Theorem divlogrlim 26776

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 13401	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) → 𝑥 ∈ ℝ)
2		eliooord 13431	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) → (1 < 𝑥 ∧ 𝑥 < +∞))
3	2	simpld 499	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) → 1 < 𝑥)
4	1, 3	rplogcld 26770	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) → (log‘𝑥) ∈ ℝ+)
5	4	rprecred 13070	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) → (1 / (log‘𝑥)) ∈ ℝ)
6	5	recnd 11236	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) → (1 / (log‘𝑥)) ∈ ℂ)
7	6	rgen 3079	. . . . 5 ⊢ ∀𝑥 ∈ (1(,)+∞)(1 / (log‘𝑥)) ∈ ℂ
8	7	a1i 11	. . . 4 ⊢ (⊤ → ∀𝑥 ∈ (1(,)+∞)(1 / (log‘𝑥)) ∈ ℂ)
9		ioossre 13433	. . . . 5 ⊢ (1(,)+∞) ⊆ ℝ
10	9	a1i 11	. . . 4 ⊢ (⊤ → (1(,)+∞) ⊆ ℝ)
11	8, 10	rlim0lt 15559	. . 3 ⊢ (⊤ → ((𝑥 ∈ (1(,)+∞) ↦ (1 / (log‘𝑥))) ⇝𝑟 0 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (1(,)+∞)(𝑐 < 𝑥 → (abs‘(1 / (log‘𝑥))) < 𝑦)))
12	11	mptru 1575	. 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 13070	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ+ → (1 / 𝑦) ∈ ℝ)
15	14	reefcld 16141	. . 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 26770	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (log‘𝑥) ∈ ℝ+)
20	19	rpreccld 13069	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (1 / (log‘𝑥)) ∈ ℝ+)
21	20	rpge0d 13063	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 0 ≤ (1 / (log‘𝑥)))
22	16, 21	absidd 15473	. . . . . 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 13019	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℝ+
27	26	a1i 11	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 1 ∈ ℝ+)
28	27	rpred 13059	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 1 ∈ ℝ)
29	28, 17, 18	ltled 11357	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 1 ≤ 𝑥)
30	17, 27, 29	rpgecld 13098	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → 𝑥 ∈ ℝ+)
31	30	reeflogd 26765	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (exp‘(log‘𝑥)) = 𝑥)
32	25, 31	breqtrrd 5138	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (exp‘(1 / 𝑦)) < (exp‘(log‘𝑥)))
33	23	rprecred 13070	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (1 / 𝑦) ∈ ℝ)
34	24	rpred 13059	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (log‘𝑥) ∈ ℝ)
35		eflt 16172	. . . . . . . . 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 13079	. . . . . 6 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 ∈ (1(,)+∞)) ∧ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥) → (1 / (log‘𝑥)) < 𝑦)
39	22, 38	eqbrtrd 5132	. . . . 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 3155	. . 3 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ+ → ∀𝑥 ∈ (1(,)+∞)((exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥 → (abs‘(1 / (log‘𝑥))) < 𝑦))
42		breq1 5111	. . . 4 ⊢ (𝑐 = (exp‘(1 / 𝑦)) → (𝑐 < 𝑥 ↔ (exp‘(1 / 𝑦)) < 𝑥))
43	42	rspceaimv 3586	. . 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 3084	1 ⊢ (𝑥 ∈ (1(,)+∞) ↦ (1 / (log‘𝑥))) ⇝𝑟 0

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400  ⊤wtru 1569   ∈ wcel 2141  ∀wral 3077  ∃wrex 3087   ⊆ wss 3904   class class class wbr 5108   ↦ cmpt 5191  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  ℂcc 11097  ℝcr 11098  0cc0 11099  1c1 11100  +∞cpnf 11239   < clt 11242   / cdiv 11870  ℝ⁺crp 13015  (,)cioo 13371  abscabs 15284   ⇝_𝑟 crli 15535  expce 16114  logclog 26695

