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Theorem logf1o2 26614
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 26528 . . . 4 log:(β„‚ βˆ– {0})–1-1-ontoβ†’ran log
2 f1of1 6835 . . . 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 26606 . . 3 𝐷 βŠ† (β„‚ βˆ– {0})
6 f1ores 6850 . . 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 690 . 2 (log β†Ύ 𝐷):𝐷–1-1-ontoβ†’(log β€œ 𝐷)
8 f1ofun 6838 . . . . . . 7 (log:(β„‚ βˆ– {0})–1-1-ontoβ†’ran log β†’ Fun log)
91, 8ax-mp 5 . . . . . 6 Fun log
10 f1of 6836 . . . . . . . . 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 6732 . . . . . . 7 dom log = (β„‚ βˆ– {0})
135, 12sseqtrri 4015 . . . . . 6 𝐷 βŠ† dom log
14 funimass4 6960 . . . . . 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 690 . . . . 5 ((log β€œ 𝐷) βŠ† (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐷 (logβ€˜π‘₯) ∈ (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)))
164ellogdm 26603 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ 𝐷 ↔ (π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (π‘₯ ∈ ℝ β†’ π‘₯ ∈ ℝ+)))
1716simplbi 496 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ π‘₯ ∈ β„‚)
184logdmn0 26604 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ π‘₯ β‰  0)
1917, 18logcld 26534 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (logβ€˜π‘₯) ∈ β„‚)
2019imcld 15174 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∈ ℝ)
2117, 18logimcld 26535 . . . . . . . 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 26423 . . . . . . . . 9 Ο€ ∈ ℝ
2423a1i 11 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ Ο€ ∈ ℝ)
2521simprd 494 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ≀ Ο€)
264logdmnrp 26605 . . . . . . . . . 10 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ Β¬ -π‘₯ ∈ ℝ+)
27 lognegb 26554 . . . . . . . . . . . 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 2968 . . . . . . . . . 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 2986 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ Ο€ β‰  (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)))
3220, 24, 25, 31leneltd 11398 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) < Ο€)
3323renegcli 11551 . . . . . . . . 9 -Ο€ ∈ ℝ
3433rexri 11302 . . . . . . . 8 -Ο€ ∈ ℝ*
3523rexri 11302 . . . . . . . 8 Ο€ ∈ ℝ*
36 elioo2 13397 . . . . . . . 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 690 . . . . . . 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 1340 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (β„‘β€˜(logβ€˜π‘₯)) ∈ (-Ο€(,)Ο€))
39 imf 15092 . . . . . . 7 β„‘:β„‚βŸΆβ„
40 ffn 6721 . . . . . . 7 (β„‘:β„‚βŸΆβ„ β†’ β„‘ Fn β„‚)
41 elpreima 7064 . . . . . . 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 3058 . . . 4 (log β€œ 𝐷) βŠ† (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€))
45 elpreima 7064 . . . . . . 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 13415 . . . . . . . . . . 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 15090 . . . . . . . . . . . 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 11332 . . . . . . . . . . 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 26523 . . . . . . . . 9 (π‘₯ ∈ ran log ↔ (π‘₯ ∈ β„‚ ∧ -Ο€ < (β„‘β€˜π‘₯) ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ≀ Ο€))
5847, 50, 56, 57syl3anbrc 1340 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) β†’ π‘₯ ∈ ran log)
59 logef 26545 . . . . . . . 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 16058 . . . . . . . . . 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 11272 . . . . . . . . . . . . 13 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ β„‚)
65 picn 26424 . . . . . . . . . . . . . 14 Ο€ ∈ β„‚
6665a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ Ο€ ∈ β„‚)
67 pipos 26425 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 < Ο€
6823, 67gt0ne0ii 11780 . . . . . . . . . . . . . 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 11248 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (Ο€ Β· 1) = Ο€
7270, 71breqtrrdi 5190 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„‘β€˜π‘₯) < (Ο€ Β· 1))
73 1re 11244 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 12119 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 1371 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 12749 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1 = (0 + 1)
