MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  logfacubnd Unicode version

Theorem logfacubnd 20460
Description: A simple upper bound on the logarithm of a factorial. (Contributed by Mario Carneiro, 16-Apr-2016.)
Assertion
Ref Expression
logfacubnd  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( log `  ( ! `  ( |_ `  A ) ) )  <_  ( A  x.  ( log `  A ) ) )

Proof of Theorem logfacubnd
StepHypRef Expression
1 rpre 10360 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR+  ->  A  e.  RR )
2 flge1nn 10949 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  RR  /\  1  <_  A )  -> 
( |_ `  A
)  e.  NN )
31, 2sylan 457 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( |_ `  A )  e.  NN )
43nnnn0d 10018 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( |_ `  A )  e. 
NN0 )
5 faccl 11298 . . . . 5  |-  ( ( |_ `  A )  e.  NN0  ->  ( ! `
 ( |_ `  A ) )  e.  NN )
64, 5syl 15 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( ! `  ( |_ `  A ) )  e.  NN )
76nnrpd 10389 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( ! `  ( |_ `  A ) )  e.  RR+ )
87relogcld 19974 . 2  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( log `  ( ! `  ( |_ `  A ) ) )  e.  RR )
91adantr 451 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  A  e.  RR )
10 reflcl 10928 . . . 4  |-  ( A  e.  RR  ->  ( |_ `  A )  e.  RR )
119, 10syl 15 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( |_ `  A )  e.  RR )
123nnrpd 10389 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( |_ `  A )  e.  RR+ )
1312relogcld 19974 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( log `  ( |_ `  A ) )  e.  RR )
1411, 13remulcld 8863 . 2  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  (
( |_ `  A
)  x.  ( log `  ( |_ `  A
) ) )  e.  RR )
15 relogcl 19932 . . . 4  |-  ( A  e.  RR+  ->  ( log `  A )  e.  RR )
1615adantr 451 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( log `  A )  e.  RR )
179, 16remulcld 8863 . 2  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( A  x.  ( log `  A ) )  e.  RR )
18 facubnd 11313 . . . . 5  |-  ( ( |_ `  A )  e.  NN0  ->  ( ! `
 ( |_ `  A ) )  <_ 
( ( |_ `  A ) ^ ( |_ `  A ) ) )
194, 18syl 15 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( ! `  ( |_ `  A ) )  <_ 
( ( |_ `  A ) ^ ( |_ `  A ) ) )
203, 4nnexpcld 11266 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  (
( |_ `  A
) ^ ( |_
`  A ) )  e.  NN )
2120nnrpd 10389 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  (
( |_ `  A
) ^ ( |_
`  A ) )  e.  RR+ )
227, 21logled 19978 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  (
( ! `  ( |_ `  A ) )  <_  ( ( |_
`  A ) ^
( |_ `  A
) )  <->  ( log `  ( ! `  ( |_ `  A ) ) )  <_  ( log `  ( ( |_ `  A ) ^ ( |_ `  A ) ) ) ) )
2319, 22mpbid 201 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( log `  ( ! `  ( |_ `  A ) ) )  <_  ( log `  ( ( |_
`  A ) ^
( |_ `  A
) ) ) )
243nnzd 10116 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( |_ `  A )  e.  ZZ )
25 relogexp 19949 . . . 4  |-  ( ( ( |_ `  A
)  e.  RR+  /\  ( |_ `  A )  e.  ZZ )  ->  ( log `  ( ( |_
`  A ) ^
( |_ `  A
) ) )  =  ( ( |_ `  A )  x.  ( log `  ( |_ `  A ) ) ) )
2612, 24, 25syl2anc 642 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( log `  ( ( |_
`  A ) ^
( |_ `  A
) ) )  =  ( ( |_ `  A )  x.  ( log `  ( |_ `  A ) ) ) )
2723, 26breqtrd 4047 . 2  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( log `  ( ! `  ( |_ `  A ) ) )  <_  (
( |_ `  A
)  x.  ( log `  ( |_ `  A
) ) ) )
28 flle 10931 . . . 4  |-  ( A  e.  RR  ->  ( |_ `  A )  <_  A )
299, 28syl 15 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( |_ `  A )  <_  A )
30 simpl 443 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  A  e.  RR+ )
3112, 30logled 19978 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  (
( |_ `  A
)  <_  A  <->  ( log `  ( |_ `  A
) )  <_  ( log `  A ) ) )
3229, 31mpbid 201 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( log `  ( |_ `  A ) )  <_ 
( log `  A
) )
3312rprege0d 10397 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  (
( |_ `  A
)  e.  RR  /\  0  <_  ( |_ `  A ) ) )
34 log1 19939 . . . . . 6  |-  ( log `  1 )  =  0
353nnge1d 9788 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  1  <_  ( |_ `  A
) )
36 1rp 10358 . . . . . . . 8  |-  1  e.  RR+
