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

Theorem logcn 25489
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 25407 . . . . . . 7 log:(ℂ ∖ {0})–1-1-onto→ran log
2 f1of 6639 . . . . . . 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 25484 . . . . . 6 𝐷 ⊆ (ℂ ∖ {0})
6 fssres 6563 . . . . . 6 ((log:(ℂ ∖ {0})⟶ran log ∧ 𝐷 ⊆ (ℂ ∖ {0})) → (log ↾ 𝐷):𝐷⟶ran log)
73, 5, 6mp2an 692 . . . . 5 (log ↾ 𝐷):𝐷⟶ran log
8 ffn 6523 . . . . 5 ((log ↾ 𝐷):𝐷⟶ran log → (log ↾ 𝐷) Fn 𝐷)
97, 8ax-mp 5 . . . 4 (log ↾ 𝐷) Fn 𝐷
10 dffn5 6749 . . . 4 ((log ↾ 𝐷) Fn 𝐷 ↔ (log ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ 𝐷)‘𝑥)))
119, 10mpbi 233 . . 3 (log ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ 𝐷)‘𝑥))
12 fvres 6714 . . . . 5 (𝑥𝐷 → ((log ↾ 𝐷)‘𝑥) = (log‘𝑥))
134ellogdm 25481 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ+)))
1413simplbi 501 . . . . . . 7 (𝑥𝐷𝑥 ∈ ℂ)
154logdmn0 25482 . . . . . . 7 (𝑥𝐷𝑥 ≠ 0)
1614, 15logcld 25413 . . . . . 6 (𝑥𝐷 → (log‘𝑥) ∈ ℂ)
1716replimd 14725 . . . . 5 (𝑥𝐷 → (log‘𝑥) = ((ℜ‘(log‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
18 relog 25439 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ≠ 0) → (ℜ‘(log‘𝑥)) = (log‘(abs‘𝑥)))
1914, 15, 18syl2anc 587 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → (ℜ‘(log‘𝑥)) = (log‘(abs‘𝑥)))
2014, 15absrpcld 14977 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → (abs‘𝑥) ∈ ℝ+)
2120fvresd 6715 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → ((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) = (log‘(abs‘𝑥)))
2219, 21eqtr4d 2774 . . . . . 6 (𝑥𝐷 → (ℜ‘(log‘𝑥)) = ((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)))
2322oveq1d 7206 . . . . 5 (𝑥𝐷 → ((ℜ‘(log‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))) = (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
2412, 17, 233eqtrd 2775 . . . 4 (𝑥𝐷 → ((log ↾ 𝐷)‘𝑥) = (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
2524mpteq2ia 5131 . . 3 (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ 𝐷)‘𝑥)) = (𝑥𝐷 ↦ (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
2611, 25eqtri 2759 . 2 (log ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
27 eqid 2736 . . . 4 (TopOpen‘ℂfld) = (TopOpen‘ℂfld)
2827addcn 23716 . . . . 5 + ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ×t (TopOpen‘ℂfld)) Cn (TopOpen‘ℂfld))
2928a1i 11 . . . 4 (⊤ → + ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ×t (TopOpen‘ℂfld)) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
3027cnfldtopon 23634 . . . . . . . 8 (TopOpen‘ℂfld) ∈ (TopOn‘ℂ)
3114ssriv 3891 . . . . . . . 8 𝐷 ⊆ ℂ
32 resttopon 22012 . . . . . . . 8 (((TopOpen‘ℂfld) ∈ (TopOn‘ℂ) ∧ 𝐷 ⊆ ℂ) → ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) ∈ (TopOn‘𝐷))
3330, 31, 32mp2an 692 . . . . . . 7 ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) ∈ (TopOn‘𝐷)
3433a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) ∈ (TopOn‘𝐷))
35 absf 14866 . . . . . . . . . . . 12 abs:ℂ⟶ℝ
36 fssres 6563 . . . . . . . . . . . 12 ((abs:ℂ⟶ℝ ∧ 𝐷 ⊆ ℂ) → (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ)
3735, 31, 36mp2an 692 . . . . . . . . . . 11 (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ
3837a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ)
3938feqmptd 6758 . . . . . . . . 9 (⊤ → (abs ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥)))
40 fvres 6714 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐷 → ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥) = (abs‘𝑥))
4140mpteq2ia 5131 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐷 ↦ ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥)) = (𝑥𝐷 ↦ (abs‘𝑥))
