MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  logf1o2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem logf1o2 25165
Description: The logarithm maps its continuous domain bijectively onto the set of numbers with imaginary part -π < ℑ(𝑧) < π. The negative reals are mapped to the numbers with imaginary part equal to π. (Contributed by Mario Carneiro, 2-May-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
logcn.d 𝐷 = (ℂ ∖ (-∞(,]0))
Assertion
Ref Expression
logf1o2 (log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(ℑ “ (-π(,)π))

Proof of Theorem logf1o2
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 logf1o 25080 . . . 4 log:(ℂ ∖ {0})–1-1-onto→ran log
2 f1of1 6613 . . . 4 (log:(ℂ ∖ {0})–1-1-onto→ran log → log:(ℂ ∖ {0})–1-1→ran log)
31, 2ax-mp 5 . . 3 log:(ℂ ∖ {0})–1-1→ran log
4 logcn.d . . . 4 𝐷 = (ℂ ∖ (-∞(,]0))
54logdmss 25157 . . 3 𝐷 ⊆ (ℂ ∖ {0})
6 f1ores 6628 . . 3 ((log:(ℂ ∖ {0})–1-1→ran log ∧ 𝐷 ⊆ (ℂ ∖ {0})) → (log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(log “ 𝐷))
73, 5, 6mp2an 688 . 2 (log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(log “ 𝐷)
8 f1ofun 6616 . . . . . . 7 (log:(ℂ ∖ {0})–1-1-onto→ran log → Fun log)
91, 8ax-mp 5 . . . . . 6 Fun log
10 f1of 6614 . . . . . . . . 9 (log:(ℂ ∖ {0})–1-1-onto→ran log → log:(ℂ ∖ {0})⟶ran log)
111, 10ax-mp 5 . . . . . . . 8 log:(ℂ ∖ {0})⟶ran log
1211fdmi 6523 . . . . . . 7 dom log = (ℂ ∖ {0})
135, 12sseqtrri 4008 . . . . . 6 𝐷 ⊆ dom log
14 funimass4 6729 . . . . . 6 ((Fun log ∧ 𝐷 ⊆ dom log) → ((log “ 𝐷) ⊆ (ℑ “ (-π(,)π)) ↔ ∀𝑥𝐷 (log‘𝑥) ∈ (ℑ “ (-π(,)π))))
159, 13, 14mp2an 688 . . . . 5 ((log “ 𝐷) ⊆ (ℑ “ (-π(,)π)) ↔ ∀𝑥𝐷 (log‘𝑥) ∈ (ℑ “ (-π(,)π)))
164ellogdm 25154 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ+)))
1716simplbi 498 . . . . . . 7 (𝑥𝐷𝑥 ∈ ℂ)
184logdmn0 25155 . . . . . . 7 (𝑥𝐷𝑥 ≠ 0)
1917, 18logcld 25086 . . . . . 6 (𝑥𝐷 → (log‘𝑥) ∈ ℂ)
2019imcld 14549 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℝ)
2117, 18logimcld 25087 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → (-π < (ℑ‘(log‘𝑥)) ∧ (ℑ‘(log‘𝑥)) ≤ π))
2221simpld 495 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → -π < (ℑ‘(log‘𝑥)))
23 pire 24978 . . . . . . . . 9 π ∈ ℝ
2423a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → π ∈ ℝ)
2521simprd 496 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ≤ π)
264logdmnrp 25156 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐷 → ¬ -𝑥 ∈ ℝ+)
27 lognegb 25105 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ≠ 0) → (-𝑥 ∈ ℝ+ ↔ (ℑ‘(log‘𝑥)) = π))
2817, 18, 27syl2anc 584 . . . . . . . . . . 11 (𝑥𝐷 → (-𝑥 ∈ ℝ+ ↔ (ℑ‘(log‘𝑥)) = π))
2928necon3bbid 3058 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐷 → (¬ -𝑥 ∈ ℝ+ ↔ (ℑ‘(log‘𝑥)) ≠ π))
3026, 29mpbid 233 . . . . . . . . 9 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ≠ π)
3130necomd 3076 . . . . . . . 8 (𝑥𝐷 → π ≠ (ℑ‘(log‘𝑥)))
3220, 24, 25, 31leneltd 10788 . . . . . . 7 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) < π)
3323renegcli 10941 . . . . . . . . 9 -π ∈ ℝ
3433rexri 10693 . . . . . . . 8 -π ∈ ℝ*
3523rexri 10693 . . . . . . . 8 π ∈ ℝ*
