Theorem logno1 26970

Description: The logarithm function is not eventually bounded. (Contributed by Mario Carneiro, 30-Apr-2016.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 30-May-2016.)

Assertion

Ref	Expression
logno1	⊢ ¬ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1)

Proof of Theorem logno1

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elioore 13510	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 ∈ (1(,)+∞) → 𝑦 ∈ ℝ)
2	1	adantl 487	. . . . . 6 ⊢ (((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) ∧ 𝑦 ∈ (1(,)+∞)) → 𝑦 ∈ ℝ)
3		1rp 13128	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ ℝ+
4	3	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) ∧ 𝑦 ∈ (1(,)+∞)) → 1 ∈ ℝ+)
5		1red 11313	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) ∧ 𝑦 ∈ (1(,)+∞)) → 1 ∈ ℝ)
6		eliooord 13540	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ (1(,)+∞) → (1 < 𝑦 ∧ 𝑦 < +∞))
7	6	adantl 487	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) ∧ 𝑦 ∈ (1(,)+∞)) → (1 < 𝑦 ∧ 𝑦 < +∞))
8	7	simpld 500	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) ∧ 𝑦 ∈ (1(,)+∞)) → 1 < 𝑦)
9	5, 2, 8	ltled 11462	. . . . . 6 ⊢ (((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) ∧ 𝑦 ∈ (1(,)+∞)) → 1 ≤ 𝑦)
10	2, 4, 9	rpgecld 13207	. . . . 5 ⊢ (((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) ∧ 𝑦 ∈ (1(,)+∞)) → 𝑦 ∈ ℝ+)
11	10	ex 418	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) → (𝑦 ∈ (1(,)+∞) → 𝑦 ∈ ℝ+))
12	11	ssrdv 3914	. . 3 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) → (1(,)+∞) ⊆ ℝ+)
13		fveq2 6886	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (log‘𝑥) = (log‘𝑦))
14	13	cbvmptv 5208	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) = (𝑦 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑦))
15	14	eleq1i 2851	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) ↔ (𝑦 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑦)) ∈ 𝑂(1))
16	15	biimpi 219	. . 3 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) → (𝑦 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑦)) ∈ 𝑂(1))
17	12, 16	o1res2 15736	. 2 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) → (𝑦 ∈ (1(,)+∞) ↦ (log‘𝑦)) ∈ 𝑂(1))
18		1red 11313	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) → 1 ∈ ℝ)
19	18	rexrd 11363	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) → 1 ∈ ℝ*)
20	18	renepnfd 11364	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) → 1 ≠ +∞)
21		ioopnfsup 14008	. . . 4 ⊢ ((1 ∈ ℝ* ∧ 1 ≠ +∞) → sup((1(,)+∞), ℝ*, < ) = +∞)
22	19, 20, 21	syl2anc 596	. . 3 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) → sup((1(,)+∞), ℝ*, < ) = +∞)
23		divlogrlim 26969	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ (1(,)+∞) ↦ (1 / (log‘𝑦))) ⇝𝑟 0
24	23	a1i 11	. . 3 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) → (𝑦 ∈ (1(,)+∞) ↦ (1 / (log‘𝑦))) ⇝𝑟 0)
25	2, 8	rplogcld 26963	. . . 4 ⊢ (((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) ∧ 𝑦 ∈ (1(,)+∞)) → (log‘𝑦) ∈ ℝ+)
26	25	rpcnd 13170	. . 3 ⊢ (((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) ∧ 𝑦 ∈ (1(,)+∞)) → (log‘𝑦) ∈ ℂ)
27	25	rpne0d 13173	. . 3 ⊢ (((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) ∧ 𝑦 ∈ (1(,)+∞)) → (log‘𝑦) ≠ 0)
28	22, 24, 26, 27	rlimno1 15827	. 2 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1) → ¬ (𝑦 ∈ (1(,)+∞) ↦ (log‘𝑦)) ∈ 𝑂(1))
29	17, 28	pm2.65i 196	1 ⊢ ¬ (𝑥 ∈ ℝ+ ↦ (log‘𝑥)) ∈ 𝑂(1)

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185  ‘cfv 6539  (class class class)co 7421  supcsup 9436  ℝcr 11203  0cc0 11204  1c1 11205  +∞cpnf 11344  ℝ^*cxr 11346   < clt 11347   / cdiv 11977  ℝ⁺crp 13124  (,)cioo 13480   ⇝_𝑟 crli 15658  𝑂(1)co1 15659  logclog 26888