4239, 41eqtrdi 2787 . . . . . . . 8 (⊤ → (abs ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ (abs‘𝑥)))
43 ffn 6523 . . . . . . . . . . 11 ((abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ → (abs ↾ 𝐷) Fn 𝐷)
4437, 43ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (abs ↾ 𝐷) Fn 𝐷
4540, 20eqeltrd 2831 . . . . . . . . . . 11 (𝑥𝐷 → ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥) ∈ ℝ+)
4645rgen 3061 . . . . . . . . . 10 𝑥𝐷 ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥) ∈ ℝ+
47 ffnfv 6913 . . . . . . . . . 10 ((abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ+ ↔ ((abs ↾ 𝐷) Fn 𝐷 ∧ ∀𝑥𝐷 ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥) ∈ ℝ+))
4844, 46, 47mpbir2an 711 . . . . . . . . 9 (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ+
49 rpssre 12558 . . . . . . . . . . 11 + ⊆ ℝ
50 ax-resscn 10751 . . . . . . . . . . 11 ℝ ⊆ ℂ
5149, 50sstri 3896 . . . . . . . . . 10 + ⊆ ℂ
52 abscncf 23752 . . . . . . . . . . 11 abs ∈ (ℂ–cn→ℝ)
53 rescncf 23748 . . . . . . . . . . 11 (𝐷 ⊆ ℂ → (abs ∈ (ℂ–cn→ℝ) → (abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ)))
5431, 52, 53mp2 9 . . . . . . . . . 10 (abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ)
55 cncffvrn 23749 . . . . . . . . . 10 ((ℝ+ ⊆ ℂ ∧ (abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ)) → ((abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ+) ↔ (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ+))
5651, 54, 55mp2an 692 . . . . . . . . 9 ((abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ+) ↔ (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ+)
5748, 56mpbir 234 . . . . . . . 8 (abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ+)
5842, 57eqeltrrdi 2840 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (abs‘𝑥)) ∈ (𝐷cn→ℝ+))
59 eqid 2736 . . . . . . . . 9 ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) = ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷)
60 eqid 2736 . . . . . . . . 9 ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+) = ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+)
6127, 59, 60cncfcn 23761 . . . . . . . 8 ((𝐷 ⊆ ℂ ∧ ℝ+ ⊆ ℂ) → (𝐷cn→ℝ+) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+)))
6231, 51, 61mp2an 692 . . . . . . 7 (𝐷cn→ℝ+) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+))
6358, 62eleqtrdi 2841 . . . . . 6 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (abs‘𝑥)) ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+)))
64 ssid 3909 . . . . . . . . . 10 ℂ ⊆ ℂ
65 cncfss 23750 . . . . . . . . . 10 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (ℝ+cn→ℝ) ⊆ (ℝ+cn→ℂ))
6650, 64, 65mp2an 692 . . . . . . . . 9 (ℝ+cn→ℝ) ⊆ (ℝ+cn→ℂ)
67 relogcn 25480 . . . . . . . . 9 (log ↾ ℝ+) ∈ (ℝ+cn→ℝ)
6866, 67sselii 3884 . . . . . . . 8 (log ↾ ℝ+) ∈ (ℝ+cn→ℂ)
6968a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → (log ↾ ℝ+) ∈ (ℝ+cn→ℂ))
7030toponrestid 21772 . . . . . . . . 9 (TopOpen‘ℂfld) = ((TopOpen‘ℂfld) ↾t ℂ)
7127, 60, 70cncfcn 23761 . . . . . . . 8 ((ℝ+ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (ℝ+cn→ℂ) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t+) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
7251, 64, 71mp2an 692 . . . . . . 7 (ℝ+cn→ℂ) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t+) Cn (TopOpen‘ℂfld))
7369, 72eleqtrdi 2841 . . . . . 6 (⊤ → (log ↾ ℝ+) ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ↾t+) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
