MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  logcn Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem logcn 25802
Description: The logarithm function is continuous away from the branch cut at negative reals. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Feb-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
logcn.d 𝐷 = (ℂ ∖ (-∞(,]0))
Assertion
Ref Expression
logcn (log ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℂ)

Proof of Theorem logcn
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 logf1o 25720 . . . . . . 7 log:(ℂ ∖ {0})–1-1-onto→ran log
2 f1of 6716 . . . . . . 7 (log:(ℂ ∖ {0})–1-1-onto→ran log → log:(ℂ ∖ {0})⟶ran log)
31, 2ax-mp 5 . . . . . 6 log:(ℂ ∖ {0})⟶ran log
4 logcn.d . . . . . . 7 𝐷 = (ℂ ∖ (-∞(,]0))
54logdmss 25797 . . . . . 6 𝐷 ⊆ (ℂ ∖ {0})
6 fssres 6640 . . . . . 6 ((log:(ℂ ∖ {0})⟶ran log ∧ 𝐷 ⊆ (ℂ ∖ {0})) → (log ↾ 𝐷):𝐷⟶ran log)
73, 5, 6mp2an 689 . . . . 5 (log ↾ 𝐷):𝐷⟶ran log
8 ffn 6600 . . . . 5 ((log ↾ 𝐷):𝐷⟶ran log → (log ↾ 𝐷) Fn 𝐷)
97, 8ax-mp 5 . . . 4 (log ↾ 𝐷) Fn 𝐷
10 dffn5 6828 . . . 4 ((log ↾ 𝐷) Fn 𝐷 ↔ (log ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ 𝐷)‘𝑥)))
119, 10mpbi 229 . . 3 (log ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ 𝐷)‘𝑥))
12 fvres 6793 . . . . 5 (𝑥𝐷 → ((log ↾ 𝐷)‘𝑥) = (log‘𝑥))
134ellogdm 25794 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ+)))
1413simplbi 498 . . . . . . 7 (𝑥𝐷𝑥 ∈ ℂ)
154logdmn0 25795 . . . . . . 7 (𝑥𝐷𝑥 ≠ 0)
1614, 15logcld 25726 . . . . . 6 (𝑥𝐷 → (log‘𝑥) ∈ ℂ)
1716replimd 14908 . . . . 5 (𝑥𝐷 → (log‘𝑥) = ((ℜ‘(log‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
18 relog 25752 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ≠ 0) → (ℜ‘(log‘𝑥)) = (log‘(abs‘𝑥)))
1914, 15, 18syl2anc 584 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → (ℜ‘(log‘𝑥)) = (log‘(abs‘𝑥)))
2014, 15absrpcld 15160 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → (abs‘𝑥) ∈ ℝ+)
2120fvresd 6794 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → ((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) = (log‘(abs‘𝑥)))
2219, 21eqtr4d 2781 . . . . . 6 (𝑥𝐷 → (ℜ‘(log‘𝑥)) = ((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)))
2322oveq1d 7290 . . . . 5 (𝑥𝐷 → ((ℜ‘(log‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))) = (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
2412, 17, 233eqtrd 2782 . . . 4 (𝑥𝐷 → ((log ↾ 𝐷)‘𝑥) = (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
2524mpteq2ia 5177 . . 3 (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ 𝐷)‘𝑥)) = (𝑥𝐷 ↦ (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
2611, 25eqtri 2766 . 2 (log ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
27 eqid 2738 . . . 4 (TopOpen‘ℂfld) = (TopOpen‘ℂfld)
2827addcn 24028 . . . . 5 + ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ×t (TopOpen‘ℂfld)) Cn (TopOpen‘ℂfld))
2928a1i 11 . . . 4 (⊤ → + ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ×t (TopOpen‘ℂfld)) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
3027cnfldtopon 23946 . . . . . . . 8 (TopOpen‘ℂfld) ∈ (TopOn‘ℂ)
3114ssriv 3925 . . . . . . . 8 𝐷 ⊆ ℂ
32 resttopon 22312 . . . . . . . 8 (((TopOpen‘ℂfld) ∈ (TopOn‘ℂ) ∧ 𝐷 ⊆ ℂ) → ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) ∈ (TopOn‘𝐷))
3330, 31, 32mp2an 689 . . . . . . 7 ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) ∈ (TopOn‘𝐷)
3433a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) ∈ (TopOn‘𝐷))
35 absf 15049 . . . . . . . . . . . 12 abs:ℂ⟶ℝ
36 fssres 6640 . . . . . . . . . . . 12 ((abs:ℂ⟶ℝ ∧ 𝐷 ⊆ ℂ) → (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ)
3735, 31, 36mp2an 689 . . . . . . . . . . 11 (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ
3837a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ)
3938feqmptd 6837 . . . . . . . . 9 (⊤ → (abs ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥)))
40 fvres 6793 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐷 → ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥) = (abs‘𝑥))
4140mpteq2ia 5177 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐷 ↦ ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥)) = (𝑥𝐷 ↦ (abs‘𝑥))
4239, 41eqtrdi 2794 . . . . . . . 8 (⊤ → (abs ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ (abs‘𝑥)))
43 ffn 6600 . . . . . . . . . . 11 ((abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ → (abs ↾ 𝐷) Fn 𝐷)
4437, 43ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (abs ↾ 𝐷) Fn 𝐷
4540, 20eqeltrd 2839 . . . . . . . . . . 11 (𝑥𝐷 → ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥) ∈ ℝ+)
