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Theorem divlogrlim

Description: The inverse logarithm function converges to zero. (Contributed by Mario Carneiro, 30-May-2016)

Ref Expression
Assertion divlogrlim ⊢ x ∈ 1 +∞ ⟼ 1 log ⁡ x ⇝ℝ 0

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elioore ⊢ x ∈ 1 +∞ → x ∈ ℝ
2 eliooord ⊢ x ∈ 1 +∞ → 1 < x ∧ x < +∞
3 2 simpld ⊢ x ∈ 1 +∞ → 1 < x
4 1 3 rplogcld ⊢ x ∈ 1 +∞ → log ⁡ x ∈ ℝ +
5 4 rprecred ⊢ x ∈ 1 +∞ → 1 log ⁡ x ∈ ℝ
6 5 recnd ⊢ x ∈ 1 +∞ → 1 log ⁡ x ∈ ℂ
7 6 rgen ⊢ ∀ x ∈ 1 +∞ 1 log ⁡ x ∈ ℂ
8 7 a1i ⊢ ⊤ → ∀ x ∈ 1 +∞ 1 log ⁡ x ∈ ℂ
9 ioossre ⊢ 1 +∞ ⊆ ℝ
10 9 a1i ⊢ ⊤ → 1 +∞ ⊆ ℝ
11 8 10 rlim0lt ⊢ ⊤ → x ∈ 1 +∞ ⟼ 1 log ⁡ x ⇝ℝ 0 ↔ ∀ y ∈ ℝ + ∃ c ∈ ℝ ∀ x ∈ 1 +∞ c < x → 1 log ⁡ x < y
12 11 mptru ⊢ x ∈ 1 +∞ ⟼ 1 log ⁡ x ⇝ℝ 0 ↔ ∀ y ∈ ℝ + ∃ c ∈ ℝ ∀ x ∈ 1 +∞ c < x → 1 log ⁡ x < y
13 id ⊢ y ∈ ℝ + → y ∈ ℝ +
14 13 rprecred ⊢ y ∈ ℝ + → 1 y ∈ ℝ
15 14 reefcld ⊢ y ∈ ℝ + → e 1 y ∈ ℝ
16 5 ad2antlr ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 1 log ⁡ x ∈ ℝ
17 1 ad2antlr ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → x ∈ ℝ
18 3 ad2antlr ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 1 < x
19 17 18 rplogcld ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → log ⁡ x ∈ ℝ +
20 19 rpreccld ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 1 log ⁡ x ∈ ℝ +
21 20 rpge0d ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 0 ≤ 1 log ⁡ x
22 16 21 absidd ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 1 log ⁡ x = 1 log ⁡ x
23 simpll ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → y ∈ ℝ +
24 4 ad2antlr ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → log ⁡ x ∈ ℝ +
25 simpr ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → e 1 y < x
26 1rp ⊢ 1 ∈ ℝ +
27 26 a1i ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 1 ∈ ℝ +
28 27 rpred ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 1 ∈ ℝ
29 28 17 18 ltled ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 1 ≤ x
30 17 27 29 rpgecld ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → x ∈ ℝ +
31 30 reeflogd ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → e log ⁡ x = x
32 25 31 breqtrrd ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → e 1 y < e log ⁡ x
33 23 rprecred ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 1 y ∈ ℝ
34 24 rpred ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → log ⁡ x ∈ ℝ
35 eflt ⊢ 1 y ∈ ℝ ∧ log ⁡ x ∈ ℝ → 1 y < log ⁡ x ↔ e 1 y < e log ⁡ x
36 33 34 35 syl2anc ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 1 y < log ⁡ x ↔ e 1 y < e log ⁡ x
37 32 36 mpbird ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 1 y < log ⁡ x
38 23 24 37 ltrec1d ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 1 log ⁡ x < y
39 22 38 eqbrtrd ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ ∧ e 1 y < x → 1 log ⁡ x < y
40 39 ex ⊢ y ∈ ℝ + ∧ x ∈ 1 +∞ → e 1 y < x → 1 log ⁡ x < y
41 40 ralrimiva ⊢ y ∈ ℝ + → ∀ x ∈ 1 +∞ e 1 y < x → 1 log ⁡ x < y
42 breq1 ⊢ c = e 1 y → c < x ↔ e 1 y < x
43 42 rspceaimv ⊢ e 1 y ∈ ℝ ∧ ∀ x ∈ 1 +∞ e 1 y < x → 1 log ⁡ x < y → ∃ c ∈ ℝ ∀ x ∈ 1 +∞ c < x → 1 log ⁡ x < y
44 15 41 43 syl2anc ⊢ y ∈ ℝ + → ∃ c ∈ ℝ ∀ x ∈ 1 +∞ c < x → 1 log ⁡ x < y
45 12 44 mprgbir ⊢ x ∈ 1 +∞ ⟼ 1 log ⁡ x ⇝ℝ 0