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Theorem logf1o2 26394
Description: The logarithm maps its continuous domain bijectively onto the set of numbers with imaginary part -Ο€ < β„‘(𝑧) < Ο€. The negative reals are mapped to the numbers with imaginary part equal to Ο€. (Contributed by Mario Carneiro, 2-May-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
logcn.d 𝐷 = (β„‚ βˆ– (-∞(,]0))
Assertion
Ref Expression
logf1o2 (log β†Ύ 𝐷):𝐷–1-1-ontoβ†’(β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€))

Proof of Theorem logf1o2
Dummy variable π‘₯ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 logf1o 26309 . . . 4 log:(β„‚ βˆ– {0})–1-1-ontoβ†’ran log
2 f1of1 6831 . . . 4 (log:(β„‚ βˆ– {0})–1-1-ontoβ†’ran log β†’ log:(β„‚ βˆ– {0})–1-1β†’ran log)
31, 2ax-mp 5 . . 3 log:(β„‚ βˆ– {0})–1-1β†’ran log
4 logcn.d . . . 4 𝐷 = (β„‚ βˆ– (-∞(,]0))
54logdmss 26386 . . 3 𝐷 βŠ† (β„‚ βˆ– {0})
6 f1ores 6846 . . 3 ((log:(β„‚ βˆ– {0})–1-1β†’ran log ∧ 𝐷 βŠ† (β„‚ βˆ– {0})) β†’ (log β†Ύ 𝐷):𝐷–1-1-ontoβ†’(log β€œ 𝐷))
73, 5, 6mp2an 688 . 2 (log β†Ύ 𝐷):𝐷–1-1-ontoβ†’(log β€œ 𝐷)
8 f1ofun 6834 . . . . . . 7 (log:(β„‚ βˆ– {0})–1-1-ontoβ†’ran log β†’ Fun log)
91, 8ax-mp 5 . . . . . 6 Fun log
10 f1of 6832 . . . . . . . . 9 (log:(β„‚ βˆ– {0})–1-1-ontoβ†’ran log β†’ log:(β„‚ βˆ– {0})⟢ran log)
111, 10ax-mp 5 . . . . . . . 8 log:(β„‚ βˆ– {0})⟢ran log
1211fdmi 6728 . . . . . . 7 dom log = (β„‚ βˆ– {0})
135, 12sseqtrri 4018 . . . . . 6 𝐷 βŠ† dom log
14 funimass4 6955 . . . . . 6 ((Fun log ∧ 𝐷 βŠ† dom log) β†’ ((log β€œ 𝐷) βŠ† (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐷 (logβ€˜π‘₯) ∈ (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€))))
159, 13, 14mp2an 688 . . . . 5 ((log β€œ 𝐷) βŠ† (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐷 (logβ€˜π‘₯) ∈ (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)))
164ellogdm 26383 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ 𝐷 ↔ (π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (π‘₯ ∈ ℝ β†’ π‘₯ ∈ ℝ+)))
1716simplbi 496 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ π‘₯ ∈ β„‚)
184logdmn0 26384 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ π‘₯ β‰  0)
1917, 18logcld 26315 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (logβ€˜π‘₯) ∈ β„‚)
2019imcld 15146 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∈ ℝ)
2117, 18logimcld 26316 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (-Ο€ < (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∧ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ≀ Ο€))
2221simpld 493 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ -Ο€ < (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)))
23 pire 26204 . . . . . . . . 9 Ο€ ∈ ℝ
2423a1i 11 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ Ο€ ∈ ℝ)
2521simprd 494 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ≀ Ο€)
264logdmnrp 26385 . . . . . . . . . 10 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ Β¬ -π‘₯ ∈ ℝ+)
27 lognegb 26334 . . . . . . . . . . . 12 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ π‘₯ β‰  0) β†’ (-π‘₯ ∈ ℝ+ ↔ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) = Ο€))
2817, 18, 27syl2anc 582 . . . . . . . . . . 11 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (-π‘₯ ∈ ℝ+ ↔ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) = Ο€))
2928necon3bbid 2976 . . . . . . . . . 10 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (Β¬ -π‘₯ ∈ ℝ+ ↔ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) β‰  Ο€))
3026, 29mpbid 231 . . . . . . . . 9 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) β‰  Ο€)
3130necomd 2994 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ Ο€ β‰  (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)))
3220, 24, 25, 31leneltd 11372 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) < Ο€)
3323renegcli 11525 . . . . . . . . 9 -Ο€ ∈ ℝ
3433rexri 11276 . . . . . . . 8 -Ο€ ∈ ℝ*
3523rexri 11276 . . . . . . . 8 Ο€ ∈ ℝ*
36 elioo2 13369 . . . . . . . 8 ((-Ο€ ∈ ℝ* ∧ Ο€ ∈ ℝ*) β†’ ((β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∈ (-Ο€(,)Ο€) ↔ ((β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∈ ℝ ∧ -Ο€ < (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∧ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) < Ο€)))
3734, 35, 36mp2an 688 . . . . . . 7 ((β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∈ (-Ο€(,)Ο€) ↔ ((β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∈ ℝ ∧ -Ο€ < (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∧ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) < Ο€))