8179, 80breqtrdi 5189 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) < (0 + 1))
8263recoscld 16120 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) ∈ ℝ)
8363resincld 16119 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) ∈ ℝ)
8482, 83crimd 15211 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 16138 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (π‘₯ ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜π‘₯) = ((expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯)) Β· ((cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) + (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯))))))
8685ad2antrr 724 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 7432 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 11272 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) ∈ β„‚)
89 ax-icn 11197 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 i ∈ β„‚
9083recnd 11272 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) ∈ β„‚)
91 mulcl 11222 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 11263 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 15089 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (π‘₯ ∈ β„‚ β†’ (β„œβ€˜π‘₯) ∈ ℝ)
9594ad2antrr 724 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„œβ€˜π‘₯) ∈ ℝ)
9695recnd 11272 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„œβ€˜π‘₯) ∈ β„‚)
97 efcl 16058 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 16073 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 12025 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2765 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 16064 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯)) ∈ ℝ)
105103, 104, 100redivcld 12072 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((expβ€˜π‘₯) / (expβ€˜(β„œβ€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
106102, 105eqeltrrd 2826 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((cosβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) + (i Β· (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)))) ∈ ℝ)
107106reim0d 15204 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2767 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (sinβ€˜(β„‘β€˜π‘₯)) = 0)
109 sineq0 26488 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 12599 . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 ∈ β„€
113 zleltp1 12643 . . . . . . . . . . . . . . . 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 11477 . . . . . . . . . . . . . . . 16 -1 = (0 βˆ’ 1)
11765mulm1i 11689 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 5183 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (-1 Β· Ο€) < (β„‘β€˜π‘₯))
12073renegcli 11551 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 -1 ∈ ℝ
121120a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ -1 ∈ ℝ)
122 ltmuldiv 12117 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 1371 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 5184 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (0 βˆ’ 1) < ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€))
126 zlem1lt 12644 . . . . . . . . . . . . . . . 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 12072 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) ∈ ℝ)
130 0re 11246 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 ∈ ℝ
131 letri3 11329 . . . . . . . . . . . . . . 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 711 . . . . . . . . . . . . 13 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ ((β„‘β€˜π‘₯) / Ο€) = 0)
13464, 66, 69, 133diveq0d 12027 . . . . . . . . . . . 12 (((π‘₯ ∈ β„‚ ∧ (β„‘β€˜π‘₯) ∈ (-Ο€(,)Ο€)) ∧ (expβ€˜π‘₯) ∈ ℝ) β†’ (β„‘β€˜π‘₯) = 0)
135 reim0b 15098 . . . . . . . . . . . . 13 (π‘₯ ∈ β„‚ β†’ (π‘₯ ∈ ℝ ↔ (β„‘β€˜π‘₯) = 0))
136135ad2antrr 724 . . . . . . . . . . . 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 16081 . . . . . . . . . 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 26603 . . . . . . . . 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 7241 . . . . . . . . 9 ((Fun log ∧ 𝐷 βŠ† dom log) β†’ ((expβ€˜π‘₯) ∈ 𝐷 β†’ (logβ€˜(expβ€˜π‘₯)) ∈ (log β€œ 𝐷)))