7434, 63, 73cnmpt11f 22515 . . . . 5 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥))) ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
7527, 59, 70cncfcn 23761 . . . . . 6 ((𝐷 ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝐷cn→ℂ) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
7631, 64, 75mp2an 692 . . . . 5 (𝐷cn→ℂ) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn (TopOpen‘ℂfld))
7774, 76eleqtrrdi 2842 . . . 4 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
7816imcld 14723 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℝ)
7978recnd 10826 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℂ)
8079adantl 485 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑥𝐷) → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℂ)
81 eqidd 2737 . . . . . 6 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))) = (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))))
82 eqidd 2737 . . . . . 6 (⊤ → (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)))
83 oveq2 7199 . . . . . 6 (𝑦 = (ℑ‘(log‘𝑥)) → (i · 𝑦) = (i · (ℑ‘(log‘𝑥))))
8480, 81, 82, 83fmptco 6922 . . . . 5 (⊤ → ((𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) ∘ (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥)))) = (𝑥𝐷 ↦ (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
85 cncfss 23750 . . . . . . . . 9 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝐷cn→ℝ) ⊆ (𝐷cn→ℂ))
8650, 64, 85mp2an 692 . . . . . . . 8 (𝐷cn→ℝ) ⊆ (𝐷cn→ℂ)
874logcnlem5 25488 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))) ∈ (𝐷cn→ℝ)
8886, 87sselii 3884 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))) ∈ (𝐷cn→ℂ)
8988a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
90 ax-icn 10753 . . . . . . 7 i ∈ ℂ
91 eqid 2736 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦))
9291mulc1cncf 23756 . . . . . . 7 (i ∈ ℂ → (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) ∈ (ℂ–cn→ℂ))
9390, 92mp1i 13 . . . . . 6 (⊤ → (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) ∈ (ℂ–cn→ℂ))
9489, 93cncfco 23758 . . . . 5 (⊤ → ((𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) ∘ (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥)))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
9584, 94eqeltrrd 2832 . . . 4 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
9627, 29, 77, 95cncfmpt2f 23766 . . 3 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥))))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
9796mptru 1550 . 2 (𝑥𝐷 ↦ (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥))))) ∈ (𝐷cn→ℂ)
9826, 97eqeltri 2827 1 (log ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℂ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209   = wceq 1543  wtru 1544  wcel 2112  wne 2932  wral 3051  cdif 3850  wss 3853  {csn 4527  cmpt 5120  ran crn 5537  cres 5538  ccom 5540   Fn wfn 6353  wf 6354  1-1-ontowf1o 6357  cfv 6358  (class class class)co 7191  cc 10692  cr 10693  0cc0 10694  ici 10696   + caddc 10697   · cmul 10699  -∞cmnf 10830  +crp 12551  (,]cioc 12901  cre 14625  cim 14626  abscabs 14762  t crest 16879  TopOpenctopn 16880  fldccnfld 20317  TopOnctopon 21761   Cn ccn 22075   ×t ctx 22411  cnccncf 23727  logclog 25397
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2018  ax-8 2114  ax-9 2122  ax-10 2143  ax-11 2160  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5164  ax-sep 5177  ax-nul 5184  ax-pow 5243  ax-pr 5307  ax-un 7501  ax-inf2 9234  ax-cnex 10750  ax-resscn 10751  ax-1cn 10752  ax-icn 10753  ax-addcl 10754  ax-addrcl 10755  ax-mulcl 10756  ax-mulrcl 10757  ax-mulcom 10758  ax-addass 10759  ax-mulass 10760  ax-distr 10761  ax-i2m1 10762  ax-1ne0 10763  ax-1rid 10764  ax-rnegex 10765  ax-rrecex 10766  ax-cnre 10767  ax-pre-lttri 10768  ax-pre-lttrn 10769  ax-pre-ltadd 10770  ax-pre-mulgt0 10771  ax-pre-sup 10772  ax-addf 10773  ax-mulf 10774