36 elioo2 12774 . . . . . . . 8 ((-π ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ*) → ((ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ (-π(,)π) ↔ ((ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℝ ∧ -π < (ℑ‘(log‘𝑥)) ∧ (ℑ‘(log‘𝑥)) < π)))
3734, 35, 36mp2an 688 . . . . . . 7 ((ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ (-π(,)π) ↔ ((ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ ℝ ∧ -π < (ℑ‘(log‘𝑥)) ∧ (ℑ‘(log‘𝑥)) < π))
3820, 22, 32, 37syl3anbrc 1337 . . . . . 6 (𝑥𝐷 → (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ (-π(,)π))
39 imf 14467 . . . . . . 7 ℑ:ℂ⟶ℝ
40 ffn 6513 . . . . . . 7 (ℑ:ℂ⟶ℝ → ℑ Fn ℂ)
41 elpreima 6826 . . . . . . 7 (ℑ Fn ℂ → ((log‘𝑥) ∈ (ℑ “ (-π(,)π)) ↔ ((log‘𝑥) ∈ ℂ ∧ (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ (-π(,)π))))
4239, 40, 41mp2b 10 . . . . . 6 ((log‘𝑥) ∈ (ℑ “ (-π(,)π)) ↔ ((log‘𝑥) ∈ ℂ ∧ (ℑ‘(log‘𝑥)) ∈ (-π(,)π)))
4319, 38, 42sylanbrc 583 . . . . 5 (𝑥𝐷 → (log‘𝑥) ∈ (ℑ “ (-π(,)π)))
4415, 43mprgbir 3158 . . . 4 (log “ 𝐷) ⊆ (ℑ “ (-π(,)π))
45 elpreima 6826 . . . . . . 7 (ℑ Fn ℂ → (𝑥 ∈ (ℑ “ (-π(,)π)) ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π))))
4639, 40, 45mp2b 10 . . . . . 6 (𝑥 ∈ (ℑ “ (-π(,)π)) ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)))
47 simpl 483 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → 𝑥 ∈ ℂ)
48 eliooord 12791 . . . . . . . . . . 11 ((ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π) → (-π < (ℑ‘𝑥) ∧ (ℑ‘𝑥) < π))
4948adantl 482 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (-π < (ℑ‘𝑥) ∧ (ℑ‘𝑥) < π))
5049simpld 495 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → -π < (ℑ‘𝑥))
5149simprd 496 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (ℑ‘𝑥) < π)
52 imcl 14465 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℂ → (ℑ‘𝑥) ∈ ℝ)
5352adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (ℑ‘𝑥) ∈ ℝ)
54 ltle 10723 . . . . . . . . . . 11 (((ℑ‘𝑥) ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) < π → (ℑ‘𝑥) ≤ π))
5553, 23, 54sylancl 586 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → ((ℑ‘𝑥) < π → (ℑ‘𝑥) ≤ π))
5651, 55mpd 15 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (ℑ‘𝑥) ≤ π)
57 ellogrn 25075 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ran log ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ -π < (ℑ‘𝑥) ∧ (ℑ‘𝑥) ≤ π))
5847, 50, 56, 57syl3anbrc 1337 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → 𝑥 ∈ ran log)
59 logef 25097 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ran log → (log‘(exp‘𝑥)) = 𝑥)
6058, 59syl 17 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (log‘(exp‘𝑥)) = 𝑥)
61 efcl 15431 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → (exp‘𝑥) ∈ ℂ)
6261adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (exp‘𝑥) ∈ ℂ)
6353adantr 481 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘𝑥) ∈ ℝ)
6463recnd 10663 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘𝑥) ∈ ℂ)
65 picn 24979 . . . . . . . . . . . . . 14 π ∈ ℂ
6665a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → π ∈ ℂ)
67 pipos 24980 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 < π
6823, 67gt0ne0ii 11170 . . . . . . . . . . . . . 14 π ≠ 0
6968a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → π ≠ 0)
7051adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘𝑥) < π)
7165mulid1i 10639 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (π · 1) = π
