Metamath Proof Explorer


Theorem pntlemc

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

Ref Expression
Hypotheses pntlem1.r โŠข ๐‘… = ( ๐‘Ž โˆˆ โ„+ โ†ฆ ( ( ฯˆ โ€˜ ๐‘Ž ) โˆ’ ๐‘Ž ) )
pntlem1.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„+ )
pntlem1.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„+ )
pntlem1.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ ( 0 (,) 1 ) )
pntlem1.d โŠข ๐ท = ( ๐ด + 1 )
pntlem1.f โŠข ๐น = ( ( 1 โˆ’ ( 1 / ๐ท ) ) ยท ( ( ๐ฟ / ( 3 2 ยท ๐ต ) ) / ( ๐ท โ†‘ 2 ) ) )
pntlem1.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ โ„+ )
pntlem1.u2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โ‰ค ๐ด )
pntlem1.e โŠข ๐ธ = ( ๐‘ˆ / ๐ท )
pntlem1.k โŠข ๐พ = ( exp โ€˜ ( ๐ต / ๐ธ ) )
Assertion pntlemc ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ โˆˆ โ„+ โˆง ๐พ โˆˆ โ„+ โˆง ( ๐ธ โˆˆ ( 0 (,) 1 ) โˆง 1 < ๐พ โˆง ( ๐‘ˆ โˆ’ ๐ธ ) โˆˆ โ„+ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pntlem1.r โŠข ๐‘… = ( ๐‘Ž โˆˆ โ„+ โ†ฆ ( ( ฯˆ โ€˜ ๐‘Ž ) โˆ’ ๐‘Ž ) )
2 pntlem1.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„+ )
3 pntlem1.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„+ )
4 pntlem1.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ ( 0 (,) 1 ) )
5 pntlem1.d โŠข ๐ท = ( ๐ด + 1 )
6 pntlem1.f โŠข ๐น = ( ( 1 โˆ’ ( 1 / ๐ท ) ) ยท ( ( ๐ฟ / ( 3 2 ยท ๐ต ) ) / ( ๐ท โ†‘ 2 ) ) )
7 pntlem1.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ โ„+ )
8 pntlem1.u2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โ‰ค ๐ด )
9 pntlem1.e โŠข ๐ธ = ( ๐‘ˆ / ๐ท )
10 pntlem1.k โŠข ๐พ = ( exp โ€˜ ( ๐ต / ๐ธ ) )
11 1 2 3 4 5 6 pntlemd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โˆˆ โ„+ โˆง ๐ท โˆˆ โ„+ โˆง ๐น โˆˆ โ„+ ) )
12 11 simp2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ท โˆˆ โ„+ )
13 7 12 rpdivcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ / ๐ท ) โˆˆ โ„+ )
14 9 13 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ โ„+ )
15 3 14 rpdivcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต / ๐ธ ) โˆˆ โ„+ )
16 15 rpred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต / ๐ธ ) โˆˆ โ„ )
17 16 rpefcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( exp โ€˜ ( ๐ต / ๐ธ ) ) โˆˆ โ„+ )
18 10 17 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐พ โˆˆ โ„+ )
19 14 rpred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ โ„ )
20 14 rpgt0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 < ๐ธ )
21 7 rpred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ โ„ )
22 2 rpred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
23 12 rpred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ท โˆˆ โ„ )
24 22 ltp1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด < ( ๐ด + 1 ) )
25 24 5 breqtrrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด < ๐ท )
26 21 22 23 8 25 lelttrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ < ๐ท )
27 12 rpcnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚ )
28 27 mulridd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท ยท 1 ) = ๐ท )
29 26 28 breqtrrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ < ( ๐ท ยท 1 ) )
30 1red โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„ )
31 21 30 12 ltdivmuld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ˆ / ๐ท ) < 1 โ†” ๐‘ˆ < ( ๐ท ยท 1 ) ) )
32 29 31 mpbird โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ / ๐ท ) < 1 )
33 9 32 eqbrtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ < 1 )
34 0xr โŠข 0 โˆˆ โ„*
35 1xr โŠข 1 โˆˆ โ„*
36 elioo2 โŠข ( ( 0 โˆˆ โ„* โˆง 1 โˆˆ โ„* ) โ†’ ( ๐ธ โˆˆ ( 0 (,) 1 ) โ†” ( ๐ธ โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ธ โˆง ๐ธ < 1 ) ) )
37 34 35 36 mp2an โŠข ( ๐ธ โˆˆ ( 0 (,) 1 ) โ†” ( ๐ธ โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ธ โˆง ๐ธ < 1 ) )
38 19 20 33 37 syl3anbrc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ ( 0 (,) 1 ) )
39 efgt1 โŠข ( ( ๐ต / ๐ธ ) โˆˆ โ„+ โ†’ 1 < ( exp โ€˜ ( ๐ต / ๐ธ ) ) )
40 15 39 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 < ( exp โ€˜ ( ๐ต / ๐ธ ) ) )
41 40 10 breqtrrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 < ๐พ )
42 1re โŠข 1 โˆˆ โ„
43 ltaddrp โŠข ( ( 1 โˆˆ โ„ โˆง ๐ด โˆˆ โ„+ ) โ†’ 1 < ( 1 + ๐ด ) )
44 42 2 43 sylancr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 < ( 1 + ๐ด ) )
45 7 rpcnne0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ˆ โ‰  0 ) )
46 divid โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ˆ โ‰  0 ) โ†’ ( ๐‘ˆ / ๐‘ˆ ) = 1 )
47 45 46 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ / ๐‘ˆ ) = 1 )
48 2 rpcnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
49 ax-1cn โŠข 1 โˆˆ โ„‚
50 addcom โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐ด + 1 ) = ( 1 + ๐ด ) )
51 48 49 50 sylancl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด + 1 ) = ( 1 + ๐ด ) )
52 5 51 eqtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ท = ( 1 + ๐ด ) )
53 44 47 52 3brtr4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ / ๐‘ˆ ) < ๐ท )
54 21 7 12 53 ltdiv23d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ / ๐ท ) < ๐‘ˆ )
55 9 54 eqbrtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ < ๐‘ˆ )
56 difrp โŠข ( ( ๐ธ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ˆ โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ๐ธ < ๐‘ˆ โ†” ( ๐‘ˆ โˆ’ ๐ธ ) โˆˆ โ„+ ) )
57 19 21 56 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ < ๐‘ˆ โ†” ( ๐‘ˆ โˆ’ ๐ธ ) โˆˆ โ„+ ) )
58 55 57 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ โˆ’ ๐ธ ) โˆˆ โ„+ )
59 38 41 58 3jca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ โˆˆ ( 0 (,) 1 ) โˆง 1 < ๐พ โˆง ( ๐‘ˆ โˆ’ ๐ธ ) โˆˆ โ„+ ) )
60 14 18 59 3jca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ โˆˆ โ„+ โˆง ๐พ โˆˆ โ„+ โˆง ( ๐ธ โˆˆ ( 0 (,) 1 ) โˆง 1 < ๐พ โˆง ( ๐‘ˆ โˆ’ ๐ธ ) โˆˆ โ„+ ) ) )