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

Theorem logcn 25230
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 25148 . . . . . . 7 log:(ℂ ∖ {0})–1-1-onto→ran log
2 f1of 6615 . . . . . . 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 25225 . . . . . 6 𝐷 ⊆ (ℂ ∖ {0})
6 fssres 6544 . . . . . 6 ((log:(ℂ ∖ {0})⟶ran log ∧ 𝐷 ⊆ (ℂ ∖ {0})) → (log ↾ 𝐷):𝐷⟶ran log)
73, 5, 6mp2an 690 . . . . 5 (log ↾ 𝐷):𝐷⟶ran log
8 ffn 6514 . . . . 5 ((log ↾ 𝐷):𝐷⟶ran log → (log ↾ 𝐷) Fn 𝐷)
97, 8ax-mp 5 . . . 4 (log ↾ 𝐷) Fn 𝐷
10 dffn5 6724 . . . 4 ((log ↾ 𝐷) Fn 𝐷 ↔ (log ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ 𝐷)‘𝑥)))
119, 10mpbi 232 . . 3 (log ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ 𝐷)‘𝑥))
12 fvres 6689 . . . . 5 (𝑥𝐷 → ((log ↾ 𝐷)‘𝑥) = (log‘𝑥))
134ellogdm 25222 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ+)))
1413simplbi 500 . . . . . . 7 (𝑥𝐷𝑥 ∈ ℂ)
154logdmn0 25223 . . . . . . 7 (𝑥𝐷𝑥 ≠ 0)
1614, 15logcld 25154 . . . . . 6 (𝑥𝐷 → (log‘𝑥) ∈ ℂ)
1716replimd 14556 . . . . 5 (𝑥𝐷 → (log‘𝑥) = ((ℜ‘(log‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
18 relog 25180 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ≠ 0) → (ℜ‘(log‘𝑥)) = (log‘(abs‘𝑥)))
1914, 15, 18syl2anc 586 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → (ℜ‘(log‘𝑥)) = (log‘(abs‘𝑥)))
2014, 15absrpcld 14808 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → (abs‘𝑥) ∈ ℝ+)
2120fvresd 6690 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → ((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) = (log‘(abs‘𝑥)))
2219, 21eqtr4d 2859 . . . . . 6 (𝑥𝐷 → (ℜ‘(log‘𝑥)) = ((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)))
2322oveq1d 7171 . . . . 5 (𝑥𝐷 → ((ℜ‘(log‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))) = (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
2412, 17, 233eqtrd 2860 . . . 4 (𝑥𝐷 → ((log ↾ 𝐷)‘𝑥) = (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
2524mpteq2ia 5157 . . 3 (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ 𝐷)‘𝑥)) = (𝑥𝐷 ↦ (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
2611, 25eqtri 2844 . 2 (log ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
27 eqid 2821 . . . 4 (TopOpen‘ℂfld) = (TopOpen‘ℂfld)
2827addcn 23473 . . . . 5 + ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ×t (TopOpen‘ℂfld)) Cn (TopOpen‘ℂfld))
2928a1i 11 . . . 4 (⊤ → + ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ×t (TopOpen‘ℂfld)) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
3027cnfldtopon 23391 . . . . . . . 8 (TopOpen‘ℂfld) ∈ (TopOn‘ℂ)
3114ssriv 3971 . . . . . . . 8 𝐷 ⊆ ℂ
32 resttopon 21769 . . . . . . . 8 (((TopOpen‘ℂfld) ∈ (TopOn‘ℂ) ∧ 𝐷 ⊆ ℂ) → ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) ∈ (TopOn‘𝐷))
3330, 31, 32mp2an 690 . . . . . . 7 ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) ∈ (TopOn‘𝐷)
3433a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) ∈ (TopOn‘𝐷))
35 absf 14697 . . . . . . . . . . . 12 abs:ℂ⟶ℝ
36 fssres 6544 . . . . . . . . . . . 12 ((abs:ℂ⟶ℝ ∧ 𝐷 ⊆ ℂ) → (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ)
3735, 31, 36mp2an 690 . . . . . . . . . . 11 (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ
3837a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ)
3938feqmptd 6733 . . . . . . . . 9 (⊤ → (abs ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥)))
40 fvres 6689 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐷 → ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥) = (abs‘𝑥))