7270, 71breqtrrdi 5105 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘𝑥) < (π · 1))
73 1re 10635 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1 ∈ ℝ
7473a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → 1 ∈ ℝ)
7523a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → π ∈ ℝ)
7667a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → 0 < π)
77 ltdivmul 11509 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((ℑ‘𝑥) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ (π ∈ ℝ ∧ 0 < π)) → (((ℑ‘𝑥) / π) < 1 ↔ (ℑ‘𝑥) < (π · 1)))
7863, 74, 75, 76, 77syl112anc 1368 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (((ℑ‘𝑥) / π) < 1 ↔ (ℑ‘𝑥) < (π · 1)))
7972, 78mpbird 258 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) / π) < 1)
80 1e0p1 12134 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1 = (0 + 1)
8179, 80breqtrdi 5104 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) / π) < (0 + 1))
8263recoscld 15492 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (cos‘(ℑ‘𝑥)) ∈ ℝ)
8363resincld 15491 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (sin‘(ℑ‘𝑥)) ∈ ℝ)
8482, 83crimd 14586 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))))) = (sin‘(ℑ‘𝑥)))
85 efeul 15510 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑥 ∈ ℂ → (exp‘𝑥) = ((exp‘(ℜ‘𝑥)) · ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))))))
8685ad2antrr 722 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (exp‘𝑥) = ((exp‘(ℜ‘𝑥)) · ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))))))
8786oveq1d 7165 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((exp‘𝑥) / (exp‘(ℜ‘𝑥))) = (((exp‘(ℜ‘𝑥)) · ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))))) / (exp‘(ℜ‘𝑥))))
8882recnd 10663 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (cos‘(ℑ‘𝑥)) ∈ ℂ)
89 ax-icn 10590 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 i ∈ ℂ
9083recnd 10663 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (sin‘(ℑ‘𝑥)) ∈ ℂ)
91 mulcl 10615 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((i ∈ ℂ ∧ (sin‘(ℑ‘𝑥)) ∈ ℂ) → (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))) ∈ ℂ)
9289, 90, 91sylancr 587 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))) ∈ ℂ)
9388, 92addcld 10654 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥)))) ∈ ℂ)
94 recl 14464 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (𝑥 ∈ ℂ → (ℜ‘𝑥) ∈ ℝ)
9594ad2antrr 722 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℜ‘𝑥) ∈ ℝ)
9695recnd 10663 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℜ‘𝑥) ∈ ℂ)
97 efcl 15431 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((ℜ‘𝑥) ∈ ℂ → (exp‘(ℜ‘𝑥)) ∈ ℂ)
9896, 97syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (exp‘(ℜ‘𝑥)) ∈ ℂ)
99 efne0 15445 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((ℜ‘𝑥) ∈ ℂ → (exp‘(ℜ‘𝑥)) ≠ 0)
10096, 99syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (exp‘(ℜ‘𝑥)) ≠ 0)
10193, 98, 100divcan3d 11415 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (((exp‘(ℜ‘𝑥)) · ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))))) / (exp‘(ℜ‘𝑥))) = ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥)))))
