Theorem pntlemc 27322

Description: Lemma for pnt 27341. Closure for the constants used in the proof. For comparison with Equation 10.6.27 of [Shapiro], p. 434, 𝑈 is α, 𝐸 is ε, and 𝐾 is K. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Apr-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
pntlem1.r	⊢ 𝑅 = (𝑎 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑎) − 𝑎))
pntlem1.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ+)
pntlem1.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ+)
pntlem1.l	⊢ (𝜑 → 𝐿 ∈ (0(,)1))
pntlem1.d	⊢ 𝐷 = (𝐴 + 1)
pntlem1.f	⊢ 𝐹 = ((1 − (1 / 𝐷)) · ((𝐿 / (;32 · 𝐵)) / (𝐷↑2)))
pntlem1.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ+)
pntlem1.u2	⊢ (𝜑 → 𝑈 ≤ 𝐴)
pntlem1.e	⊢ 𝐸 = (𝑈 / 𝐷)
pntlem1.k	⊢ 𝐾 = (exp‘(𝐵 / 𝐸))

Assertion

Ref	Expression
pntlemc	⊢ (𝜑 → (𝐸 ∈ ℝ+ ∧ 𝐾 ∈ ℝ+ ∧ (𝐸 ∈ (0(,)1) ∧ 1 < 𝐾 ∧ (𝑈 − 𝐸) ∈ ℝ+)))

Distinct variable group:   𝐸,𝑎

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑎)   𝐴(𝑎)   𝐵(𝑎)   𝐷(𝑎)   𝑅(𝑎)   𝑈(𝑎)   𝐹(𝑎)   𝐾(𝑎)   𝐿(𝑎)