4645rgen 3074 . . . . . . . . . 10 𝑥𝐷 ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥) ∈ ℝ+
47 ffnfv 6992 . . . . . . . . . 10 ((abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ+ ↔ ((abs ↾ 𝐷) Fn 𝐷 ∧ ∀𝑥𝐷 ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥) ∈ ℝ+))
4844, 46, 47mpbir2an 708 . . . . . . . . 9 (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ+
49 rpssre 12737 . . . . . . . . . . 11 + ⊆ ℝ
50 ax-resscn 10928 . . . . . . . . . . 11 ℝ ⊆ ℂ
5149, 50sstri 3930 . . . . . . . . . 10 + ⊆ ℂ
52 abscncf 24064 . . . . . . . . . . 11 abs ∈ (ℂ–cn→ℝ)
53 rescncf 24060 . . . . . . . . . . 11 (𝐷 ⊆ ℂ → (abs ∈ (ℂ–cn→ℝ) → (abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ)))
5431, 52, 53mp2 9 . . . . . . . . . 10 (abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ)
55 cncffvrn 24061 . . . . . . . . . 10 ((ℝ+ ⊆ ℂ ∧ (abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ)) → ((abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ+) ↔ (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ+))
5651, 54, 55mp2an 689 . . . . . . . . 9 ((abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ+) ↔ (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ+)
5748, 56mpbir 230 . . . . . . . 8 (abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ+)
5842, 57eqeltrrdi 2848 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (abs‘𝑥)) ∈ (𝐷cn→ℝ+))
59 eqid 2738 . . . . . . . . 9 ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) = ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷)
60 eqid 2738 . . . . . . . . 9 ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+) = ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+)
6127, 59, 60cncfcn 24073 . . . . . . . 8 ((𝐷 ⊆ ℂ ∧ ℝ+ ⊆ ℂ) → (𝐷cn→ℝ+) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+)))
6231, 51, 61mp2an 689 . . . . . . 7 (𝐷cn→ℝ+) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+))
6358, 62eleqtrdi 2849 . . . . . 6 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (abs‘𝑥)) ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+)))
64 ssid 3943 . . . . . . . . . 10 ℂ ⊆ ℂ
65 cncfss 24062 . . . . . . . . . 10 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (ℝ+cn→ℝ) ⊆ (ℝ+cn→ℂ))
6650, 64, 65mp2an 689 . . . . . . . . 9 (ℝ+cn→ℝ) ⊆ (ℝ+cn→ℂ)
67 relogcn 25793 . . . . . . . . 9 (log ↾ ℝ+) ∈ (ℝ+cn→ℝ)
6866, 67sselii 3918 . . . . . . . 8 (log ↾ ℝ+) ∈ (ℝ+cn→ℂ)
6968a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → (log ↾ ℝ+) ∈ (ℝ+cn→ℂ))
7030toponrestid 22070 . . . . . . . . 9 (TopOpen‘ℂfld) = ((TopOpen‘ℂfld) ↾t ℂ)
7127, 60, 70cncfcn 24073 . . . . . . . 8 ((ℝ+ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (ℝ+cn→ℂ) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t+) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
7251, 64, 71mp2an 689 . . . . . . 7 (ℝ+cn→ℂ) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t+) Cn (TopOpen‘ℂfld))
7369, 72eleqtrdi 2849 . . . . . 6 (⊤ → (log ↾ ℝ+) ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ↾t+) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
7434, 63, 73cnmpt11f 22815 . . . . 5 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥))) ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
7527, 59, 70cncfcn 24073 . . . . . 6 ((𝐷 ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝐷cn→ℂ) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
7631, 64, 75mp2an 689 . . . . 5 (𝐷cn→ℂ) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn (TopOpen‘ℂfld))
7774, 76eleqtrrdi 2850 . . . 4 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
7816imcld 14906 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℝ)
7978recnd 11003 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℂ)
8079adantl 482 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑥𝐷) → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℂ)
81 eqidd 2739 . . . . . 6 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))) = (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))))
82 eqidd 2739 . . . . . 6 (⊤ → (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)))
83 oveq2 7283 . . . . . 6 (𝑦 = (ℑ‘(log‘𝑥)) → (i · 𝑦) = (i · (ℑ‘(log‘𝑥))))
8480, 81, 82, 83fmptco 7001 . . . . 5 (⊤ → ((𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) ∘ (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥)))) = (𝑥𝐷 ↦ (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
85 cncfss 24062 . . . . . . . . 9 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝐷cn→ℝ) ⊆ (𝐷cn→ℂ))
8650, 64, 85mp2an 689 . . . . . . . 8 (𝐷cn→ℝ) ⊆ (𝐷cn→ℂ)
