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Theorem icopnfcnv 20514
Description: Define a bijection from  [ 0 ,  1 ) to  [
0 , +oo ). (Contributed by Mario Carneiro, 9-Sep-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
icopnfhmeo.f  |-  F  =  ( x  e.  ( 0 [,) 1 ) 
|->  ( x  /  (
1  -  x ) ) )
Assertion
Ref Expression
icopnfcnv  |-  ( F : ( 0 [,) 1 ) -1-1-onto-> ( 0 [,) +oo )  /\  `' F  =  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  |->  ( y  /  (
1  +  y ) ) ) )
Distinct variable groups:    x, y    y, F
Allowed substitution hint:    F( x)

Proof of Theorem icopnfcnv
StepHypRef Expression
1 icopnfhmeo.f . . 3  |-  F  =  ( x  e.  ( 0 [,) 1 ) 
|->  ( x  /  (
1  -  x ) ) )
2 0re 9386 . . . . . . . 8  |-  0  e.  RR
3 1re 9385 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  RR
43rexri 9436 . . . . . . . 8  |-  1  e.  RR*
5 elico2 11359 . . . . . . . 8  |-  ( ( 0  e.  RR  /\  1  e.  RR* )  -> 
( x  e.  ( 0 [,) 1 )  <-> 
( x  e.  RR  /\  0  <_  x  /\  x  <  1 ) ) )
62, 4, 5mp2an 672 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  <->  ( x  e.  RR  /\  0  <_  x  /\  x  <  1
) )
76simp1bi 1003 . . . . . 6  |-  ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  ->  x  e.  RR )
86simp3bi 1005 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  ->  x  <  1 )
9 difrp 11024 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  RR  /\  1  e.  RR )  ->  ( x  <  1  <->  ( 1  -  x )  e.  RR+ ) )
107, 3, 9sylancl 662 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  ->  (
x  <  1  <->  ( 1  -  x )  e.  RR+ ) )
118, 10mpbid 210 . . . . . 6  |-  ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  ->  (
1  -  x )  e.  RR+ )
127, 11rerpdivcld 11054 . . . . 5  |-  ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  ->  (
x  /  ( 1  -  x ) )  e.  RR )
136simp2bi 1004 . . . . . 6  |-  ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  ->  0  <_  x )
147, 11, 13divge0d 11063 . . . . 5  |-  ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  ->  0  <_  ( x  /  (
1  -  x ) ) )
15 elrege0 11392 . . . . 5  |-  ( ( x  /  ( 1  -  x ) )  e.  ( 0 [,) +oo )  <->  ( ( x  /  ( 1  -  x ) )  e.  RR  /\  0  <_ 
( x  /  (
1  -  x ) ) ) )
1612, 14, 15sylanbrc 664 . . . 4  |-  ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  ->  (
x  /  ( 1  -  x ) )  e.  ( 0 [,) +oo ) )
1716adantl 466 . . 3  |-  ( ( T.  /\  x  e.  ( 0 [,) 1
) )  ->  (
x  /  ( 1  -  x ) )  e.  ( 0 [,) +oo ) )
18 elrege0 11392 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  <->  ( y  e.  RR  /\  0  <_ 
y ) )
1918simplbi 460 . . . . . 6  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  y  e.  RR )
20 readdcl 9365 . . . . . . . 8  |-  ( ( 1  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( 1  +  y )  e.  RR )
213, 19, 20sylancr 663 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  ( 1  +  y )  e.  RR )
222a1i 11 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  0  e.  RR )
2318simprbi 464 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  0  <_ 
y )
2419ltp1d 10263 . . . . . . . . 9  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  y  < 
( y  +  1 ) )
25 ax-1cn 9340 . . . . . . . . . 10  |-  1  e.  CC
2619recnd 9412 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  y  e.  CC )
27 addcom 9555 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  y  e.  CC )  ->  ( 1  +  y )  =  ( y  +  1 ) )
2825, 26, 27sylancr 663 . . . . . . . . 9  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  ( 1  +  y )  =  ( y  +  1 ) )
2924, 28breqtrrd 4318 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  y  < 
( 1  +  y ) )
3022, 19, 21, 23, 29lelttrd 9529 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  0  < 
( 1  +  y ) )
3121, 30elrpd 11025 . . . . . 6  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  ( 1  +  y )  e.  RR+ )
3219, 31rerpdivcld 11054 . . . . 5  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  ( y  /  ( 1  +  y ) )  e.  RR )
33 divge0 10198 . . . . . 6  |-  ( ( ( y  e.  RR  /\  0  <_  y )  /\  ( ( 1  +  y )  e.  RR  /\  0  <  ( 1  +  y ) ) )  ->  0  <_  ( y  /  ( 1  +  y ) ) )
3419, 23, 21, 30, 33syl22anc 1219 . . . . 5  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  0  <_ 
( y  /  (
1  +  y ) ) )
3521recnd 9412 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  ( 1  +  y )  e.  CC )
3635mulid1d 9403 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  ( ( 1  +  y )  x.  1 )  =  ( 1  +  y ) )
3729, 36breqtrrd 4318 . . . . . 6  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  y  < 
( ( 1  +  y )  x.  1 ) )
383a1i 11 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  1  e.  RR )
39 ltdivmul 10204 . . . . . . 7  |-  ( ( y  e.  RR  /\  1  e.  RR  /\  (
( 1  +  y )  e.  RR  /\  0  <  ( 1  +  y ) ) )  ->  ( ( y  /  ( 1  +  y ) )  <  1  <->  y  <  (
( 1  +  y )  x.  1 ) ) )