37 logleb 19957 . . . . . . . 8  |-  ( ( 1  e.  RR+  /\  ( |_ `  A )  e.  RR+ )  ->  ( 1  <_  ( |_ `  A )  <->  ( log `  1 )  <_  ( log `  ( |_ `  A ) ) ) )
3836, 12, 37sylancr 644 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  (
1  <_  ( |_ `  A )  <->  ( log `  1 )  <_  ( log `  ( |_ `  A ) ) ) )
3935, 38mpbid 201 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( log `  1 )  <_ 
( log `  ( |_ `  A ) ) )
4034, 39syl5eqbrr 4057 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  0  <_  ( log `  ( |_ `  A ) ) )
4113, 40jca 518 . . . 4  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  (
( log `  ( |_ `  A ) )  e.  RR  /\  0  <_  ( log `  ( |_ `  A ) ) ) )
42 lemul12a 9614 . . . 4  |-  ( ( ( ( ( |_
`  A )  e.  RR  /\  0  <_ 
( |_ `  A
) )  /\  A  e.  RR )  /\  (
( ( log `  ( |_ `  A ) )  e.  RR  /\  0  <_  ( log `  ( |_ `  A ) ) )  /\  ( log `  A )  e.  RR ) )  ->  (
( ( |_ `  A )  <_  A  /\  ( log `  ( |_ `  A ) )  <_  ( log `  A
) )  ->  (
( |_ `  A
)  x.  ( log `  ( |_ `  A
) ) )  <_ 
( A  x.  ( log `  A ) ) ) )
4333, 9, 41, 16, 42syl22anc 1183 . . 3  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  (
( ( |_ `  A )  <_  A  /\  ( log `  ( |_ `  A ) )  <_  ( log `  A
) )  ->  (
( |_ `  A
)  x.  ( log `  ( |_ `  A
) ) )  <_ 
( A  x.  ( log `  A ) ) ) )
4429, 32, 43mp2and 660 . 2  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  (
( |_ `  A
)  x.  ( log `  ( |_ `  A
) ) )  <_ 
( A  x.  ( log `  A ) ) )
458, 14, 17, 27, 44letrd 8973 1  |-  ( ( A  e.  RR+  /\  1  <_  A )  ->  ( log `  ( ! `  ( |_ `  A ) ) )  <_  ( A  x.  ( log `  A ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684   class class class wbr 4023   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   RRcr 8736   0cc0 8737   1c1 8738    x. cmul 8742    <_ cle 8868   NNcn 9746   NN0cn0 9965   ZZcz 10024   RR+crp 10354   |_cfl 10924   ^cexp 11104   !cfa 11288   logclog 19912
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-inf2 7342  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814  ax-pre-sup 8815  ax-addf 8816  ax-mulf 8817
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-iin 3908  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-se 4353  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-isom 5264  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-of 6078  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-1o 6479  df-2o 6480  df-oadd 6483  df-er 6660  df-map 6774  df-pm 6775  df-ixp 6818  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-fin 6867  df-fi 7165  df-sup 7194  df-oi 7225  df-card 7572  df-cda 7794  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-div 9424  df-nn 9747  df-2 9804  df-3 9805  df-4 9806  df-5 9807  df-6 9808  df-7 9809  df-8 9810  df-9 9811  df-10 9812  df-n0 9966  df-z 10025  df-dec 10125  df-uz 10231  df-q 10317  df-rp 10355  df-xneg 10452  df-xadd 10453  df-xmul 10454  df-ioo 10660  df-ioc 10661  df-ico 10662  df-icc 10663  df-fz 10783  df-fzo 10871  df-fl 10925  df-mod 10974  df-seq 11047  df-exp 11105  df-fac 11289  df-bc 11316  df-hash 11338  df-shft 11562  df-cj 11584  df-re 11585  df-im 11586  df-sqr 11720  df-abs 11721  df-limsup 11945  df-clim 11962  df-rlim 11963  df-sum 12159  df-ef 12349  df-sin 12351  df-cos 12352  df-pi 12354  df-struct 13150  df-ndx 13151  df-slot 13152  df-base 13153  df-sets 13154  df-ress 13155  df-plusg 13221  df-mulr 13222  df-starv 13223  df-sca 13224  df-vsca 13225  df-tset 13227  df-ple 13228  df-ds 13230  df-hom 13232  df-cco 13233  df-rest 13327  df-topn 13328  df-topgen 13344  df-pt 13345  df-prds 13348  df-xrs 13403  df-0g 13404  df-gsum 13405  df-qtop 13410  df-imas 13411  df-xps 13413  df-mre 13488  df-mrc 13489  df-acs 13491  df-mnd 14367  df-submnd 14416  df-mulg 14492  df-cntz 14793  df-cmn 15091  df-xmet 16373  df-met 16374  df-bl 16375  df-mopn 16376  df-cnfld 16378  df-top 16636  df-bases 16638  df-topon 16639  df-topsp 16640  df-cld 16756  df-ntr 16757  df-cls 16758  df-nei 16835  df-lp 16868  df-perf 16869  df-cn 16957  df-cnp 16958  df-haus 17043  df-tx 17257  df-hmeo 17446  df-fbas 17520  df-fg 17521  df-fil 17541  df-fm 17633  df-flim 17634  df-flf 17635  df-xms 17885  df-ms 17886  df-tms 17887  df-cncf 18382  df-limc 19216  df-dv 19217  df-log 19914
  Copyright terms: Public domain W3C validator