Theorem young2d 50295

Description: Young's inequality for 𝑛 = 2, a direct application of amgmw2d 50294. (Contributed by Kunhao Zheng, 6-Jul-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
young2d.0	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ+)
young2d.1	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℝ+)
young2d.2	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ+)
young2d.3	⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℝ+)
young2d.4	⊢ (𝜑 → ((1 / 𝑃) + (1 / 𝑄)) = 1)

Assertion

Ref	Expression
young2d	⊢ (𝜑 → (𝐴 · 𝐵) ≤ (((𝐴↑𝑐𝑃) / 𝑃) + ((𝐵↑𝑐𝑄) / 𝑄)))

Proof of Theorem young2d

Step	Hyp	Ref	Expression
1		young2d.0	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ+)
2		young2d.1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℝ+)
3	2	rpred 12977	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℝ)
4	1, 3	rpcxpcld 26715	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐴↑𝑐𝑃) ∈ ℝ+)
5	2	rpreccld 12987	. . 3 ⊢ (𝜑 → (1 / 𝑃) ∈ ℝ+)
6		young2d.2	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ+)
7		young2d.3	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℝ+)
8	7	rpred 12977	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℝ)
9	6, 8	rpcxpcld 26715	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐵↑𝑐𝑄) ∈ ℝ+)
10	7	rpreccld 12987	. . 3 ⊢ (𝜑 → (1 / 𝑄) ∈ ℝ+)
11		young2d.4	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((1 / 𝑃) + (1 / 𝑄)) = 1)
12	4, 5, 9, 10, 11	amgmw2d 50294	. 2 ⊢ (𝜑 → (((𝐴↑𝑐𝑃)↑𝑐(1 / 𝑃)) · ((𝐵↑𝑐𝑄)↑𝑐(1 / 𝑄))) ≤ (((𝐴↑𝑐𝑃) · (1 / 𝑃)) + ((𝐵↑𝑐𝑄) · (1 / 𝑄))))
13	2	rpcnd 12979	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℂ)
14	2	rpne0d 12982	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ≠ 0)
15	13, 14	recidd 11917	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑃 · (1 / 𝑃)) = 1)
16	15	oveq2d 7372	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴↑𝑐(𝑃 · (1 / 𝑃))) = (𝐴↑𝑐1))
17	13, 14	reccld 11915	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (1 / 𝑃) ∈ ℂ)
18	1, 3, 17	cxpmuld 26719	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴↑𝑐(𝑃 · (1 / 𝑃))) = ((𝐴↑𝑐𝑃)↑𝑐(1 / 𝑃)))
19	1	rpcnd 12979	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
20	19	cxp1d 26688	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴↑𝑐1) = 𝐴)
21	16, 18, 20	3eqtr3d 2782	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐴↑𝑐𝑃)↑𝑐(1 / 𝑃)) = 𝐴)
22	7	rpcnd 12979	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℂ)
23	7	rpne0d 12982	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ≠ 0)
24	22, 23	recidd 11917	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑄 · (1 / 𝑄)) = 1)
25	24	oveq2d 7372	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐵↑𝑐(𝑄 · (1 / 𝑄))) = (𝐵↑𝑐1))
26	22, 23	reccld 11915	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (1 / 𝑄) ∈ ℂ)
27	6, 8, 26	cxpmuld 26719	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐵↑𝑐(𝑄 · (1 / 𝑄))) = ((𝐵↑𝑐𝑄)↑𝑐(1 / 𝑄)))
28	6	rpcnd 12979	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
29	28	cxp1d 26688	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐵↑𝑐1) = 𝐵)
30	25, 27, 29	3eqtr3d 2782	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐵↑𝑐𝑄)↑𝑐(1 / 𝑄)) = 𝐵)
31	21, 30	oveq12d 7374	. 2 ⊢ (𝜑 → (((𝐴↑𝑐𝑃)↑𝑐(1 / 𝑃)) · ((𝐵↑𝑐𝑄)↑𝑐(1 / 𝑄))) = (𝐴 · 𝐵))
32	4	rpcnd 12979	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐴↑𝑐𝑃) ∈ ℂ)
33	32, 13, 14	divrecd 11925	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐴↑𝑐𝑃) / 𝑃) = ((𝐴↑𝑐𝑃) · (1 / 𝑃)))
34	9	rpcnd 12979	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐵↑𝑐𝑄) ∈ ℂ)
35	34, 22, 23	divrecd 11925	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐵↑𝑐𝑄) / 𝑄) = ((𝐵↑𝑐𝑄) · (1 / 𝑄)))
36	33, 35	oveq12d 7374	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((𝐴↑𝑐𝑃) / 𝑃) + ((𝐵↑𝑐𝑄) / 𝑄)) = (((𝐴↑𝑐𝑃) · (1 / 𝑃)) + ((𝐵↑𝑐𝑄) · (1 / 𝑄))))
37	36	eqcomd 2745	. 2 ⊢ (𝜑 → (((𝐴↑𝑐𝑃) · (1 / 𝑃)) + ((𝐵↑𝑐𝑄) · (1 / 𝑄))) = (((𝐴↑𝑐𝑃) / 𝑃) + ((𝐵↑𝑐𝑄) / 𝑄)))
38	12, 31, 37	3brtr3d 5103	1 ⊢ (𝜑 → (𝐴 · 𝐵) ≤ (((𝐴↑𝑐𝑃) / 𝑃) + ((𝐵↑𝑐𝑄) / 𝑄)))