3820, 22, 32, 37syl3anbrc 1341 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∈ (-Ο€(,)Ο€))
39 imf 15064 . . . . . . 7 β„‘:β„‚βŸΆβ„
40 ffn 6716 . . . . . . 7 (β„‘:β„‚βŸΆβ„ β†’ β„‘ Fn β„‚)
41 elpreima 7058 . . . . . . 7 (β„‘ Fn β„‚ β†’ ((logβ€˜π‘₯) ∈ (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)) ↔ ((logβ€˜π‘₯) ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∈ (-Ο€(,)Ο€))))
4239, 40, 41mp2b 10 . . . . . 6 ((logβ€˜π‘₯) ∈ (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)) ↔ ((logβ€˜π‘₯) ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∈ (-Ο€(,)Ο€)))
4319, 38, 42sylanbrc 581 . . . . 5 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (logβ€˜π‘₯) ∈ (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)))
4415, 43mprgbir 3066 . . . 4 (log β€œ 𝐷) βŠ† (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€))
45 elpreima 7058 . . . . . . 7 (β„‘ Fn β„‚ β†’ (π‘₯ ∈ (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)) ↔ (π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€))))
4639, 40, 45mp2b 10 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)) ↔ (π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)))
47 simpl 481 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ π‘₯ ∈ β„‚)
48 eliooord 13387 . . . . . . . . . . 11 ((β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€) β†’ (-Ο€ < (β„‘β€˜π‘₯) ∧ (β„‘β€˜π‘₯) < Ο€))
4948adantl 480 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ (-Ο€ < (β„‘β€˜π‘₯) ∧ (β„‘β€˜π‘₯) < Ο€))
5049simpld 493 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ -Ο€ < (β„‘β€˜π‘₯))
5149simprd 494 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ (β„‘β€˜π‘₯) < Ο€)
52 imcl 15062 . . . . . . . . . . . 12 (π‘₯ ∈ β„‚ β†’ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ ℝ)
5352adantr 479 . . . . . . . . . . 11 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ ℝ)
54 ltle 11306 . . . . . . . . . . 11 (((β„‘β€˜π‘₯) ∈ ℝ ∧ Ο€ ∈ ℝ) β†’ ((β„‘β€˜π‘₯) < Ο€ β†’ (β„‘β€˜π‘₯) ≀ Ο€))
5553, 23, 54sylancl 584 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ ((β„‘β€˜π‘₯) < Ο€ β†’ (β„‘β€˜π‘₯) ≀ Ο€))
5651, 55mpd 15 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ (β„‘β€˜π‘₯) ≀ Ο€)
57 ellogrn 26304 . . . . . . . . 9 (π‘₯ ∈ ran log ↔ (π‘₯ ∈ β„‚ ∧ -Ο€ < (β„‘β€˜π‘₯) ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ≀ Ο€))
5847, 50, 56, 57syl3anbrc 1341 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ π‘₯ ∈ ran log)
59 logef 26326 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ ran log β†’ (logβ€˜(expβ€˜π‘₯)) = π‘₯)
6058, 59syl 17 . . . . . . 7 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ (logβ€˜(expβ€˜π‘₯)) = π‘₯)
61 efcl 16030 . . . . . . . . . 10 (π‘₯ ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜π‘₯) ∈ β„‚)
6261adantr 479 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ (expβ€˜π‘₯) ∈ β„‚)
6353adantr 479 . . . . . . . . . . . . . 14 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ ℝ)
6463recnd 11246 . . . . . . . . . . . . 13 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ β„‚)
65 picn 26205 . . . . . . . . . . . . . 14 Ο€ ∈ β„‚
6665a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ Ο€ ∈ β„‚)
67 pipos 26206 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 < Ο€
6823, 67gt0ne0ii 11754 . . . . . . . . . . . . . 14 Ο€ β‰  0
6968a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ Ο€ β‰  0)
7051adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„‘β€˜π‘₯) < Ο€)
7165mulridi 11222 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (Ο€ Β· 1) = Ο€
7270, 71breqtrrdi 5189 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„‘β€˜π‘₯) < (Ο€ Β· 1))
73 1re 11218 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1 ∈ ℝ
7473a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ 1 ∈ ℝ)
7523a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ Ο€ ∈ ℝ)
7667a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ 0 < Ο€)
77 ltdivmul 12093 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((β„‘β€˜π‘₯) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ (Ο€ ∈ ℝ ∧ 0 < Ο€)) β†’ (((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) < 1 ↔ (β„‘β€˜π‘₯) < (Ο€ Β· 1)))
7863, 74, 75, 76, 77syl112anc 1372 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) < 1 ↔ (β„‘β€˜π‘₯) < (Ο€ Β· 1)))
7972, 78mpbird 256 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) < 1)
80 1e0p1 12723 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1 = (0 + 1)
8179, 80breqtrdi 5188 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) < (0 + 1))