10287, 101eqtrd 2861 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((exp‘𝑥) / (exp‘(ℜ‘𝑥))) = ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥)))))
103 simpr 485 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (exp‘𝑥) ∈ ℝ)
10495reefcld 15436 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (exp‘(ℜ‘𝑥)) ∈ ℝ)
105103, 104, 100redivcld 11462 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((exp‘𝑥) / (exp‘(ℜ‘𝑥))) ∈ ℝ)
106102, 105eqeltrrd 2919 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥)))) ∈ ℝ)
107106reim0d 14579 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘((cos‘(ℑ‘𝑥)) + (i · (sin‘(ℑ‘𝑥))))) = 0)
10884, 107eqtr3d 2863 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (sin‘(ℑ‘𝑥)) = 0)
109 sineq0 25043 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((ℑ‘𝑥) ∈ ℂ → ((sin‘(ℑ‘𝑥)) = 0 ↔ ((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℤ))
11064, 109syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((sin‘(ℑ‘𝑥)) = 0 ↔ ((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℤ))
111108, 110mpbid 233 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℤ)
112 0z 11986 . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 ∈ ℤ
113 zleltp1 12027 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ) → (((ℑ‘𝑥) / π) ≤ 0 ↔ ((ℑ‘𝑥) / π) < (0 + 1)))
114111, 112, 113sylancl 586 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (((ℑ‘𝑥) / π) ≤ 0 ↔ ((ℑ‘𝑥) / π) < (0 + 1)))
11581, 114mpbird 258 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) / π) ≤ 0)
116 df-neg 10867 . . . . . . . . . . . . . . . 16 -1 = (0 − 1)
11765mulm1i 11079 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (-1 · π) = -π
11850adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → -π < (ℑ‘𝑥))
119117, 118eqbrtrid 5098 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (-1 · π) < (ℑ‘𝑥))
12073renegcli 10941 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 -1 ∈ ℝ
121120a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → -1 ∈ ℝ)
122 ltmuldiv 11507 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((-1 ∈ ℝ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ ℝ ∧ (π ∈ ℝ ∧ 0 < π)) → ((-1 · π) < (ℑ‘𝑥) ↔ -1 < ((ℑ‘𝑥) / π)))
123121, 63, 75, 76, 122syl112anc 1368 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((-1 · π) < (ℑ‘𝑥) ↔ -1 < ((ℑ‘𝑥) / π)))
124119, 123mpbid 233 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → -1 < ((ℑ‘𝑥) / π))
125116, 124eqbrtrrid 5099 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (0 − 1) < ((ℑ‘𝑥) / π))
126 zlem1lt 12028 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((0 ∈ ℤ ∧ ((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℤ) → (0 ≤ ((ℑ‘𝑥) / π) ↔ (0 − 1) < ((ℑ‘𝑥) / π)))
127112, 111, 126sylancr 587 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (0 ≤ ((ℑ‘𝑥) / π) ↔ (0 − 1) < ((ℑ‘𝑥) / π)))
128125, 127mpbird 258 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → 0 ≤ ((ℑ‘𝑥) / π))
12963, 75, 69redivcld 11462 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℝ)
130 0re 10637 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 ∈ ℝ
131 letri3 10720 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((ℑ‘𝑥) / π) ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → (((ℑ‘𝑥) / π) = 0 ↔ (((ℑ‘𝑥) / π) ≤ 0 ∧ 0 ≤ ((ℑ‘𝑥) / π))))