Proof of Theorem pntlemc

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pntlem1.e	. . 3 ⊢ 𝐸 = (𝑈 / 𝐷)
2		pntlem1.u	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ+)
3		pntlem1.r	. . . . . 6 ⊢ 𝑅 = (𝑎 ∈ ℝ+ ↦ ((ψ‘𝑎) − 𝑎))
4		pntlem1.a	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ+)
5		pntlem1.b	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ+)
6		pntlem1.l	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐿 ∈ (0(,)1))
7		pntlem1.d	. . . . . 6 ⊢ 𝐷 = (𝐴 + 1)
8		pntlem1.f	. . . . . 6 ⊢ 𝐹 = ((1 − (1 / 𝐷)) · ((𝐿 / (;32 · 𝐵)) / (𝐷↑2)))
9	3, 4, 5, 6, 7, 8	pntlemd 27321	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐿 ∈ ℝ+ ∧ 𝐷 ∈ ℝ+ ∧ 𝐹 ∈ ℝ+))
10	9	simp2d 1143	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ ℝ+)
11	2, 10	rpdivcld 13037	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑈 / 𝐷) ∈ ℝ+)
12	1, 11	eqeltrid 2837	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐸 ∈ ℝ+)
13		pntlem1.k	. . 3 ⊢ 𝐾 = (exp‘(𝐵 / 𝐸))
14	5, 12	rpdivcld 13037	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐵 / 𝐸) ∈ ℝ+)
15	14	rpred 13020	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐵 / 𝐸) ∈ ℝ)
16	15	rpefcld 16052	. . 3 ⊢ (𝜑 → (exp‘(𝐵 / 𝐸)) ∈ ℝ+)
17	13, 16	eqeltrid 2837	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℝ+)
18	12	rpred 13020	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐸 ∈ ℝ)
19	12	rpgt0d 13023	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 < 𝐸)
20	2	rpred 13020	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ)
21	4	rpred 13020	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
22	10	rpred 13020	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ ℝ)
23		pntlem1.u2	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ≤ 𝐴)
24	21	ltp1d 12148	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐴 < (𝐴 + 1))
25	24, 7	breqtrrdi 5190	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐴 < 𝐷)
26	20, 21, 22, 23, 25	lelttrd 11376	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑈 < 𝐷)
27	10	rpcnd 13022	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ ℂ)
28	27	mulridd 11235	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐷 · 1) = 𝐷)
29	26, 28	breqtrrd 5176	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑈 < (𝐷 · 1))
30		1red 11219	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
31	20, 30, 10	ltdivmuld 13071	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑈 / 𝐷) < 1 ↔ 𝑈 < (𝐷 · 1)))
32	29, 31	mpbird 256	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑈 / 𝐷) < 1)
33	1, 32	eqbrtrid 5183	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐸 < 1)
34		0xr 11265	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℝ*
35		1xr 11277	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℝ*
36		elioo2 13369	. . . . 5 ⊢ ((0 ∈ ℝ* ∧ 1 ∈ ℝ*) → (𝐸 ∈ (0(,)1) ↔ (𝐸 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝐸 ∧ 𝐸 < 1)))
37	34, 35, 36	mp2an 690	. . . 4 ⊢ (𝐸 ∈ (0(,)1) ↔ (𝐸 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝐸 ∧ 𝐸 < 1))
38	18, 19, 33, 37	syl3anbrc 1343	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐸 ∈ (0(,)1))
39		efgt1 16063	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 / 𝐸) ∈ ℝ+ → 1 < (exp‘(𝐵 / 𝐸)))
40	14, 39	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 < (exp‘(𝐵 / 𝐸)))
41	40, 13	breqtrrdi 5190	. . 3 ⊢ (𝜑 → 1 < 𝐾)
42		1re 11218	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℝ
43		ltaddrp 13015	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ+) → 1 < (1 + 𝐴))
44	42, 4, 43	sylancr 587	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 1 < (1 + 𝐴))
45	2	rpcnne0d 13029	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑈 ∈ ℂ ∧ 𝑈 ≠ 0))
46		divid 11905	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑈 ∈ ℂ ∧ 𝑈 ≠ 0) → (𝑈 / 𝑈) = 1)
47	45, 46	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑈 / 𝑈) = 1)
48	4	rpcnd 13022	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
49		ax-1cn 11170	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ∈ ℂ
50		addcom 11404	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝐴 + 1) = (1 + 𝐴))
51	48, 49, 50	sylancl 586	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐴 + 1) = (1 + 𝐴))
52	7, 51	eqtrid 2784	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐷 = (1 + 𝐴))
53	44, 47, 52	3brtr4d 5180	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑈 / 𝑈) < 𝐷)
54	20, 2, 10, 53	ltdiv23d 13087	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑈 / 𝐷) < 𝑈)
55	1, 54	eqbrtrid 5183	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐸 < 𝑈)
56		difrp 13016	. . . . 5 ⊢ ((𝐸 ∈ ℝ ∧ 𝑈 ∈ ℝ) → (𝐸 < 𝑈 ↔ (𝑈 − 𝐸) ∈ ℝ+))
57	18, 20, 56	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐸 < 𝑈 ↔ (𝑈 − 𝐸) ∈ ℝ+))
58	55, 57	mpbid 231	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑈 − 𝐸) ∈ ℝ+)
59	38, 41, 58	3jca 1128	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐸 ∈ (0(,)1) ∧ 1 < 𝐾 ∧ (𝑈 − 𝐸) ∈ ℝ+))
60	12, 17, 59	3jca 1128	1 ⊢ (𝜑 → (𝐸 ∈ ℝ+ ∧ 𝐾 ∈ ℝ+ ∧ (𝐸 ∈ (0(,)1) ∧ 1 < 𝐾 ∧ (𝑈 − 𝐸) ∈ ℝ+)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2940   class class class wbr 5148   ↦ cmpt 5231  ‘cfv 6543  (class class class)co 7411  ℂcc 11110  ℝcr 11111  0cc0 11112  1c1 11113   + caddc 11115   · cmul 11117  ℝ^*cxr 11251   < clt 11252   ≤ cle 11253   − cmin 11448   / cdiv 11875  2c2 12271  3c3 12272  ;cdc 12681  ℝ⁺crp 12978  (,)cioo 13328  ↑cexp 14031  expce 16009  ψcchp 26821

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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  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

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-er 8705  df-pm 8825  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  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-rp 12979  df-ioo 13332  df-ico 13334  df-fz 13489  df-fzo 13632  df-fl 13761  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

This theorem is referenced by:  pntlema  27323  pntlemb  27324  pntlemg  27325  pntlemh  27326  pntlemq  27328  pntlemr  27329  pntlemj  27330  pntlemi  27331  pntlemf  27332  pntlemo  27334  pntleme  27335  pntlemp  27337