Metamath Proof Explorer


Theorem ostth2

Description: - Lemma for ostth : regular case. (Contributed by Mario Carneiro, 10-Sep-2014)

Ref Expression
Hypotheses qrng.q โŠข ๐‘„ = ( โ„‚fld โ†พs โ„š )
qabsabv.a โŠข ๐ด = ( AbsVal โ€˜ ๐‘„ )
padic.j โŠข ๐ฝ = ( ๐‘ž โˆˆ โ„™ โ†ฆ ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„š โ†ฆ if ( ๐‘ฅ = 0 , 0 , ( ๐‘ž โ†‘ - ( ๐‘ž pCnt ๐‘ฅ ) ) ) ) )
ostth.k โŠข ๐พ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„š โ†ฆ if ( ๐‘ฅ = 0 , 0 , 1 ) )
ostth.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐ด )
ostth2.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) )
ostth2.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 < ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) )
ostth2.4 โŠข ๐‘… = ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ ) )
Assertion ostth2 ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘Ž โˆˆ ( 0 (,] 1 ) ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘Ž ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qrng.q โŠข ๐‘„ = ( โ„‚fld โ†พs โ„š )
2 qabsabv.a โŠข ๐ด = ( AbsVal โ€˜ ๐‘„ )
3 padic.j โŠข ๐ฝ = ( ๐‘ž โˆˆ โ„™ โ†ฆ ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„š โ†ฆ if ( ๐‘ฅ = 0 , 0 , ( ๐‘ž โ†‘ - ( ๐‘ž pCnt ๐‘ฅ ) ) ) ) )
4 ostth.k โŠข ๐พ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„š โ†ฆ if ( ๐‘ฅ = 0 , 0 , 1 ) )
5 ostth.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐ด )
6 ostth2.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) )
7 ostth2.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 < ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) )
8 ostth2.4 โŠข ๐‘… = ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ ) )
9 eluz2b2 โŠข ( ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) โ†” ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง 1 < ๐‘ ) )
10 6 9 sylib โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง 1 < ๐‘ ) )
11 10 simpld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
12 nnq โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„š )
13 11 12 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„š )
14 1 qrngbas โŠข โ„š = ( Base โ€˜ ๐‘„ )
15 2 14 abvcl โŠข ( ( ๐น โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘ โˆˆ โ„š ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„ )
16 5 13 15 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„ )
17 16 7 rplogcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) โˆˆ โ„+ )
18 11 nnred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ )
19 10 simprd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 < ๐‘ )
20 18 19 rplogcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( log โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„+ )
21 17 20 rpdivcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ ) ) โˆˆ โ„+ )
22 8 21 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ โ„+ )
23 22 rpred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ โ„ )
24 22 rpgt0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 < ๐‘… )
25 11 nnnn0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
26 1 2 qabvle โŠข ( ( ๐น โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) โ‰ค ๐‘ )
27 5 25 26 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) โ‰ค ๐‘ )
28 11 nnne0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โ‰  0 )
29 1 qrng0 โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘„ )
30 2 14 29 abvgt0 โŠข ( ( ๐น โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘ โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โ‰  0 ) โ†’ 0 < ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) )
31 5 13 28 30 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 < ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) )
32 16 31 elrpd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„+ )
33 32 reeflogd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) )
34 11 nnrpd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„+ )
35 34 reeflogd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘ ) ) = ๐‘ )
36 27 33 35 3brtr4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) ) โ‰ค ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘ ) ) )
37 17 rpred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) โˆˆ โ„ )
38 34 relogcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( log โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„ )
39 efle โŠข ( ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) โˆˆ โ„ โˆง ( log โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) โ‰ค ( log โ€˜ ๐‘ ) โ†” ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) ) โ‰ค ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘ ) ) ) )
40 37 38 39 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) โ‰ค ( log โ€˜ ๐‘ ) โ†” ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) ) โ‰ค ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘ ) ) ) )
41 36 40 mpbird โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) โ‰ค ( log โ€˜ ๐‘ ) )
42 20 rpcnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( log โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ โ„‚ )
43 42 mulridd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ๐‘ ) ยท 1 ) = ( log โ€˜ ๐‘ ) )
44 41 43 breqtrrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) โ‰ค ( ( log โ€˜ ๐‘ ) ยท 1 ) )
45 1red โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„ )
46 37 45 20 ledivmuld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ ) ) โ‰ค 1 โ†” ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) โ‰ค ( ( log โ€˜ ๐‘ ) ยท 1 ) ) )
47 44 46 mpbird โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ ) ) โ‰ค 1 )
