‘(1 / 𝑦)) ∈ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ (1(,)+∞)((exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥 → (abs‘(1 / (log‘𝑥))) < 𝑦)) → ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (1(,)+∞)(𝑐 < 𝑥 → (abs‘(1 / (log‘𝑥))) < 𝑦))
44	15, 41, 43	syl2anc 595	. 2 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ+ → ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (1(,)+∞)(𝑐 < 𝑥 → (abs‘(1 / (log‘𝑥))) < 𝑦))
45	12, 44	mprgbir 3086	1 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) ↦ (1 / (log‘𝑥))) ⇝𝑟 0

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400  ⊤wtru 1564   ∈ wcel 2145  ∀wral 3079  ∃wrex 3089   ⊆ wss 3907   class class class wbr 5105   ↦ cmpt 5186  ‘cfv 6525  (class class class)co 7400  ℂcc 11086  ℝcr 11087  0cc0 11088  1c1 11089  +∞cpnf 11228   < clt 11231   / cdiv 11859  ℝ⁺crp 13007  (,)cioo 13363  abscabs 15275   ⇝_𝑟 crli 15526  expce 16105  logclog 26677

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5327  ax-pr 5395  ax-un 7722  ax-inf2 9598  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165  ax-pre-sup 11166  ax-addf 11167

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-tp 4590  df-op 4592  df-uni 4869  df-int 4909  df-iun 4954  df-iin 4955  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5547  df-eprel 5552  df-po 5560  df-so 5561  df-fr 5605  df-se 5606  df-we 5607  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-pred 6292  df-ord 6353  df-on 6354  df-lim 6355  df-suc 6356  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-isom 6534  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-of 7664  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8145  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-1o 8441  df-2o 8442  df-er 8682  df-map 8814  df-pm 8815  df-ixp 8884  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-fin 8935  df-fsupp 9310  df-fi 9359  df-sup 9390  df-inf 9391  df-oi 9460  df-card 9913  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-div 11860  df-nn 12225  df-2 12294  df-3 12295  df-4 12296  df-5 12297  df-6 12298  df-7 12299  df-8 12300  df-9 12301  df-n0 12496  df-z 12583  df-dec 12703  df-uz 12854  df-q 12964  df-rp 13008  df-xneg 13128  df-xadd 13129  df-xmul 13130  df-ioo 13367  df-ioc 13368  df-ico 13369  df-icc 13370  df-fz 13527  df-fzo 13674  df-fl 13816  df-mod 13894  df-seq 14029  df-exp 14089  df-fac 14301  df-bc 14330  df-hash 14358  df-shft 15094  df-cj 15140  df-re 15141  df-im 15142  df-sqrt 15276  df-abs 15277  df-limsup 15512  df-clim 15529  df-rlim 15530  df-sum 15728  df-ef 16111  df-sin 16113  df-cos 16114  df-pi 16116  df-struct 17197  df-sets 17214  df-slot 17232  df-ndx 17244  df-base 17260  df-ress 17281  df-plusg 17313  df-mulr 17314  df-starv 17315  df-sca 17316  df-vsca 17317  df-ip 17318  df-tset 17319  df-ple 17320  df-ds 17322  df-unif 17323  df-hom 17324  df-cco 17325  df-rest 17465  df-topn 17466  df-0g 17484  df-gsum 17485  df-topgen 17486  df-pt 17487  df-prds 17490  df-xrs 17546  df-qtop 17551  df-imas 17552  df-xps 17554  df-mre 17628  df-mrc 17629  df-acs 17631  df-mgm 18688  df-sgrp 18767  df-mnd 18783  df-submnd 18832  df-mulg 19125  df-cntz 19378  df-cmn 19843  df-psmet 21474  df-xmet 21475  df-met 21476  df-bl 21477  df-mopn 21478  df-fbas 21479  df-fg 21480  df-cnfld 21483  df-top 23012  df-topon 23029  df-topsp 23051  df-bases 23064  df-cld 23137  df-ntr 23138  df-cls 23139  df-nei 23216  df-lp 23254  df-perf 23255  df-cn 23345  df-cnp 23346  df-haus 23433  df-tx 23680  df-hmeo 23873  df-fil 23964  df-fm 24056  df-flim 24057  df-flf 24058  df-xms 24438  df-ms 24439  df-tms 24440  df-cncf 24998  df-limc 25986  df-dv 25987  df-log 26679

This theorem is referenced by:  logno1  26759  vmalogdivsum2  27660  2vmadivsumlem  27662  selberg4lem1  27682  pntrlog2bndlem2  27700  pntrlog2bndlem4  27702  pntrlog2bndlem5  27703