8263recoscld 16091 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) ∈ ℝ)
8363resincld 16090 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) ∈ ℝ)
8482, 83crimd 15183 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„‘β€˜((cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) + (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯))))) = (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)))
85 efeul 16109 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (π‘₯ ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜π‘₯) = ((expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯)) Β· ((cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) + (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯))))))
8685ad2antrr 722 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (expβ€˜π‘₯) = ((expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯)) Β· ((cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) + (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯))))))
8786oveq1d 7426 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((expβ€˜π‘₯) / (expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯))) = (((expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯)) Β· ((cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) + (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯))))) / (expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯))))
8882recnd 11246 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) ∈ β„‚)
89 ax-icn 11171 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 i ∈ β„‚
9083recnd 11246 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) ∈ β„‚)
91 mulcl 11196 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((i ∈ β„‚ ∧ (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) ∈ β„‚) β†’ (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯))) ∈ β„‚)
9289, 90, 91sylancr 585 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯))) ∈ β„‚)
9388, 92addcld 11237 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) + (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)))) ∈ β„‚)
94 recl 15061 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (π‘₯ ∈ β„‚ β†’ (β„œβ€˜π‘₯) ∈ ℝ)
9594ad2antrr 722 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„œβ€˜π‘₯) ∈ ℝ)
9695recnd 11246 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„œβ€˜π‘₯) ∈ β„‚)
97 efcl 16030 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((β„œβ€˜π‘₯) ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯)) ∈ β„‚)
9896, 97syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯)) ∈ β„‚)
99 efne0 16044 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((β„œβ€˜π‘₯) ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯)) β‰  0)
10096, 99syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯)) β‰  0)
10193, 98, 100divcan3d 11999 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (((expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯)) Β· ((cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) + (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯))))) / (expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯))) = ((cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) + (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)))))
10287, 101eqtrd 2770 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((expβ€˜π‘₯) / (expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯))) = ((cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) + (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)))))
103 simpr 483 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ)
10495reefcld 16035 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯)) ∈ ℝ)
105103, 104, 100redivcld 12046 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((expβ€˜π‘₯) / (expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
106102, 105eqeltrrd 2832 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) + (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)))) ∈ ℝ)
107106reim0d 15176 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„‘β€˜((cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) + (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯))))) = 0)
10884, 107eqtr3d 2772 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) = 0)
109 sineq0 26269 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((β„‘β€˜π‘₯) ∈ β„‚ β†’ ((sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) = 0 ↔ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ∈ β„€))