4140mpteq2ia 5157 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐷 ↦ ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥)) = (𝑥𝐷 ↦ (abs‘𝑥))
4239, 41syl6eq 2872 . . . . . . . 8 (⊤ → (abs ↾ 𝐷) = (𝑥𝐷 ↦ (abs‘𝑥)))
43 ffn 6514 . . . . . . . . . . 11 ((abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ → (abs ↾ 𝐷) Fn 𝐷)
4437, 43ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (abs ↾ 𝐷) Fn 𝐷
4540, 20eqeltrd 2913 . . . . . . . . . . 11 (𝑥𝐷 → ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥) ∈ ℝ+)
4645rgen 3148 . . . . . . . . . 10 𝑥𝐷 ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥) ∈ ℝ+
47 ffnfv 6882 . . . . . . . . . 10 ((abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ+ ↔ ((abs ↾ 𝐷) Fn 𝐷 ∧ ∀𝑥𝐷 ((abs ↾ 𝐷)‘𝑥) ∈ ℝ+))
4844, 46, 47mpbir2an 709 . . . . . . . . 9 (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ+
49 rpssre 12397 . . . . . . . . . . 11 + ⊆ ℝ
50 ax-resscn 10594 . . . . . . . . . . 11 ℝ ⊆ ℂ
5149, 50sstri 3976 . . . . . . . . . 10 + ⊆ ℂ
52 abscncf 23509 . . . . . . . . . . 11 abs ∈ (ℂ–cn→ℝ)
53 rescncf 23505 . . . . . . . . . . 11 (𝐷 ⊆ ℂ → (abs ∈ (ℂ–cn→ℝ) → (abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ)))
5431, 52, 53mp2 9 . . . . . . . . . 10 (abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ)
55 cncffvrn 23506 . . . . . . . . . 10 ((ℝ+ ⊆ ℂ ∧ (abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ)) → ((abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ+) ↔ (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ+))
5651, 54, 55mp2an 690 . . . . . . . . 9 ((abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ+) ↔ (abs ↾ 𝐷):𝐷⟶ℝ+)
5748, 56mpbir 233 . . . . . . . 8 (abs ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℝ+)
5842, 57eqeltrrdi 2922 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (abs‘𝑥)) ∈ (𝐷cn→ℝ+))
59 eqid 2821 . . . . . . . . 9 ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) = ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷)
60 eqid 2821 . . . . . . . . 9 ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+) = ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+)
6127, 59, 60cncfcn 23517 . . . . . . . 8 ((𝐷 ⊆ ℂ ∧ ℝ+ ⊆ ℂ) → (𝐷cn→ℝ+) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+)))
6231, 51, 61mp2an 690 . . . . . . 7 (𝐷cn→ℝ+) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+))
6358, 62eleqtrdi 2923 . . . . . 6 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (abs‘𝑥)) ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn ((TopOpen‘ℂfld) ↾t+)))
64 ssid 3989 . . . . . . . . . 10 ℂ ⊆ ℂ
65 cncfss 23507 . . . . . . . . . 10 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (ℝ+cn→ℝ) ⊆ (ℝ+cn→ℂ))
6650, 64, 65mp2an 690 . . . . . . . . 9 (ℝ+cn→ℝ) ⊆ (ℝ+cn→ℂ)
67 relogcn 25221 . . . . . . . . 9 (log ↾ ℝ+) ∈ (ℝ+cn→ℝ)
6866, 67sselii 3964 . . . . . . . 8 (log ↾ ℝ+) ∈ (ℝ+cn→ℂ)
6968a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → (log ↾ ℝ+) ∈ (ℝ+cn→ℂ))
7030toponrestid 21529 . . . . . . . . 9 (TopOpen‘ℂfld) = ((TopOpen‘ℂfld) ↾t ℂ)
7127, 60, 70cncfcn 23517 . . . . . . . 8 ((ℝ+ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (ℝ+cn→ℂ) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t+) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
7251, 64, 71mp2an 690 . . . . . . 7 (ℝ+cn→ℂ) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t+) Cn (TopOpen‘ℂfld))
7369, 72eleqtrdi 2923 . . . . . 6 (⊤ → (log ↾ ℝ+) ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ↾t+) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