132129, 130, 131sylancl 586 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (((ℑ‘𝑥) / π) = 0 ↔ (((ℑ‘𝑥) / π) ≤ 0 ∧ 0 ≤ ((ℑ‘𝑥) / π))))
133115, 128, 132mpbir2and 709 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → ((ℑ‘𝑥) / π) = 0)
13464, 66, 69, 133diveq0d 11417 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (ℑ‘𝑥) = 0)
135 reim0b 14473 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℂ → (𝑥 ∈ ℝ ↔ (ℑ‘𝑥) = 0))
136135ad2antrr 722 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (𝑥 ∈ ℝ ↔ (ℑ‘𝑥) = 0))
137134, 136mpbird 258 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → 𝑥 ∈ ℝ)
138137rpefcld 15453 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) ∧ (exp‘𝑥) ∈ ℝ) → (exp‘𝑥) ∈ ℝ+)
139138ex 413 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → ((exp‘𝑥) ∈ ℝ → (exp‘𝑥) ∈ ℝ+))
1404ellogdm 25154 . . . . . . . . 9 ((exp‘𝑥) ∈ 𝐷 ↔ ((exp‘𝑥) ∈ ℂ ∧ ((exp‘𝑥) ∈ ℝ → (exp‘𝑥) ∈ ℝ+)))
14162, 139, 140sylanbrc 583 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (exp‘𝑥) ∈ 𝐷)
142 funfvima2 6990 . . . . . . . . 9 ((Fun log ∧ 𝐷 ⊆ dom log) → ((exp‘𝑥) ∈ 𝐷 → (log‘(exp‘𝑥)) ∈ (log “ 𝐷)))
1439, 13, 142mp2an 688 . . . . . . . 8 ((exp‘𝑥) ∈ 𝐷 → (log‘(exp‘𝑥)) ∈ (log “ 𝐷))
144141, 143syl 17 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → (log‘(exp‘𝑥)) ∈ (log “ 𝐷))
14560, 144eqeltrrd 2919 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (ℑ‘𝑥) ∈ (-π(,)π)) → 𝑥 ∈ (log “ 𝐷))
14646, 145sylbi 218 . . . . 5 (𝑥 ∈ (ℑ “ (-π(,)π)) → 𝑥 ∈ (log “ 𝐷))
147146ssriv 3975 . . . 4 (ℑ “ (-π(,)π)) ⊆ (log “ 𝐷)
14844, 147eqssi 3987 . . 3 (log “ 𝐷) = (ℑ “ (-π(,)π))
149 f1oeq3 6605 . . 3 ((log “ 𝐷) = (ℑ “ (-π(,)π)) → ((log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(log “ 𝐷) ↔ (log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(ℑ “ (-π(,)π))))
150148, 149ax-mp 5 . 2 ((log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(log “ 𝐷) ↔ (log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(ℑ “ (-π(,)π)))
1517, 150mpbi 231 1 (log ↾ 𝐷):𝐷1-1-onto→(ℑ “ (-π(,)π))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 207  wa 396  w3a 1081   = wceq 1530  wcel 2107  wne 3021  wral 3143  cdif 3937  wss 3940  {csn 4564   class class class wbr 5063  ccnv 5553  dom cdm 5554  ran crn 5555  cres 5556  cima 5557  Fun wfun 6348   Fn wfn 6349  wf 6350  1-1wf1 6351  1-1-ontowf1o 6353  cfv 6354  (class class class)co 7150  cc 10529  cr 10530  0cc0 10531  1c1 10532  ici 10533   + caddc 10534   · cmul 10536  -∞cmnf 10667  *cxr 10668   < clt 10669  cle 10670  cmin 10864  -cneg 10865   / cdiv 11291  cz 11975  +crp 12384  (,)cioo 12733  (,]cioc 12734  cre 14451  cim 14452  expce 15410  sincsin 15412  cosccos 15413  πcpi 15415  logclog 25070
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2153  ax-12 2169  ax-ext 2798  ax-rep 5187  ax-sep 5200  ax-nul 5207  ax-pow 5263  ax-pr 5326  ax-un 7455  ax-inf2 9098  ax-cnex 10587  ax-resscn 10588  ax-1cn 10589  ax-icn 10590  ax-addcl 10591  ax-addrcl 10592  ax-mulcl 10593  ax-mulrcl 10594  ax-mulcom 10595  ax-addass 10596  ax-mulass 10597  ax-distr 10598  ax-i2m1 10599  ax-1ne0 10600  ax-1rid 10601  ax-rnegex 10602  ax-rrecex 10603  ax-cnre 10604  ax-pre-lttri 10605  ax-pre-lttrn 10606  ax-pre-ltadd 10607  ax-pre-mulgt0 10608  ax-pre-sup 10609  ax-addf 10610  ax-mulf 10611
