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Theorem chpo1ubb

Description: The psi function is upper bounded by a linear term. (Contributed by Mario Carneiro, 31-May-2016)

Ref Expression
Assertion chpo1ubb ⊢ ∃ c ∈ ℝ + ∀ x ∈ ℝ + ψ ⁡ x ≤ c ⁢ x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rpssre ⊢ ℝ + ⊆ ℝ
2 1 a1i ⊢ ⊤ → ℝ + ⊆ ℝ
3 1red ⊢ ⊤ → 1 ∈ ℝ
4 simpr ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + → x ∈ ℝ +
5 4 rpred ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + → x ∈ ℝ
6 chpcl ⊢ x ∈ ℝ → ψ ⁡ x ∈ ℝ
7 5 6 syl ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + → ψ ⁡ x ∈ ℝ
8 7 4 rerpdivcld ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + → ψ ⁡ x x ∈ ℝ
9 chpo1ub ⊢ x ∈ ℝ + ⟼ ψ ⁡ x x ∈ 𝑂⁡1
10 9 a1i ⊢ ⊤ → x ∈ ℝ + ⟼ ψ ⁡ x x ∈ 𝑂⁡1
11 8 10 o1lo1d ⊢ ⊤ → x ∈ ℝ + ⟼ ψ ⁡ x x ∈ ≤𝑂⁡1
12 chpcl ⊢ y ∈ ℝ → ψ ⁡ y ∈ ℝ
13 12 ad2antrl ⊢ ⊤ ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y → ψ ⁡ y ∈ ℝ
14 13 rehalfcld ⊢ ⊤ ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y → ψ ⁡ y 2 ∈ ℝ
15 5 adantr ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → x ∈ ℝ
16 chpeq0 ⊢ x ∈ ℝ → ψ ⁡ x = 0 ↔ x < 2
17 15 16 syl ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → ψ ⁡ x = 0 ↔ x < 2
18 17 biimpar ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ x < 2 → ψ ⁡ x = 0
19 18 oveq1d ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ x < 2 → ψ ⁡ x x = 0 x
20 4 adantr ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → x ∈ ℝ +
21 20 rpcnd ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → x ∈ ℂ
22 20 rpne0d ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → x ≠ 0
23 21 22 div0d ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → 0 x = 0
24 13 ad2ant2r ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → ψ ⁡ y ∈ ℝ
25 2rp ⊢ 2 ∈ ℝ +
26 25 a1i ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → 2 ∈ ℝ +
27 simprll ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → y ∈ ℝ
28 chpge0 ⊢ y ∈ ℝ → 0 ≤ ψ ⁡ y
29 27 28 syl ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → 0 ≤ ψ ⁡ y
30 24 26 29 divge0d ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → 0 ≤ ψ ⁡ y 2
31 23 30 eqbrtrd ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → 0 x ≤ ψ ⁡ y 2
32 31 adantr ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ x < 2 → 0 x ≤ ψ ⁡ y 2
33 19 32 eqbrtrd ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ x < 2 → ψ ⁡ x x ≤ ψ ⁡ y 2
34 7 ad2antrr ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ 2 ≤ x → ψ ⁡ x ∈ ℝ
35 24 adantr ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ 2 ≤ x → ψ ⁡ y ∈ ℝ
36 25 a1i ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ 2 ≤ x → 2 ∈ ℝ +
37 15 adantr ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ 2 ≤ x → x ∈ ℝ
38 chpge0 ⊢ x ∈ ℝ → 0 ≤ ψ ⁡ x
39 37 38 syl ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ 2 ≤ x → 0 ≤ ψ ⁡ x
40 27 adantr ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ 2 ≤ x → y ∈ ℝ
41 simprr ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → x < y
42 15 27 41 ltled ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → x ≤ y
43 42 adantr ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ 2 ≤ x → x ≤ y
44 chpwordi ⊢ x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ x ≤ y → ψ ⁡ x ≤ ψ ⁡ y
45 37 40 43 44 syl3anc ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ 2 ≤ x → ψ ⁡ x ≤ ψ ⁡ y
46 simpr ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ 2 ≤ x → 2 ≤ x
47 34 35 36 37 39 45 46 lediv12ad ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y ∧ 2 ≤ x → ψ ⁡ x x ≤ ψ ⁡ y 2
48 2re ⊢ 2 ∈ ℝ
49 48 a1i ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → 2 ∈ ℝ
50 33 47 15 49 ltlecasei ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℝ ∧ 1 ≤ y ∧ x < y → ψ ⁡ x x ≤ ψ ⁡ y 2
51 2 3 8 11 14 50 lo1bddrp ⊢ ⊤ → ∃ c ∈ ℝ + ∀ x ∈ ℝ + ψ ⁡ x x ≤ c
52 51 mptru ⊢ ∃ c ∈ ℝ + ∀ x ∈ ℝ + ψ ⁡ x x ≤ c
53 simpr ⊢ c ∈ ℝ + ∧ x ∈ ℝ + → x ∈ ℝ +
54 53 rpred ⊢ c ∈ ℝ + ∧ x ∈ ℝ + → x ∈ ℝ
55 54 6 syl ⊢ c ∈ ℝ + ∧ x ∈ ℝ + → ψ ⁡ x ∈ ℝ
56 simpl ⊢ c ∈ ℝ + ∧ x ∈ ℝ + → c ∈ ℝ +
57 56 rpred ⊢ c ∈ ℝ + ∧ x ∈ ℝ + → c ∈ ℝ
58 55 57 53 ledivmul2d ⊢ c ∈ ℝ + ∧ x ∈ ℝ + → ψ ⁡ x x ≤ c ↔ ψ ⁡ x ≤ c ⁢ x
59 58 ralbidva ⊢ c ∈ ℝ + → ∀ x ∈ ℝ + ψ ⁡ x x ≤ c ↔ ∀ x ∈ ℝ + ψ ⁡ x ≤ c ⁢ x
60 59 rexbiia ⊢ ∃ c ∈ ℝ + ∀ x ∈ ℝ + ψ ⁡ x x ≤ c ↔ ∃ c ∈ ℝ + ∀ x ∈ ℝ + ψ ⁡ x ≤ c ⁢ x
61 52 60 mpbi ⊢ ∃ c ∈ ℝ + ∀ x ∈ ℝ + ψ ⁡ x ≤ c ⁢ x