874logcnlem5 25801 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))) ∈ (𝐷cn→ℝ)
8886, 87sselii 3918 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))) ∈ (𝐷cn→ℂ)
8988a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
90 ax-icn 10930 . . . . . . 7 i ∈ ℂ
91 eqid 2738 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦))
9291mulc1cncf 24068 . . . . . . 7 (i ∈ ℂ → (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) ∈ (ℂ–cn→ℂ))
9390, 92mp1i 13 . . . . . 6 (⊤ → (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) ∈ (ℂ–cn→ℂ))
9489, 93cncfco 24070 . . . . 5 (⊤ → ((𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) ∘ (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥)))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
9584, 94eqeltrrd 2840 . . . 4 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
9627, 29, 77, 95cncfmpt2f 24078 . . 3 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥))))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
9796mptru 1546 . 2 (𝑥𝐷 ↦ (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥))))) ∈ (𝐷cn→ℂ)
9826, 97eqeltri 2835 1 (log ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℂ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205   = wceq 1539  wtru 1540  wcel 2106  wne 2943  wral 3064  cdif 3884  wss 3887  {csn 4561  cmpt 5157  ran crn 5590  cres 5591  ccom 5593   Fn wfn 6428  wf 6429  1-1-ontowf1o 6432  cfv 6433  (class class class)co 7275  cc 10869  cr 10870  0cc0 10871  ici 10873   + caddc 10874   · cmul 10876  -∞cmnf 11007  +crp 12730  (,]cioc 13080  cre 14808  cim 14809  abscabs 14945  t crest 17131  TopOpenctopn 17132  fldccnfld 20597  TopOnctopon 22059   Cn ccn 22375   ×t ctx 22711  cnccncf 24039  logclog 25710
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-inf2 9399  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948  ax-pre-sup 10949  ax-addf 10950  ax-mulf 10951
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-rmo 3071  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-tp 4566  df-op 4568  df-uni 4840  df-int 4880  df-iun 4926  df-iin 4927  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-se 5545  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-isom 6442  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-of 7533  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-supp 7978  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-1o 8297  df-2o 8298  df-er 8498  df-map 8617  df-pm 8618  df-ixp 8686  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-fin 8737  df-fsupp 9129  df-fi 9170  df-sup 9201  df-inf 9202  df-oi 9269  df-card 9697  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-div 11633  df-nn 11974  df-2 12036  df-3 12037  df-4 12038  df-5 12039  df-6 12040  df-7 12041  df-8 12042  df-9 12043  df-n0 12234  df-z 12320  df-dec 12438  df-uz 12583  df-q 12689  df-rp 12731  df-xneg 12848  df-xadd 12849  df-xmul 12850  df-ioo 13083  df-ioc 13084  df-ico 13085  df-icc 13086  df-fz 13240  df-fzo 13383  df-fl 13512  df-mod 13590  df-seq 13722  df-exp 13783  df-fac 13988  df-bc 14017  df-hash 14045  df-shft 14778  df-cj 14810  df-re 14811  df-im 14812  df-sqrt 14946  df-abs 14947  df-limsup 15180  df-clim 15197  df-rlim 15198  df-sum 15398  df-ef 15777  df-sin 15779  df-cos 15780  df-tan 15781  df-pi 15782  df-struct 16848  df-sets 16865  df-slot 16883  df-ndx 16895  df-base 16913  df-ress 16942  df-plusg 16975  df-mulr 16976  df-starv 16977  df-sca 16978  df-vsca 16979  df-ip 16980  df-tset 16981  df-ple 16982  df-ds 16984  df-unif 16985  df-hom 16986  df-cco 16987  df-rest 17133  df-topn 17134  df-0g 17152  df-gsum 17153  df-topgen 17154  df-pt 17155  df-prds 17158  df-xrs 17213  df-qtop 17218  df-imas 17219  df-xps 17221  df-mre 17295  df-mrc 17296  df-acs 17298  df-mgm 18326  df-sgrp 18375  df-mnd 18386  df-submnd 18431  df-mulg 18701  df-cntz 18923  df-cmn 19388  df-psmet 20589  df-xmet 20590  df-met 20591  df-bl 20592  df-mopn 20593  df-fbas 20594  df-fg 20595  df-cnfld 20598  df-top 22043  df-topon 22060  df-topsp 22082  df-bases 22096  df-cld 22170  df-ntr 22171  df-cls 22172  df-nei 22249  df-lp 22287  df-perf 22288  df-cn 22378  df-cnp 22379  df-haus 22466  df-cmp 22538  df-tx 22713  df-hmeo 22906  df-fil 22997  df-fm 23089  df-flim 23090  df-flf 23091  df-xms 23473  df-ms 23474  df-tms 23475  df-cncf 24041  df-limc 25030  df-dv 25031  df-log 25712
This theorem is referenced by:  dvlog  25806  efopnlem2  25812  dvcncxp1  25896  cxpcn  25898  lgamgulmlem2  26179  lgamcvg2  26204  areacirclem4  35868
  Copyright terms: Public domain W3C validator