4019, 38, 21, 30, 39syl112anc 1222 . . . . . 6  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  ( ( y  /  ( 1  +  y ) )  <  1  <->  y  <  ( ( 1  +  y )  x.  1 ) ) )
4137, 40mpbird 232 . . . . 5  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  ( y  /  ( 1  +  y ) )  <  1 )
42 elico2 11359 . . . . . 6  |-  ( ( 0  e.  RR  /\  1  e.  RR* )  -> 
( ( y  / 
( 1  +  y ) )  e.  ( 0 [,) 1 )  <-> 
( ( y  / 
( 1  +  y ) )  e.  RR  /\  0  <_  ( y  /  ( 1  +  y ) )  /\  ( y  /  (
1  +  y ) )  <  1 ) ) )
432, 4, 42mp2an 672 . . . . 5  |-  ( ( y  /  ( 1  +  y ) )  e.  ( 0 [,) 1 )  <->  ( (
y  /  ( 1  +  y ) )  e.  RR  /\  0  <_  ( y  /  (
1  +  y ) )  /\  ( y  /  ( 1  +  y ) )  <  1 ) )
4432, 34, 41, 43syl3anbrc 1172 . . . 4  |-  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  ->  ( y  /  ( 1  +  y ) )  e.  ( 0 [,) 1
) )
4544adantl 466 . . 3  |-  ( ( T.  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  (
y  /  ( 1  +  y ) )  e.  ( 0 [,) 1 ) )
4626adantl 466 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  y  e.  CC )
477adantr 465 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  x  e.  RR )
4847recnd 9412 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  x  e.  CC )
4948, 46mulcld 9406 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( x  x.  y )  e.  CC )
5046, 49, 48subadd2d 9738 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( ( y  -  ( x  x.  y ) )  =  x  <->  ( x  +  ( x  x.  y
) )  =  y ) )
5125a1i 11 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  1  e.  CC )
5251, 48, 46subdird 9801 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( ( 1  -  x )  x.  y )  =  ( ( 1  x.  y
)  -  ( x  x.  y ) ) )
5346mulid2d 9404 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( 1  x.  y )  =  y )
5453oveq1d 6106 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( ( 1  x.  y )  -  ( x  x.  y
) )  =  ( y  -  ( x  x.  y ) ) )
5552, 54eqtrd 2475 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( ( 1  -  x )  x.  y )  =  ( y  -  ( x  x.  y ) ) )
5655eqeq1d 2451 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( ( ( 1  -  x )  x.  y )  =  x  <->  ( y  -  ( x  x.  y
) )  =  x ) )
5748, 51, 46adddid 9410 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( x  x.  ( 1  +  y ) )  =  ( ( x  x.  1 )  +  ( x  x.  y ) ) )
5848mulid1d 9403 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( x  x.  1 )  =  x )
5958oveq1d 6106 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( ( x  x.  1 )  +  ( x  x.  y
) )  =  ( x  +  ( x  x.  y ) ) )
6057, 59eqtrd 2475 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( x  x.  ( 1  +  y ) )  =  ( x  +  ( x  x.  y ) ) )
6160eqeq1d 2451 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( ( x  x.  ( 1  +  y ) )  =  y  <->  ( x  +  ( x  x.  y
) )  =  y ) )
6250, 56, 613bitr4rd 286 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( ( x  x.  ( 1  +  y ) )  =  y  <->  ( ( 1  -  x )  x.  y )  =  x ) )
63 eqcom 2445 . . . . . . 7  |-  ( y  =  ( x  x.  ( 1  +  y ) )  <->  ( x  x.  ( 1  +  y ) )  =  y )
64 eqcom 2445 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( ( 1  -  x )  x.  y )  <->  ( (
1  -  x )  x.  y )  =  x )
6562, 63, 643bitr4g 288 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( y  =  ( x  x.  (
1  +  y ) )  <->  x  =  (
( 1  -  x
)  x.  y ) ) )
6635adantl 466 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( 1  +  y )  e.  CC )
6731adantl 466 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( 1  +  y )  e.  RR+ )
6867rpne0d 11032 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( 1  +  y )  =/=  0
)
6946, 48, 66, 68divmul3d 10141 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( ( y  /  ( 1  +  y ) )  =  x  <->  y  =  ( x  x.  ( 1  +  y ) ) ) )
7011adantr 465 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( 1  -  x )  e.  RR+ )
7170rpcnd 11029 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( 1  -  x )  e.  CC )
7270rpne0d 11032 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( 1  -  x )  =/=  0
)
7348, 46, 71, 72divmul2d 10140 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( ( x  /  ( 1  -  x ) )  =  y  <->  x  =  (
( 1  -  x
)  x.  y ) ) )
7465, 69, 733bitr4d 285 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( ( y  /  ( 1  +  y ) )  =  x  <->  ( x  / 
( 1  -  x
) )  =  y ) )
75 eqcom 2445 . . . . 5  |-  ( x  =  ( y  / 
( 1  +  y ) )  <->  ( y  /  ( 1  +  y ) )  =  x )
76 eqcom 2445 . . . . 5  |-  ( y  =  ( x  / 
( 1  -  x
) )  <->  ( x  /  ( 1  -  x ) )  =  y )
7774, 75, 763bitr4g 288 . . . 4  |-  ( ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) )  ->  ( x  =  ( y  /  (
1  +  y ) )  <->  y  =  ( x  /  ( 1  -  x ) ) ) )
7877adantl 466 . . 3  |-  ( ( T.  /\  ( x  e.  ( 0 [,) 1 )  /\  y  e.  ( 0 [,) +oo ) ) )  -> 
( x  =  ( y  /  ( 1  +  y ) )  <-> 
y  =  ( x  /  ( 1  -  x ) ) ) )
791, 17, 45, 78f1ocnv2d 6311 . 2  |-  ( T. 