1439, 13, 142mp2an 690 . . . . . . . 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 2826 . . . . . 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 3981 . . . 4 (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€)) βŠ† (log β€œ 𝐷)
14844, 147eqssi 3994 . . 3 (log β€œ 𝐷) = (β—‘β„‘ β€œ (-Ο€(,)Ο€))
149 f1oeq3 6826 . . 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 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   β‰  wne 2930  βˆ€wral 3051   βˆ– cdif 3942   βŠ† wss 3945  {csn 4629   class class class wbr 5148  β—‘ccnv 5676  dom cdm 5677  ran crn 5678   β†Ύ cres 5679   β€œ cima 5680  Fun wfun 6541   Fn wfn 6542  βŸΆwf 6543  β€“1-1β†’wf1 6544  β€“1-1-ontoβ†’wf1o 6546  β€˜cfv 6547  (class class class)co 7417  β„‚cc 11136  β„cr 11137  0cc0 11138  1c1 11139  ici 11140   + caddc 11141   Β· cmul 11143  -∞cmnf 11276  β„*cxr 11277   < clt 11278   ≀ cle 11279   βˆ’ cmin 11474  -cneg 11475   / cdiv 11901  β„€cz 12588  β„+crp 13006  (,)cioo 13356  (,]cioc 13357  β„œcre 15076  β„‘cim 15077  expce 16037  sincsin 16039  cosccos 16040  Ο€cpi 16042  logclog 26518
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 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7739  ax-inf2 9664  ax-cnex 11194  ax-resscn 11195  ax-1cn 11196  ax-icn 11197  ax-addcl 11198  ax-addrcl 11199  ax-mulcl 11200  ax-mulrcl 11201  ax-mulcom 11202  ax-addass 11203  ax-mulass 11204  ax-distr 11205  ax-i2m1 11206  ax-1ne0 11207  ax-1rid 11208  ax-rnegex 11209  ax-rrecex 11210  ax-cnre 11211  ax-pre-lttri 11212  ax-pre-lttrn 11213  ax-pre-ltadd 11214  ax-pre-mulgt0 11215  ax-pre-sup 11216  ax-addf 11217
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3775  df-csb 3891  df-dif 3948  df-un 3950  df-in 3952  df-ss 3962  df-pss 3965  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-tp 4634  df-op 4636  df-uni 4909  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-se 5633  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6305  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6499  df-fun 6549  df-fn 6550  df-f 6551  df-f1 6552  df-fo 6553  df-f1o 6554  df-fv 6555  df-isom 6556  df-riota 7373  df-ov 7420  df-oprab 7421  df-mpo 7422  df-of 7683  df-om 7870  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-supp 8164  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8485  df-2o 8486  df-er 8723  df-map 8845  df-pm 8846  df-ixp 8915  df-en 8963  df-dom 8964  df-sdom 8965  df-fin 8966  df-fsupp 9386  df-fi 9434  df-sup 9465  df-inf 9466  df-oi 9533  df-card 9962  df-pnf 11280  df-mnf 11281  df-xr 11282  df-ltxr 11283  df-le 11284  df-sub 11476  df-neg 11477  df-div 11902  df-nn 12243  df-2 12305  df-3 12306  df-4 12307  df-5 12308  df-6 12309  df-7 12310  df-8 12311  df-9 12312  df-n0 12503  df-z 12589  df-dec 12708  df-uz 12853  df-q 12963  df-rp 13007  df-xneg 13124  df-xadd 13125  df-xmul 13126  df-ioo 13360  df-ioc 13361  df-ico 13362  df-icc 13363  df-fz 13517  df-fzo 13660  df-fl 13789  df-mod 13867  df-seq 13999  df-exp 14059  df-fac 14265  df-bc 14294  df-hash 14322  df-shft 15046  df-cj 15078  df-re 15079  df-im 15080  df-sqrt 15214  df-abs 15215  df-limsup 15447  df-clim 15464  df-rlim 15465  df-sum 15665  df-ef 16043  df-sin 16045  df-cos 16046  df-pi 16048  df-struct 17115  df-sets 17132  df-slot 17150  df-ndx 17162  df-base 17180  df-ress 17209  df-plusg 17245  df-mulr 17246  df-starv 17247  df-sca 17248  df-vsca 17249  df-ip 17250  df-tset 17251  df-ple 17252  df-ds 17254  df-unif 17255  df-hom 17256  df-cco 17257  df-rest 17403  df-topn 17404  df-0g 17422  df-gsum 17423  df-topgen 17424  df-pt 17425  df-prds 17428  df-xrs 17483  df-qtop 17488  df-imas 17489  df-xps 17491  df-mre 17565  df-mrc 17566  df-acs 17568  df-mgm 18599  df-sgrp 18678  df-mnd 18694  df-submnd 18740  df-mulg 19028  df-cntz 19272  df-cmn 19741  df-psmet 21275  df-xmet 21276  df-met 21277  df-bl 21278  df-mopn 21279  df-fbas 21280  df-fg 21281  df-cnfld 21284  df-top 22826  df-topon 22843  df-topsp 22865  df-bases 22879  df-cld 22953  df-ntr 22954  df-cls 22955  df-nei 23032  df-lp 23070  df-perf 23071  df-cn 23161  df-cnp 23162  df-haus 23249  df-tx 23496  df-hmeo 23689  df-fil 23780  df-fm 23872  df-flim 23873  df-flf 23874  df-xms 24256  df-ms 24257  df-tms 24258  df-cncf 24828  df-limc 25825  df-dv 25826  df-log 26520
This theorem is referenced by:  efopnlem2  26621
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