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1547   ∈ wcel 2119   class class class wbr 5072  (class class class)co 7356  1c1 11030   + caddc 11032   · cmul 11034   ≤ cle 11171   / cdiv 11798  ℝ⁺crp 12933  ↑_𝑐ccxp 26537

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2711  ax-rep 5199  ax-sep 5218  ax-nul 5228  ax-pow 5294  ax-pr 5362  ax-un 7678  ax-inf2 9553  ax-cnex 11085  ax-resscn 11086  ax-1cn 11087  ax-icn 11088  ax-addcl 11089  ax-addrcl 11090  ax-mulcl 11091  ax-mulrcl 11092  ax-mulcom 11093  ax-addass 11094  ax-mulass 11095  ax-distr 11096  ax-i2m1 11097  ax-1ne0 11098  ax-1rid 11099  ax-rnegex 11100  ax-rrecex 11101  ax-cnre 11102  ax-pre-lttri 11103  ax-pre-lttrn 11104  ax-pre-ltadd 11105  ax-pre-mulgt0 11106  ax-pre-sup 11107  ax-addf 11108  ax-mulf 11109

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2718  df-cleq 2731  df-clel 2814  df-nfc 2888  df-ne 2935  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3064  df-rmo 3344  df-reu 3345  df-rab 3392  df-v 3433  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3903  df-nul 4262  df-if 4455  df-pw 4531  df-sn 4556  df-pr 4558  df-tp 4560  df-op 4562  df-uni 4839  df-int 4878  df-iun 4923  df-iin 4924  df-br 5073  df-opab 5135  df-mpt 5154  df-tr 5180  df-id 5513  df-eprel 5518  df-po 5526  df-so 5527  df-fr 5571  df-se 5572  df-we 5573  df-xp 5624  df-rel 5625  df-cnv 5626  df-co 5627  df-dm 5628  df-rn 5629  df-res 5630  df-ima 5631  df-pred 6252  df-ord 6313  df-on 6314  df-lim 6315  df-suc 6316  df-iota 6441  df-fun 6487  df-fn 6488  df-f 6489  df-f1 6490  df-fo 6491  df-f1o 6492  df-fv 6493  df-isom 6494  df-riota 7313  df-ov 7359  df-oprab 7360  df-mpo 7361  df-of 7620  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-supp 8101  df-tpos 8166  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-1o 8395  df-2o 8396  df-er 8633  df-map 8765  df-pm 8766  df-ixp 8836  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-fsupp 9265  df-fi 9314  df-sup 9345  df-inf 9346  df-oi 9415  df-card 9854  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-div 11799  df-nn 12166  df-2 12235  df-3 12236  df-4 12237  df-5 12238  df-6 12239  df-7 12240  df-8 12241  df-9 12242  df-n0 12429  df-z 12516  df-dec 12636  df-uz 12780  df-q 12890  df-rp 12934  df-xneg 13054  df-xadd 13055  df-xmul 13056  df-ioo 13293  df-ioc 13294  df-ico 13295  df-icc 13296  df-fz 13453  df-fzo 13600  df-fl 13742  df-mod 13820  df-seq 13955  df-exp 14015  df-fac 14227  df-bc 14256  df-hash 14284  df-word 14467  df-concat 14524  df-s1 14550  df-s2 14801  df-shft 15020  df-cj 15052  df-re 15053  df-im 15054  df-sqrt 15188  df-abs 15189  df-limsup 15424  df-clim 15441  df-rlim 15442  df-sum 15640  df-ef 16023  df-sin 16025  df-cos 16026  df-pi 16028  df-struct 17108  df-sets 17125  df-slot 17143  df-ndx 17155  df-base 17171  df-ress 17192  df-plusg 17224  df-mulr 17225  df-starv 17226  df-sca 17227  df-vsca 17228  df-ip 17229  df-tset 17230  df-ple 17231  df-ds 17233  df-unif 17234  df-hom 17235  df-cco 17236  df-rest 17376  df-topn 17377  df-0g 17395  df-gsum 17396  df-topgen 17397  df-pt 17398  df-prds 17401  df-xrs 17457  df-qtop 17462  df-imas 17463  df-xps 17465  df-mre 17539  df-mrc 17540  df-acs 17542  df-mgm 18599  df-sgrp 18678  df-mnd 18694  df-mhm 18742  df-submnd 18743  df-grp 18903  df-minusg 18904  df-mulg 19035  df-subg 19090  df-ghm 19179  df-gim 19225  df-cntz 19283  df-cmn 19748  df-abl 19749  df-mgp 20113  df-rng 20125  df-ur 20154  df-ring 20207  df-cring 20208  df-oppr 20308  df-dvdsr 20328  df-unit 20329  df-invr 20359  df-dvr 20372  df-subrng 20518  df-subrg 20542  df-drng 20703  df-psmet 21339  df-xmet 21340  df-met 21341  df-bl 21342  df-mopn 21343  df-fbas 21344  df-fg 21345  df-cnfld 21348  df-refld 21580  df-top 22877  df-topon 22894  df-topsp 22916  df-bases 22929  df-cld 23002  df-ntr 23003  df-cls 23004  df-nei 23081  df-lp 23119  df-perf 23120  df-cn 23210  df-cnp 23211  df-haus 23298  df-cmp 23370  df-tx 23545  df-hmeo 23738  df-fil 23829  df-fm 23921  df-flim 23922  df-flf 23923  df-xms 24303  df-ms 24304  df-tms 24305  df-cncf 24863  df-limc 25851  df-dv 25852  df-log 26538  df-cxp 26539

This theorem is referenced by: (None)