Theorem logdifbnd 26971

Description: Bound on the difference of logs. (Contributed by Mario Carneiro, 23-May-2016.)

Assertion

Ref	Expression
logdifbnd	⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → ((log‘(𝐴 + 1)) − (log‘𝐴)) ≤ (1 / 𝐴))

Proof of Theorem logdifbnd

Step	Hyp	Ref	Expression
1		rpcn 12944	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → 𝐴 ∈ ℂ)
2		1cnd 11130	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → 1 ∈ ℂ)
3		rpne0 12950	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → 𝐴 ≠ 0)
4	1, 2, 1, 3	divdird 11960	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → ((𝐴 + 1) / 𝐴) = ((𝐴 / 𝐴) + (1 / 𝐴)))
5	1, 3	dividd 11920	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (𝐴 / 𝐴) = 1)
6	5	oveq1d 7375	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → ((𝐴 / 𝐴) + (1 / 𝐴)) = (1 + (1 / 𝐴)))
7	4, 6	eqtr2d 2773	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (1 + (1 / 𝐴)) = ((𝐴 + 1) / 𝐴))
8	7	fveq2d 6838	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘(1 + (1 / 𝐴))) = (log‘((𝐴 + 1) / 𝐴)))
9		1rp 12937	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℝ+
10		rpaddcl 12957	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 1 ∈ ℝ+) → (𝐴 + 1) ∈ ℝ+)
11	9, 10	mpan2 692	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (𝐴 + 1) ∈ ℝ+)
12		relogdiv 26570	. . . 4 ⊢ (((𝐴 + 1) ∈ ℝ+ ∧ 𝐴 ∈ ℝ+) → (log‘((𝐴 + 1) / 𝐴)) = ((log‘(𝐴 + 1)) − (log‘𝐴)))
13	11, 12	mpancom 689	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘((𝐴 + 1) / 𝐴)) = ((log‘(𝐴 + 1)) − (log‘𝐴)))
14	8, 13	eqtrd 2772	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘(1 + (1 / 𝐴))) = ((log‘(𝐴 + 1)) − (log‘𝐴)))
15		rpreccl 12961	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (1 / 𝐴) ∈ ℝ+)
16		rpaddcl 12957	. . . . . 6 ⊢ ((1 ∈ ℝ+ ∧ (1 / 𝐴) ∈ ℝ+) → (1 + (1 / 𝐴)) ∈ ℝ+)
17	9, 15, 16	sylancr 588	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (1 + (1 / 𝐴)) ∈ ℝ+)
18	17	reeflogd 26601	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (exp‘(log‘(1 + (1 / 𝐴)))) = (1 + (1 / 𝐴)))
19	17	rpred 12977	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (1 + (1 / 𝐴)) ∈ ℝ)
20	15	rpred 12977	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (1 / 𝐴) ∈ ℝ)
21	20	reefcld 16044	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (exp‘(1 / 𝐴)) ∈ ℝ)
22		efgt1p 16073	. . . . . 6 ⊢ ((1 / 𝐴) ∈ ℝ+ → (1 + (1 / 𝐴)) < (exp‘(1 / 𝐴)))
23	15, 22	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (1 + (1 / 𝐴)) < (exp‘(1 / 𝐴)))
24	19, 21, 23	ltled 11285	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (1 + (1 / 𝐴)) ≤ (exp‘(1 / 𝐴)))
25	18, 24	eqbrtrd 5108	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (exp‘(log‘(1 + (1 / 𝐴)))) ≤ (exp‘(1 / 𝐴)))
26		relogcl 26552	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 + 1) ∈ ℝ+ → (log‘(𝐴 + 1)) ∈ ℝ)
27	11, 26	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘(𝐴 + 1)) ∈ ℝ)
28		relogcl 26552	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘𝐴) ∈ ℝ)
29	27, 28	resubcld 11569	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → ((log‘(𝐴 + 1)) − (log‘𝐴)) ∈ ℝ)
30	14, 29	eqeltrd 2837	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘(1 + (1 / 𝐴))) ∈ ℝ)
31		efle 16076	. . . 4 ⊢ (((log‘(1 + (1 / 𝐴))) ∈ ℝ ∧ (1 / 𝐴) ∈ ℝ) → ((log‘(1 + (1 / 𝐴))) ≤ (1 / 𝐴) ↔ (exp‘(log‘(1 + (1 / 𝐴)))) ≤ (exp‘(1 / 𝐴))))
32	30, 20, 31	syl2anc 585	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → ((log‘(1 + (1 / 𝐴))) ≤ (1 / 𝐴) ↔ (exp‘(log‘(1 + (1 / 𝐴)))) ≤ (exp‘(1 / 𝐴))))
33	25, 32	mpbird 257	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘(1 + (1 / 𝐴))) ≤ (1 / 𝐴))
34	14, 33	eqbrtrrd 5110	1 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → ((log‘(𝐴 + 1)) − (log‘𝐴)) ≤ (1 / 𝐴))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   class class class wbr 5086  ‘cfv 6492  (class class class)co 7360  ℝcr 11028  1c1 11030   + caddc 11032   < clt 11170   ≤ cle 11171   − cmin 11368   / cdiv 11798  ℝ⁺crp 12933  expce 16017  logclog 26531