11064, 109syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) = 0 ↔ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ∈ β„€))
111108, 110mpbid 231 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ∈ β„€)
112 0z 12573 . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 ∈ β„€
113 zleltp1 12617 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ∈ β„€ ∧ 0 ∈ β„€) β†’ (((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ≀ 0 ↔ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) < (0 + 1)))
114111, 112, 113sylancl 584 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ≀ 0 ↔ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) < (0 + 1)))
11581, 114mpbird 256 . . . . . . . . . . . . . 14 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ≀ 0)
116 df-neg 11451 . . . . . . . . . . . . . . . 16 -1 = (0 βˆ’ 1)
11765mulm1i 11663 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (-1 Β· Ο€) = -Ο€
11850adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ -Ο€ < (β„‘β€˜π‘₯))
119117, 118eqbrtrid 5182 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (-1 Β· Ο€) < (β„‘β€˜π‘₯))
12073renegcli 11525 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 -1 ∈ ℝ
121120a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ -1 ∈ ℝ)
122 ltmuldiv 12091 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((-1 ∈ ℝ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ ℝ ∧ (Ο€ ∈ ℝ ∧ 0 < Ο€)) β†’ ((-1 Β· Ο€) < (β„‘β€˜π‘₯) ↔ -1 < ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€)))
123121, 63, 75, 76, 122syl112anc 1372 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((-1 Β· Ο€) < (β„‘β€˜π‘₯) ↔ -1 < ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€)))
124119, 123mpbid 231 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ -1 < ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€))
125116, 124eqbrtrrid 5183 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (0 βˆ’ 1) < ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€))
126 zlem1lt 12618 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((0 ∈ β„€ ∧ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ∈ β„€) β†’ (0 ≀ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ↔ (0 βˆ’ 1) < ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€)))
127112, 111, 126sylancr 585 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (0 ≀ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ↔ (0 βˆ’ 1) < ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€)))
128125, 127mpbird 256 . . . . . . . . . . . . . 14 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ 0 ≀ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€))
12963, 75, 69redivcld 12046 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ∈ ℝ)
130 0re 11220 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 ∈ ℝ
131 letri3 11303 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) β†’ (((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) = 0 ↔ (((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ≀ 0 ∧ 0 ≀ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€))))
132129, 130, 131sylancl 584 . . . . . . . . . . . . . 14 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) = 0 ↔ (((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ≀ 0 ∧ 0 ≀ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€))))
133115, 128, 132mpbir2and 709 . . . . . . . . . . . . 13 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) = 0)
13464, 66, 69, 133diveq0d 12001 . . . . . . . . . . . 12 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„‘β€˜π‘₯) = 0)
135 reim0b 15070 . . . . . . . . . . . . 13 (π‘₯ ∈ β„‚ β†’ (π‘₯ ∈ ℝ ↔ (β„‘β€˜π‘₯) = 0))
136135ad2antrr 722 . . . . . . . . . . . 12 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (π‘₯ ∈ ℝ ↔ (β„‘β€˜π‘₯) = 0))
137134, 136mpbird 256 . . . . . . . . . . 11 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ π‘₯ ∈ ℝ)
138137rpefcld 16052 . . . . . . . . . 10 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ+)
139138ex 411 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ ((expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ β†’ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ+))
1404ellogdm 26383 . . . . . . . . 9 ((expβ€˜π‘₯) ∈ 𝐷 ↔ ((expβ€˜π‘₯) ∈ β„‚ ∧ ((expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ β†’ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ+)))
14162, 139, 140sylanbrc 581 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ (expβ€˜π‘₯) ∈ 𝐷)
142 funfvima2 7234 . . . . . . . . 9 ((Fun log ∧ 𝐷 βŠ† dom log) β†’ ((expβ€˜π‘₯) ∈ 𝐷 β†’ (logβ€˜(expβ€˜π‘₯)) ∈ (log β€œ 𝐷)))