->  ( F : ( 0 [,) 1 ) -1-1-onto-> ( 0 [,) +oo )  /\  `' F  =  (
y  e.  ( 0 [,) +oo )  |->  ( y  /  ( 1  +  y ) ) ) ) )
8079trud 1378 1  |-  ( F : ( 0 [,) 1 ) -1-1-onto-> ( 0 [,) +oo )  /\  `' F  =  ( y  e.  ( 0 [,) +oo )  |->  ( y  /  (
1  +  y ) ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    <-> wb 184    /\ wa 369    /\ w3a 965    = wceq 1369   T. wtru 1370    e. wcel 1756   class class class wbr 4292    e. cmpt 4350   `'ccnv 4839   -1-1-onto->wf1o 5417  (class class class)co 6091   CCcc 9280   RRcr 9281   0cc0 9282   1c1 9283    + caddc 9285    x. cmul 9287   +oocpnf 9415   RR*cxr 9417    < clt 9418    <_ cle 9419    - cmin 9595    / cdiv 9993   RR+crp 10991   [,)cico 11302
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1591  ax-4 1602  ax-5 1670  ax-6 1708  ax-7 1728  ax-8 1758  ax-9 1760  ax-10 1775  ax-11 1780  ax-12 1792  ax-13 1943  ax-ext 2423  ax-sep 4413  ax-nul 4421  ax-pow 4470  ax-pr 4531  ax-un 6372  ax-cnex 9338  ax-resscn 9339  ax-1cn 9340  ax-icn 9341  ax-addcl 9342  ax-addrcl 9343  ax-mulcl 9344  ax-mulrcl 9345  ax-mulcom 9346  ax-addass 9347  ax-mulass 9348  ax-distr 9349  ax-i2m1 9350  ax-1ne0 9351  ax-1rid 9352  ax-rnegex 9353  ax-rrecex 9354  ax-cnre 9355  ax-pre-lttri 9356  ax-pre-lttrn 9357  ax-pre-ltadd 9358  ax-pre-mulgt0 9359
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1372  df-ex 1587  df-nf 1590  df-sb 1701  df-eu 2257  df-mo 2258  df-clab 2430  df-cleq 2436  df-clel 2439  df-nfc 2568  df-ne 2608  df-nel 2609  df-ral 2720  df-rex 2721  df-reu 2722  df-rmo 2723  df-rab 2724  df-v 2974  df-sbc 3187  df-csb 3289  df-dif 3331  df-un 3333  df-in 3335  df-ss 3342  df-nul 3638  df-if 3792  df-pw 3862  df-sn 3878  df-pr 3880  df-op 3884  df-uni 4092  df-br 4293  df-opab 4351  df-mpt 4352  df-id 4636  df-po 4641  df-so 4642  df-xp 4846  df-rel 4847  df-cnv 4848  df-co 4849  df-dm 4850  df-rn 4851  df-res 4852  df-ima 4853  df-iota 5381  df-fun 5420  df-fn 5421  df-f 5422  df-f1 5423  df-fo 5424  df-f1o 5425  df-fv 5426  df-riota 6052  df-ov 6094  df-oprab 6095  df-mpt2 6096  df-er 7101  df-en 7311  df-dom 7312  df-sdom 7313  df-pnf 9420  df-mnf 9421  df-xr 9422  df-ltxr 9423  df-le 9424  df-sub 9597  df-neg 9598  df-div 9994  df-rp 10992  df-ico 11306
This theorem is referenced by:  icopnfhmeo  20515  iccpnfcnv  20516
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