7434, 63, 73cnmpt11f 22272 . . . . 5 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥))) ∈ (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
7527, 59, 70cncfcn 23517 . . . . . 6 ((𝐷 ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝐷cn→ℂ) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn (TopOpen‘ℂfld)))
7631, 64, 75mp2an 690 . . . . 5 (𝐷cn→ℂ) = (((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝐷) Cn (TopOpen‘ℂfld))
7774, 76eleqtrrdi 2924 . . . 4 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ ((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
7816imcld 14554 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℝ)
7978recnd 10669 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℂ)
8079adantl 484 . . . . . 6 ((⊤ ∧ 𝑥𝐷) → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℂ)
81 eqidd 2822 . . . . . 6 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))) = (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))))
82 eqidd 2822 . . . . . 6 (⊤ → (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)))
83 oveq2 7164 . . . . . 6 (𝑦 = (ℑ‘(log‘𝑥)) → (i · 𝑦) = (i · (ℑ‘(log‘𝑥))))
8480, 81, 82, 83fmptco 6891 . . . . 5 (⊤ → ((𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) ∘ (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥)))) = (𝑥𝐷 ↦ (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))))
85 cncfss 23507 . . . . . . . . 9 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝐷cn→ℝ) ⊆ (𝐷cn→ℂ))
8650, 64, 85mp2an 690 . . . . . . . 8 (𝐷cn→ℝ) ⊆ (𝐷cn→ℂ)
874logcnlem5 25229 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))) ∈ (𝐷cn→ℝ)
8886, 87sselii 3964 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))) ∈ (𝐷cn→ℂ)
8988a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
90 ax-icn 10596 . . . . . . 7 i ∈ ℂ
91 eqid 2821 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦))
9291mulc1cncf 23513 . . . . . . 7 (i ∈ ℂ → (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) ∈ (ℂ–cn→ℂ))
9390, 92mp1i 13 . . . . . 6 (⊤ → (𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) ∈ (ℂ–cn→ℂ))
9489, 93cncfco 23515 . . . . 5 (⊤ → ((𝑦 ∈ ℂ ↦ (i · 𝑦)) ∘ (𝑥𝐷 ↦ (ℑ‘(log‘𝑥)))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
9584, 94eqeltrrd 2914 . . . 4 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (i · (ℑ‘(log‘𝑥)))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
9627, 29, 77, 95cncfmpt2f 23522 . . 3 (⊤ → (𝑥𝐷 ↦ (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥))))) ∈ (𝐷cn→ℂ))
9796mptru 1544 . 2 (𝑥𝐷 ↦ (((log ↾ ℝ+)‘(abs‘𝑥)) + (i · (ℑ‘(log‘𝑥))))) ∈ (𝐷cn→ℂ)
9826, 97eqeltri 2909 1 (log ↾ 𝐷) ∈ (𝐷cn→ℂ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 208   = wceq 1537  wtru 1538  wcel 2114  wne 3016  wral 3138  cdif 3933  wss 3936  {csn 4567  cmpt 5146  ran crn 5556  cres 5557  ccom 5559   Fn wfn 6350  wf 6351  1-1-ontowf1o 6354  cfv 6355  (class class class)co 7156  cc 10535  cr 10536  0cc0 10537  ici 10539   + caddc 10540   · cmul 10542  -∞cmnf 10673  +crp 12390  (,]cioc 12740  cre 14456  cim 14457  abscabs 14593  t crest 16694  TopOpenctopn 16695  fldccnfld 20545  TopOnctopon 21518   Cn ccn 21832   ×t ctx 22168  cnccncf 23484  logclog 25138