48 8 47 eqbrtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โ‰ค 1 )
49 0xr โŠข 0 โˆˆ โ„*
50 1re โŠข 1 โˆˆ โ„
51 elioc2 โŠข ( ( 0 โˆˆ โ„* โˆง 1 โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ๐‘… โˆˆ ( 0 (,] 1 ) โ†” ( ๐‘… โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐‘… โˆง ๐‘… โ‰ค 1 ) ) )
52 49 50 51 mp2an โŠข ( ๐‘… โˆˆ ( 0 (,] 1 ) โ†” ( ๐‘… โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐‘… โˆง ๐‘… โ‰ค 1 ) )
53 23 24 48 52 syl3anbrc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ ( 0 (,] 1 ) )
54 1 2 qabsabv โŠข ( abs โ†พ โ„š ) โˆˆ ๐ด
55 fvres โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†’ ( ( abs โ†พ โ„š ) โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) )
56 55 oveq1d โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†’ ( ( ( abs โ†พ โ„š ) โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) = ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) )
57 56 mpteq2ia โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( ( abs โ†พ โ„š ) โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) ) = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) )
58 57 eqcomi โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) ) = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( ( abs โ†พ โ„š ) โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) )
59 2 14 58 abvcxp โŠข ( ( ( abs โ†พ โ„š ) โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘… โˆˆ ( 0 (,] 1 ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) ) โˆˆ ๐ด )
60 54 53 59 sylancr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) ) โˆˆ ๐ด )
61 eluzelz โŠข ( ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ โ„ค )
62 zq โŠข ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โ†’ ๐‘ง โˆˆ โ„š )
63 fveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘ง โ†’ ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( abs โ€˜ ๐‘ง ) )
64 63 oveq1d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘ง โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) = ( ( abs โ€˜ ๐‘ง ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) )
65 eqid โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) ) = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) )
66 ovex โŠข ( ( abs โ€˜ ๐‘ง ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) โˆˆ V
67 64 65 66 fvmpt โŠข ( ๐‘ง โˆˆ โ„š โ†’ ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) ) โ€˜ ๐‘ง ) = ( ( abs โ€˜ ๐‘ง ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) )
68 61 62 67 3syl โŠข ( ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) โ†’ ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) ) โ€˜ ๐‘ง ) = ( ( abs โ€˜ ๐‘ง ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) )
69 68 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) ) โ€˜ ๐‘ง ) = ( ( abs โ€˜ ๐‘ง ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) )
70 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) )
71 eluz2b2 โŠข ( ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) โ†” ( ๐‘ง โˆˆ โ„• โˆง 1 < ๐‘ง ) )
72 70 71 sylib โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ๐‘ง โˆˆ โ„• โˆง 1 < ๐‘ง ) )
73 72 simpld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ โ„• )
74 73 nnred โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ โ„ )
75 73 nnnn0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ โ„•0 )
76 75 nn0ge0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ 0 โ‰ค ๐‘ง )
77 74 76 absidd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( abs โ€˜ ๐‘ง ) = ๐‘ง )
78 77 oveq1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐‘ง ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) = ( ๐‘ง โ†‘๐‘ ๐‘… ) )
79 74 recnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ โ„‚ )
80 73 nnne0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘ง โ‰  0 )
81 22 rpcnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ โ„‚ )
82 81 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘… โˆˆ โ„‚ )
83 79 80 82 cxpefd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ๐‘ง โ†‘๐‘ ๐‘… ) = ( exp โ€˜ ( ๐‘… ยท ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) ) )
84 5 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐น โˆˆ ๐ด )
85 6 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) )
86 7 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ 1 < ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) )
87 eqid โŠข ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) = ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) )
88 eqid โŠข if ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ‰ค 1 , 1 , ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) = if ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ‰ค 1 , 1 , ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) )
89 eqid โŠข ( ( log โ€˜ ๐‘ ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) = ( ( log โ€˜ ๐‘ ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) )
90 1 2 3 4 84 85 86 8 70 87 88 89 ostth2lem4 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( 1 < ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โˆง ๐‘… โ‰ค ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) ) )
91 90 simprd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘… โ‰ค ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) )
92 90 simpld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ 1 < ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) )
93 eqid โŠข if ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) โ‰ค 1 , 1 , ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) ) = if ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) โ‰ค 1 , 1 , ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) )