1439, 13, 142mp2an 688 . . . . . . . 8 ((expβ€˜π‘₯) ∈ 𝐷 β†’ (logβ€˜(expβ€˜π‘₯)) ∈ (log β€œ 𝐷))
144141, 143syl 17 . . . . . . 7 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ (logβ€˜(expβ€˜π‘₯)) ∈ (log β€œ 𝐷))
14560, 144eqeltrrd 2832 . . . . . 6 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ π‘₯ ∈ (log β€œ 𝐷))
14646, 145sylbi 216 . . . . 5 (π‘₯ ∈ (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ π‘₯ ∈ (log β€œ 𝐷))
147146ssriv 3985 . . . 4 (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)) βŠ† (log β€œ 𝐷)
14844, 147eqssi 3997 . . 3 (log β€œ 𝐷) = (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€))
149 f1oeq3 6822 . . 3 ((log β€œ 𝐷) = (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ ((log β†Ύ 𝐷):𝐷–1-1-ontoβ†’(log β€œ 𝐷) ↔ (log β†Ύ 𝐷):𝐷–1-1-ontoβ†’(β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€))))
150148, 149ax-mp 5 . 2 ((log β†Ύ 𝐷):𝐷–1-1-ontoβ†’(log β€œ 𝐷) ↔ (log β†Ύ 𝐷):𝐷–1-1-ontoβ†’(β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)))
1517, 150mpbi 229 1 (log β†Ύ 𝐷):𝐷–1-1-ontoβ†’(β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 394   ∧ w3a 1085   = wceq 1539   ∈ wcel 2104   β‰  wne 2938  βˆ€wral 3059   βˆ– cdif 3944   βŠ† wss 3947  {csn 4627   class class class wbr 5147  β—‘ccnv 5674  dom cdm 5675  ran crn 5676   β†Ύ cres 5677   β€œ cima 5678  Fun wfun 6536   Fn wfn 6537  βŸΆwf 6538  β€“1-1β†’wf1 6539  β€“1-1-ontoβ†’wf1o 6541  β€˜cfv 6542  (class class class)co 7411  β„‚cc 11110  β„cr 11111  0cc0 11112  1c1 11113  ici 11114   + caddc 11115   Β· cmul 11117  -∞cmnf 11250  β„*cxr 11251   < clt 11252   ≀ cle 11253   βˆ’ cmin 11448  -cneg 11449   / cdiv 11875  β„€cz 12562  β„+crp 12978  (,)cioo 13328  (,]cioc 13329  β„œcre 15048  β„‘cim 15049  expce 16009  sincsin 16011  cosccos 16012  Ο€cpi 16014  logclog 26299
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1911  ax-6 1969  ax-7 2009  ax-8 2106  ax-9 2114  ax-10 2135  ax-11 2152  ax-12 2169  ax-ext 2701  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7727  ax-inf2 9638  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190  ax-addf 11191
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2532  df-eu 2561  df-clab 2708  df-cleq 2722  df-clel 2808  df-nfc 2883  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3474  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-tp 4632  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-isom 6551  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-of 7672  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-supp 8149  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-2o 8469  df-er 8705  df-map 8824  df-pm 8825  df-ixp 8894  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9364  df-fi 9408  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9507  df-card 9936  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-4 12281  df-5 12282  df-6 12283  df-7 12284  df-8 12285  df-9 12286  df-n0 12477  df-z 12563  df-dec 12682  df-uz 12827  df-q 12937  df-rp 12979  df-xneg 13096  df-xadd 13097  df-xmul 13098  df-ioo 13332  df-ioc 13333  df-ico 13334  df-icc 13335  df-fz 13489  df-fzo 13632  df-fl 13761  df-mod 13839  df-seq 13971  df-exp 14032  df-fac 14238  df-bc 14267  df-hash 14295  df-shft 15018  df-cj 15050  df-re 15051  df-im 15052  df-sqrt 15186  df-abs 15187  df-limsup 15419  df-clim 15436  df-rlim 15437  df-sum 15637  df-ef 16015  df-sin 16017  df-cos 16018  df-pi 16020  df-struct 17084  df-sets 17101  df-slot 17119  df-ndx 17131  df-base 17149  df-ress 17178  df-plusg 17214  df-mulr 17215  df-starv 17216  df-sca 17217  df-vsca 17218  df-ip 17219  df-tset 17220  df-ple 17221  df-ds 17223  df-unif 17224  df-hom 17225  df-cco 17226  df-rest 17372  df-topn 17373  df-0g 17391  df-gsum 17392  df-topgen 17393  df-pt 17394  df-prds 17397  df-xrs 17452  df-qtop 17457  df-imas 17458  df-xps 17460  df-mre 17534  df-mrc 17535  df-acs 17537  df-mgm 18565  df-sgrp 18644  df-mnd 18660  df-submnd 18706  df-mulg 18987  df-cntz 19222  df-cmn 19691  df-psmet 21136  df-xmet 21137  df-met 21138  df-bl 21139  df-mopn 21140  df-fbas 21141  df-fg 21142  df-cnfld 21145  df-top 22616  df-topon 22633  df-topsp 22655  df-bases 22669  df-cld 22743  df-ntr 22744  df-cls 22745  df-nei 22822  df-lp 22860  df-perf 22861  df-cn 22951  df-cnp 22952  df-haus 23039  df-tx 23286  df-hmeo 23479  df-fil 23570  df-fm 23662  df-flim 23663  df-flf 23664  df-xms 24046  df-ms 24047  df-tms 24048  df-cncf 24618  df-limc 25615  df-dv 25616  df-log 26301
This theorem is referenced by:  efopnlem2  26401
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