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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2793  ax-rep 5190  ax-sep 5203  ax-nul 5210  ax-pow 5266  ax-pr 5330  ax-un 7461  ax-inf2 9104  ax-cnex 10593  ax-resscn 10594  ax-1cn 10595  ax-icn 10596  ax-addcl 10597  ax-addrcl 10598  ax-mulcl 10599  ax-mulrcl 10600  ax-mulcom 10601  ax-addass 10602  ax-mulass 10603  ax-distr 10604  ax-i2m1 10605  ax-1ne0 10606  ax-1rid 10607  ax-rnegex 10608  ax-rrecex 10609  ax-cnre 10610  ax-pre-lttri 10611  ax-pre-lttrn 10612  ax-pre-ltadd 10613  ax-pre-mulgt0 10614  ax-pre-sup 10615  ax-addf 10616  ax-mulf 10617
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2654  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3773  df-csb 3884  df-dif 3939  df-un 3941  df-in 3943  df-ss 3952  df-pss 3954  df-nul 4292  df-if 4468  df-pw 4541  df-sn 4568  df-pr 4570  df-tp 4572  df-op 4574  df-uni 4839  df-int 4877  df-iun 4921  df-iin 4922  df-br 5067  df-opab 5129  df-mpt 5147  df-tr 5173  df-id 5460  df-eprel 5465  df-po 5474  df-so 5475  df-fr 5514  df-se 5515  df-we 5516  df-xp 5561  df-rel 5562  df-cnv 5563  df-co 5564  df-dm 5565  df-rn 5566  df-res 5567  df-ima 5568  df-pred 6148  df-ord 6194  df-on 6195  df-lim 6196  df-suc 6197  df-iota 6314  df-fun 6357  df-fn 6358  df-f 6359  df-f1 6360  df-fo 6361  df-f1o 6362  df-fv 6363  df-isom 6364  df-riota 7114  df-ov 7159  df-oprab 7160  df-mpo 7161  df-of 7409  df-om 7581  df-1st 7689  df-2nd 7690  df-supp 7831  df-wrecs 7947  df-recs 8008  df-rdg 8046  df-1o 8102  df-2o 8103  df-oadd 8106  df-er 8289  df-map 8408  df-pm 8409  df-ixp 8462  df-en 8510  df-dom 8511  df-sdom 8512  df-fin 8513  df-fsupp 8834  df-fi 8875  df-sup 8906  df-inf 8907  df-oi 8974  df-card 9368  df-pnf 10677  df-mnf 10678  df-xr 10679  df-ltxr 10680  df-le 10681  df-sub 10872  df-neg 10873  df-div 11298  df-nn 11639  df-2 11701  df-3 11702  df-4 11703  df-5 11704  df-6 11705  df-7 11706  df-8 11707  df-9 11708  df-n0 11899  df-z 11983  df-dec 12100  df-uz 12245  df-q 12350  df-rp 12391  df-xneg 12508  df-xadd 12509  df-xmul 12510  df-ioo 12743  df-ioc 12744  df-ico 12745  df-icc 12746  df-fz 12894  df-fzo 13035  df-fl 13163  df-mod 13239  df-seq 13371  df-exp 13431  df-fac 13635  df-bc 13664  df-hash 13692  df-shft 14426  df-cj 14458  df-re 14459  df-im 14460  df-sqrt 14594  df-abs 14595  df-limsup 14828  df-clim 14845  df-rlim 14846  df-sum 15043  df-ef 15421  df-sin 15423  df-cos 15424  df-tan 15425  df-pi 15426  df-struct 16485  df-ndx 16486  df-slot 16487  df-base 16489  df-sets 16490  df-ress 16491  df-plusg 16578  df-mulr 16579  df-starv 16580  df-sca 16581  df-vsca 16582  df-ip 16583  df-tset 16584  df-ple 16585  df-ds 16587  df-unif 16588  df-hom 16589  df-cco 16590  df-rest 16696  df-topn 16697  df-0g 16715  df-gsum 16716  df-topgen 16717  df-pt 16718  df-prds 16721  df-xrs 16775  df-qtop 16780  df-imas 16781  df-xps 16783  df-mre 16857  df-mrc 16858  df-acs 16860  df-mgm 17852  df-sgrp 17901  df-mnd 17912  df-submnd 17957  df-mulg 18225  df-cntz 18447  df-cmn 18908  df-psmet 20537  df-xmet 20538  df-met 20539  df-bl 20540  df-mopn 20541  df-fbas 20542  df-fg 20543  df-cnfld 20546  df-top 21502  df-topon 21519  df-topsp 21541  df-bases 21554  df-cld 21627  df-ntr 21628  df-cls 21629  df-nei 21706  df-lp 21744  df-perf 21745  df-cn 21835  df-cnp 21836  df-haus 21923  df-cmp 21995  df-tx 22170  df-hmeo 22363  df-fil 22454  df-fm 22546  df-flim 22547  df-flf 22548  df-xms 22930  df-ms 22931  df-tms 22932  df-cncf 23486  df-limc 24464  df-dv 24465  df-log 25140
This theorem is referenced by:  dvlog  25234  efopnlem2  25240  dvcncxp1  25324  cxpcn  25326  lgamgulmlem2  25607  lgamcvg2  25632  areacirclem4  35000
  Copyright terms: Public domain W3C validator