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7752  ax-inf2 9646  ax-cnex 11260  ax-resscn 11261  ax-1cn 11262  ax-icn 11263  ax-addcl 11264  ax-addrcl 11265  ax-mulcl 11266  ax-mulrcl 11267  ax-mulcom 11268  ax-addass 11269  ax-mulass 11270  ax-distr 11271  ax-i2m1 11272  ax-1ne0 11273  ax-1rid 11274  ax-rnegex 11275  ax-rrecex 11276  ax-cnre 11277  ax-pre-lttri 11278  ax-pre-lttrn 11279  ax-pre-ltadd 11280  ax-pre-mulgt0 11281  ax-pre-sup 11282  ax-addf 11283

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6541  df-fn 6542  df-f 6543  df-f1 6544  df-fo 6545  df-f1o 6546  df-fv 6547  df-isom 6548  df-riota 7378  df-ov 7424  df-oprab 7425  df-mpo 7426  df-of 7694  df-om 7879  df-1st 8002  df-2nd 8003  df-supp 8181  df-frecs 8303  df-wrecs 8334  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-1o 8480  df-2o 8481  df-er 8721  df-map 8853  df-pm 8854  df-ixp 8930  df-en 8978  df-dom 8979  df-sdom 8980  df-fin 8981  df-fsupp 9358  df-fi 9407  df-sup 9438  df-inf 9439  df-oi 9508  df-card 10024  df-pnf 11349  df-mnf 11350  df-xr 11351  df-ltxr 11352  df-le 11353  df-sub 11547  df-neg 11548  df-div 11978  df-nn 12340  df-2 12409  df-3 12410  df-4 12411  df-5 12412  df-6 12413  df-7 12414  df-8 12415  df-9 12416  df-n0 12611  df-z 12698  df-dec 12819  df-uz 12970  df-q 13080  df-rp 13125  df-xneg 13245  df-xadd 13246  df-xmul 13247  df-ioo 13484  df-ioc 13485  df-ico 13486  df-icc 13487  df-fz 13644  df-fzo 13793  df-fl 13936  df-mod 14014  df-seq 14149  df-exp 14209  df-fac 14422  df-bc 14451  df-hash 14479  df-shft 15226  df-cj 15272  df-re 15273  df-im 15274  df-sqrt 15408  df-abs 15409  df-limsup 15644  df-clim 15661  df-rlim 15662  df-o1 15663  df-lo1 15664  df-sum 15860  df-ef 16239  df-sin 16241  df-cos 16242  df-pi 16244  df-struct 17331  df-sets 17348  df-slot 17366  df-ndx 17378  df-base 17394  df-ress 17415  df-plusg 17447  df-mulr 17448  df-starv 17449  df-sca 17450  df-vsca 17451  df-ip 17452  df-tset 17453  df-ple 17454  df-ds 17456  df-unif 17457  df-hom 17458  df-cco 17459  df-rest 17599  df-topn 17600  df-0g 17618  df-gsum 17619  df-topgen 17620  df-pt 17621  df-prds 17624  df-xrs 17680  df-qtop 17685  df-imas 17686  df-xps 17688  df-mre 17762  df-mrc 17763  df-acs 17765  df-mgm 18822  df-sgrp 18914  df-mnd 18930  df-submnd 18985  df-mulg 19284  df-cntz 19537  df-cmn 20002  df-psmet 21676  df-xmet 21677  df-met 21678  df-bl 21679  df-mopn 21680  df-fbas 21681  df-fg 21682  df-cnfld 21685  df-top 23218  df-topon 23235  df-topsp 23257  df-bases 23270  df-cld 23343  df-ntr 23344  df-cls 23345  df-nei 23422  df-lp 23460  df-perf 23461  df-cn 23551  df-cnp 23552  df-haus 23639  df-tx 23887  df-hmeo 24080  df-fil 24171  df-fm 24263  df-flim 24264  df-flf 24265  df-xms 24645  df-ms 24646  df-tms 24647  df-cncf 25205  df-limc 26192  df-dv 26193  df-log 26890

This theorem is used by:  dchrisum0fno1  27844  dchrisum0re  27846  dirith2  27861