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5302  ax-pr 5370  ax-un 7682  ax-inf2 9553  ax-cnex 11085  ax-resscn 11086  ax-1cn 11087  ax-icn 11088  ax-addcl 11089  ax-addrcl 11090  ax-mulcl 11091  ax-mulrcl 11092  ax-mulcom 11093  ax-addass 11094  ax-mulass 11095  ax-distr 11096  ax-i2m1 11097  ax-1ne0 11098  ax-1rid 11099  ax-rnegex 11100  ax-rrecex 11101  ax-cnre 11102  ax-pre-lttri 11103  ax-pre-lttrn 11104  ax-pre-ltadd 11105  ax-pre-mulgt0 11106  ax-pre-sup 11107  ax-addf 11108

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-tp 4573  df-op 4575  df-uni 4852  df-int 4891  df-iun 4936  df-iin 4937  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-se 5578  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-isom 6501  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-of 7624  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-supp 8104  df-frecs 8224  df-wrecs 8255  df-recs 8304  df-rdg 8342  df-1o 8398  df-2o 8399  df-er 8636  df-map 8768  df-pm 8769  df-ixp 8839  df-en 8887  df-dom 8888  df-sdom 8889  df-fin 8890  df-fsupp 9268  df-fi 9317  df-sup 9348  df-inf 9349  df-oi 9418  df-card 9854  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-div 11799  df-nn 12166  df-2 12235  df-3 12236  df-4 12237  df-5 12238  df-6 12239  df-7 12240  df-8 12241  df-9 12242  df-n0 12429  df-z 12516  df-dec 12636  df-uz 12780  df-q 12890  df-rp 12934  df-xneg 13054  df-xadd 13055  df-xmul 13056  df-ioo 13293  df-ioc 13294  df-ico 13295  df-icc 13296  df-fz 13453  df-fzo 13600  df-fl 13742  df-mod 13820  df-seq 13955  df-exp 14015  df-fac 14227  df-bc 14256  df-hash 14284  df-shft 15020  df-cj 15052  df-re 15053  df-im 15054  df-sqrt 15188  df-abs 15189  df-limsup 15424  df-clim 15441  df-rlim 15442  df-sum 15640  df-ef 16023  df-sin 16025  df-cos 16026  df-pi 16028  df-struct 17108  df-sets 17125  df-slot 17143  df-ndx 17155  df-base 17171  df-ress 17192  df-plusg 17224  df-mulr 17225  df-starv 17226  df-sca 17227  df-vsca 17228  df-ip 17229  df-tset 17230  df-ple 17231  df-ds 17233  df-unif 17234  df-hom 17235  df-cco 17236  df-rest 17376  df-topn 17377  df-0g 17395  df-gsum 17396  df-topgen 17397  df-pt 17398  df-prds 17401  df-xrs 17457  df-qtop 17462  df-imas 17463  df-xps 17465  df-mre 17539  df-mrc 17540  df-acs 17542  df-mgm 18599  df-sgrp 18678  df-mnd 18694  df-submnd 18743  df-mulg 19035  df-cntz 19283  df-cmn 19748  df-psmet 21336  df-xmet 21337  df-met 21338  df-bl 21339  df-mopn 21340  df-fbas 21341  df-fg 21342  df-cnfld 21345  df-top 22869  df-topon 22886  df-topsp 22908  df-bases 22921  df-cld 22994  df-ntr 22995  df-cls 22996  df-nei 23073  df-lp 23111  df-perf 23112  df-cn 23202  df-cnp 23203  df-haus 23290  df-tx 23537  df-hmeo 23730  df-fil 23821  df-fm 23913  df-flim 23914  df-flf 23915  df-xms 24295  df-ms 24296  df-tms 24297  df-cncf 24855  df-limc 25843  df-dv 25844  df-log 26533

This theorem is referenced by:  emcllem2  26974  lgamgulmlem3  27008  selberg2lem  27527  pntrlog2bndlem5  27558