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1823  ax-4 1837  ax-5 1938  ax-6 1995  ax-7 2036  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-rep 5237  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-inf2 9609  ax-cnex 11155  ax-resscn 11156  ax-1cn 11157  ax-icn 11158  ax-addcl 11159  ax-addrcl 11160  ax-mulcl 11161  ax-mulrcl 11162  ax-mulcom 11163  ax-addass 11164  ax-mulass 11165  ax-distr 11166  ax-i2m1 11167  ax-1ne0 11168  ax-1rid 11169  ax-rnegex 11170  ax-rrecex 11171  ax-cnre 11172  ax-pre-lttri 11173  ax-pre-lttrn 11174  ax-pre-ltadd 11175  ax-pre-mulgt0 11176  ax-pre-sup 11177  ax-addf 11178

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1571  df-fal 1581  df-ex 1808  df-nf 1812  df-sb 2095  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4595  df-uni 4872  df-int 4912  df-iun 4957  df-iin 4958  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-se 5615  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7674  df-om 7862  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-supp 8156  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8452  df-2o 8453  df-er 8693  df-map 8825  df-pm 8826  df-ixp 8895  df-en 8943  df-dom 8944  df-sdom 8945  df-fin 8946  df-fsupp 9321  df-fi 9370  df-sup 9401  df-inf 9402  df-oi 9471  df-card 9924  df-pnf 11244  df-mnf 11245  df-xr 11246  df-ltxr 11247  df-le 11248  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11871  df-nn 12233  df-2 12302  df-3 12303  df-4 12304  df-5 12305  df-6 12306  df-7 12307  df-8 12308  df-9 12309  df-n0 12504  df-z 12591  df-dec 12711  df-uz 12862  df-q 12972  df-rp 13016  df-xneg 13136  df-xadd 13137  df-xmul 13138  df-ioo 13375  df-ioc 13376  df-ico 13377  df-icc 13378  df-fz 13535  df-fzo 13682  df-fl 13824  df-mod 13902  df-seq 14037  df-exp 14097  df-fac 14309  df-bc 14338  df-hash 14366  df-shft 15103  df-cj 15149  df-re 15150  df-im 15151  df-sqrt 15285  df-abs 15286  df-limsup 15521  df-clim 15538  df-rlim 15539  df-sum 15737  df-ef 16120  df-sin 16122  df-cos 16123  df-pi 16125  df-struct 17206  df-sets 17223  df-slot 17241  df-ndx 17253  df-base 17269  df-ress 17290  df-plusg 17322  df-mulr 17323  df-starv 17324  df-sca 17325  df-vsca 17326  df-ip 17327  df-tset 17328  df-ple 17329  df-ds 17331  df-unif 17332  df-hom 17333  df-cco 17334  df-rest 17474  df-topn 17475  df-0g 17493  df-gsum 17494  df-topgen 17495  df-pt 17496  df-prds 17499  df-xrs 17555  df-qtop 17560  df-imas 17561  df-xps 17563  df-mre 17637  df-mrc 17638  df-acs 17640  df-mgm 18697  df-sgrp 18776  df-mnd 18792  df-submnd 18841  df-mulg 19133  df-cntz 19386  df-cmn 19851  df-psmet 21493  df-xmet 21494  df-met 21495  df-bl 21496  df-mopn 21497  df-fbas 21498  df-fg 21499  df-cnfld 21502  df-top 23030  df-topon 23047  df-topsp 23069  df-bases 23082  df-cld 23155  df-ntr 23156  df-cls 23157  df-nei 23234  df-lp 23272  df-perf 23273  df-cn 23363  df-cnp 23364  df-haus 23451  df-tx 23698  df-hmeo 23891  df-fil 23982  df-fm 24074  df-flim 24075  df-flf 24076  df-xms 24456  df-ms 24457  df-tms 24458  df-cncf 25016  df-limc 26004  df-dv 26005  df-log 26697

This theorem is referenced by:  logno1  26777  vmalogdivsum2  27678  2vmadivsumlem  27680  selberg4lem1  27700  pntrlog2bndlem2  27718  pntrlog2bndlem4  27720  pntrlog2bndlem5  27721