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2073  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2809  df-nfc 2879  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3056  df-rex 3057  df-reu 3058  df-rmo 3059  df-rab 3060  df-v 3400  df-sbc 3684  df-csb 3799  df-dif 3856  df-un 3858  df-in 3860  df-ss 3870  df-pss 3872  df-nul 4224  df-if 4426  df-pw 4501  df-sn 4528  df-pr 4530  df-tp 4532  df-op 4534  df-uni 4806  df-int 4846  df-iun 4892  df-iin 4893  df-br 5040  df-opab 5102  df-mpt 5121  df-tr 5147  df-id 5440  df-eprel 5445  df-po 5453  df-so 5454  df-fr 5494  df-se 5495  df-we 5496  df-xp 5542  df-rel 5543  df-cnv 5544  df-co 5545  df-dm 5546  df-rn 5547  df-res 5548  df-ima 5549  df-pred 6140  df-ord 6194  df-on 6195  df-lim 6196  df-suc 6197  df-iota 6316  df-fun 6360  df-fn 6361  df-f 6362  df-f1 6363  df-fo 6364  df-f1o 6365  df-fv 6366  df-isom 6367  df-riota 7148  df-ov 7194  df-oprab 7195  df-mpo 7196  df-of 7447  df-om 7623  df-1st 7739  df-2nd 7740  df-supp 7882  df-wrecs 8025  df-recs 8086  df-rdg 8124  df-1o 8180  df-2o 8181  df-er 8369  df-map 8488  df-pm 8489  df-ixp 8557  df-en 8605  df-dom 8606  df-sdom 8607  df-fin 8608  df-fsupp 8964  df-fi 9005  df-sup 9036  df-inf 9037  df-oi 9104  df-card 9520  df-pnf 10834  df-mnf 10835  df-xr 10836  df-ltxr 10837  df-le 10838  df-sub 11029  df-neg 11030  df-div 11455  df-nn 11796  df-2 11858  df-3 11859  df-4 11860  df-5 11861  df-6 11862  df-7 11863  df-8 11864  df-9 11865  df-n0 12056  df-z 12142  df-dec 12259  df-uz 12404  df-q 12510  df-rp 12552  df-xneg 12669  df-xadd 12670  df-xmul 12671  df-ioo 12904  df-ioc 12905  df-ico 12906  df-icc 12907  df-fz 13061  df-fzo 13204  df-fl 13332  df-mod 13408  df-seq 13540  df-exp 13601  df-fac 13805  df-bc 13834  df-hash 13862  df-shft 14595  df-cj 14627  df-re 14628  df-im 14629  df-sqrt 14763  df-abs 14764  df-limsup 14997  df-clim 15014  df-rlim 15015  df-sum 15215  df-ef 15592  df-sin 15594  df-cos 15595  df-tan 15596  df-pi 15597  df-struct 16668  df-ndx 16669  df-slot 16670  df-base 16672  df-sets 16673  df-ress 16674  df-plusg 16762  df-mulr 16763  df-starv 16764  df-sca 16765  df-vsca 16766  df-ip 16767  df-tset 16768  df-ple 16769  df-ds 16771  df-unif 16772  df-hom 16773  df-cco 16774  df-rest 16881  df-topn 16882  df-0g 16900  df-gsum 16901  df-topgen 16902  df-pt 16903  df-prds 16906  df-xrs 16961  df-qtop 16966  df-imas 16967  df-xps 16969  df-mre 17043  df-mrc 17044  df-acs 17046  df-mgm 18068  df-sgrp 18117  df-mnd 18128  df-submnd 18173  df-mulg 18443  df-cntz 18665  df-cmn 19126  df-psmet 20309  df-xmet 20310  df-met 20311  df-bl 20312  df-mopn 20313  df-fbas 20314  df-fg 20315  df-cnfld 20318  df-top 21745  df-topon 21762  df-topsp 21784  df-bases 21797  df-cld 21870  df-ntr 21871  df-cls 21872  df-nei 21949  df-lp 21987  df-perf 21988  df-cn 22078  df-cnp 22079  df-haus 22166  df-cmp 22238  df-tx 22413  df-hmeo 22606  df-fil 22697  df-fm 22789  df-flim 22790  df-flf 22791  df-xms 23172  df-ms 23173  df-tms 23174  df-cncf 23729  df-limc 24717  df-dv 24718  df-log 25399
This theorem is referenced by:  dvlog  25493  efopnlem2  25499  dvcncxp1  25583  cxpcn  25585  lgamgulmlem2  25866  lgamcvg2  25891  areacirclem4  35554
  Copyright terms: Public domain W3C validator