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-fal 1543  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2620  df-eu 2652  df-clab 2805  df-cleq 2819  df-clel 2898  df-nfc 2968  df-ne 3022  df-nel 3129  df-ral 3148  df-rex 3149  df-reu 3150  df-rmo 3151  df-rab 3152  df-v 3502  df-sbc 3777  df-csb 3888  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3956  df-pss 3958  df-nul 4296  df-if 4471  df-pw 4544  df-sn 4565  df-pr 4567  df-tp 4569  df-op 4571  df-uni 4838  df-int 4875  df-iun 4919  df-iin 4920  df-br 5064  df-opab 5126  df-mpt 5144  df-tr 5170  df-id 5459  df-eprel 5464  df-po 5473  df-so 5474  df-fr 5513  df-se 5514  df-we 5515  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-res 5566  df-ima 5567  df-pred 6147  df-ord 6193  df-on 6194  df-lim 6195  df-suc 6196  df-iota 6313  df-fun 6356  df-fn 6357  df-f 6358  df-f1 6359  df-fo 6360  df-f1o 6361  df-fv 6362  df-isom 6363  df-riota 7108  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-of 7403  df-om 7574  df-1st 7685  df-2nd 7686  df-supp 7827  df-wrecs 7943  df-recs 8004  df-rdg 8042  df-1o 8098  df-2o 8099  df-oadd 8102  df-er 8284  df-map 8403  df-pm 8404  df-ixp 8456  df-en 8504  df-dom 8505  df-sdom 8506  df-fin 8507  df-fsupp 8828  df-fi 8869  df-sup 8900  df-inf 8901  df-oi 8968  df-card 9362  df-pnf 10671  df-mnf 10672  df-xr 10673  df-ltxr 10674  df-le 10675  df-sub 10866  df-neg 10867  df-div 11292  df-nn 11633  df-2 11694  df-3 11695  df-4 11696  df-5 11697  df-6 11698  df-7 11699  df-8 11700  df-9 11701  df-n0 11892  df-z 11976  df-dec 12093  df-uz 12238  df-q 12343  df-rp 12385  df-xneg 12502  df-xadd 12503  df-xmul 12504  df-ioo 12737  df-ioc 12738  df-ico 12739  df-icc 12740  df-fz 12888  df-fzo 13029  df-fl 13157  df-mod 13233  df-seq 13365  df-exp 13425  df-fac 13629  df-bc 13658  df-hash 13686  df-shft 14421  df-cj 14453  df-re 14454  df-im 14455  df-sqrt 14589  df-abs 14590  df-limsup 14823  df-clim 14840  df-rlim 14841  df-sum 15038  df-ef 15416  df-sin 15418  df-cos 15419  df-pi 15421  df-struct 16480  df-ndx 16481  df-slot 16482  df-base 16484  df-sets 16485  df-ress 16486  df-plusg 16573  df-mulr 16574  df-starv 16575  df-sca 16576  df-vsca 16577  df-ip 16578  df-tset 16579  df-ple 16580  df-ds 16582  df-unif 16583  df-hom 16584  df-cco 16585  df-rest 16691  df-topn 16692  df-0g 16710  df-gsum 16711  df-topgen 16712  df-pt 16713  df-prds 16716  df-xrs 16770  df-qtop 16775  df-imas 16776  df-xps 16778  df-mre 16852  df-mrc 16853  df-acs 16855  df-mgm 17847  df-sgrp 17896  df-mnd 17907  df-submnd 17952  df-mulg 18170  df-cntz 18392  df-cmn 18844  df-psmet 20472  df-xmet 20473  df-met 20474  df-bl 20475  df-mopn 20476  df-fbas 20477  df-fg 20478  df-cnfld 20481  df-top 21437  df-topon 21454  df-topsp 21476  df-bases 21489  df-cld 21562  df-ntr 21563  df-cls 21564  df-nei 21641  df-lp 21679  df-perf 21680  df-cn 21770  df-cnp 21771  df-haus 21858  df-tx 22105  df-hmeo 22298  df-fil 22389  df-fm 22481  df-flim 22482  df-flf 22483  df-xms 22864  df-ms 22865  df-tms 22866  df-cncf 23420  df-limc 24398  df-dv 24399  df-log 25072
This theorem is referenced by:  efopnlem2  25172
  Copyright terms: Public domain W3C validator