94 eqid โŠข ( ( log โ€˜ ๐‘ง ) / ( log โ€˜ ๐‘ ) ) = ( ( log โ€˜ ๐‘ง ) / ( log โ€˜ ๐‘ ) )
95 1 2 3 4 84 70 92 87 85 8 93 94 ostth2lem4 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( 1 < ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) โˆง ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) โ‰ค ๐‘… ) )
96 95 simprd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) โ‰ค ๐‘… )
97 23 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘… โˆˆ โ„ )
98 61 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ โ„ค )
99 98 62 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ โ„š )
100 2 14 abvcl โŠข ( ( ๐น โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„š ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ โ„ )
101 84 99 100 syl2anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ โ„ )
102 2 14 29 abvgt0 โŠข ( ( ๐น โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ง โ‰  0 ) โ†’ 0 < ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) )
103 84 99 80 102 syl3anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ 0 < ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) )
104 101 103 elrpd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ โ„+ )
105 104 relogcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) โˆˆ โ„ )
106 73 nnrpd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ โ„+ )
107 106 relogcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ โ„ )
108 ef0 โŠข ( exp โ€˜ 0 ) = 1
109 72 simprd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ 1 < ๐‘ง )
110 106 reeflogd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) = ๐‘ง )
111 109 110 breqtrrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ 1 < ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) )
112 108 111 eqbrtrid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( exp โ€˜ 0 ) < ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) )
113 0re โŠข 0 โˆˆ โ„
114 eflt โŠข ( ( 0 โˆˆ โ„ โˆง ( log โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ โ„ ) โ†’ ( 0 < ( log โ€˜ ๐‘ง ) โ†” ( exp โ€˜ 0 ) < ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) ) )
115 113 107 114 sylancr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( 0 < ( log โ€˜ ๐‘ง ) โ†” ( exp โ€˜ 0 ) < ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) ) )
116 112 115 mpbird โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ 0 < ( log โ€˜ ๐‘ง ) )
117 116 gt0ne0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 )
118 105 107 117 redivcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) โˆˆ โ„ )
119 97 118 letri3d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ๐‘… = ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) โ†” ( ๐‘… โ‰ค ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) โˆง ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) โ‰ค ๐‘… ) ) )
120 91 96 119 mpbir2and โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ๐‘… = ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) )
121 120 oveq1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ๐‘… ยท ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) = ( ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) ยท ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) )
122 105 recnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) โˆˆ โ„‚ )
123 107 recnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( log โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ โ„‚ )
124 122 123 117 divcan1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ( ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) / ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) ยท ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) = ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) )
125 121 124 eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ๐‘… ยท ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) = ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) )
126 125 fveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( exp โ€˜ ( ๐‘… ยท ( log โ€˜ ๐‘ง ) ) ) = ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) ) )
127 104 reeflogd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( exp โ€˜ ( log โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) ) ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) )
128 83 126 127 3eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ๐‘ง โ†‘๐‘ ๐‘… ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) )
129 69 78 128 3eqtrrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 2 ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) = ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) ) โ€˜ ๐‘ง ) )
130 1 2 5 60 129 ostthlem1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) ) )
131 oveq2 โŠข ( ๐‘Ž = ๐‘… โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘Ž ) = ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) )
132 131 mpteq2dv โŠข ( ๐‘Ž = ๐‘… โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘Ž ) ) = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) ) )
133 132 rspceeqv โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ ( 0 (,] 1 ) โˆง ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘… ) ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘Ž โˆˆ ( 0 (,] 1 ) ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘Ž ) ) )
134 53 130 133 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘Ž โˆˆ ( 0 (,] 1 ) ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„š โ†ฆ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฆ ) โ†‘๐‘ ๐‘Ž ) ) )