-- Mathlib/Analysis/SpecialFunctions/Log/Monotone.lean
theorem log_div_self_rpow_antitoneOn {a : ℝ} (ha : 0 < a) :
    AntitoneOn (fun x : ℝ => log x / x ^ a) { x | exp (1 / a) ≤ x }

Proof state:
case h.e'_3
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ rexp 1 = rexp (1 / a) ^ a

Tactic:
rw [← exp_mul]

Result:
case h.e'_3
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ rexp 1 = rexp (1 / a * a)

Proof state:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ log (y ^ 1) / y ^ a ≤ log (x ^ 1) / x ^ a

Tactic:
rw [← div_self (ne_of_lt ha).symm, div_eq_mul_one_div a a, rpow_mul y_pos.le, rpow_mul x_pos.le,
  log_rpow (rpow_pos_of_pos y_pos a), log_rpow (rpow_pos_of_pos x_pos a), mul_div_assoc,
  mul_div_assoc, mul_le_mul_left (one_div_pos.mpr ha)]

Result:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ log (y ^ a) / y ^ a ≤ log (x ^ a) / x ^ a

Proof state:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
⊢ 0 < y

Tactic:
linarith

Result:
no goals

Proof state:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
⊢ log y / y ^ a ≤ log x / x ^ a

Tactic:
have y_pos : 0 < y := by linarith

Result:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ log y / y ^ a ≤ log x / x ^ a

Proof state:
case refine_1
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ 0 ≤ rexp (1 / a)

Tactic:
positivity

Result:
no goals

Proof state:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ log y / y ^ a ≤ log x / x ^ a

Tactic:
nth_rw 1 [← rpow_one y]

Result:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ log (y ^ 1) / y ^ a ≤ log x / x ^ a

Proof state:
case refine_3
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ x ^ a ≤ y ^ a

Tactic:
gcongr

Result:
no goals

Proof state:
case h.e'_3
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ rexp 1 = rexp (1 / a * a)

Tactic:
simp only [Real.exp_eq_exp]

Result:
case h.e'_3
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ 1 = 1 / a * a

Proof state:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ log (y ^ a) / y ^ a ≤ log (x ^ a) / x ^ a

Tactic:
refine log_div_self_antitoneOn ?_ ?_ ?_

Result:
case refine_1
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ x ^ a ∈ {x | rexp 1 ≤ x}

case refine_2
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ y ^ a ∈ {x | rexp 1 ≤ x}

case refine_3
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ x ^ a ≤ y ^ a

Proof state:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ log (y ^ 1) / y ^ a ≤ log x / x ^ a

Tactic:
nth_rw 1 [← rpow_one x]

Result:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ log (y ^ 1) / y ^ a ≤ log (x ^ 1) / x ^ a

Proof state:
a : ℝ
ha : 0 < a
⊢ ∀ ⦃a_1 : ℝ⦄, rexp (1 / a) ≤ a_1 → ∀ ⦃b : ℝ⦄, rexp (1 / a) ≤ b → a_1 ≤ b → log b / b ^ a ≤ log a_1 / a_1 ^ a

Tactic:
intro x hex y _ hxy

Result:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
⊢ log y / y ^ a ≤ log x / x ^ a

Proof state:
case refine_2
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ y ^ a ∈ {x | rexp 1 ≤ x}

Tactic:
simp only [Set.mem_setOf_eq]

Result:
case refine_2
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ rexp 1 ≤ y ^ a

Proof state:
case refine_1
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ x ^ a ∈ {x | rexp 1 ≤ x}

Tactic:
simp only [Set.mem_setOf_eq]

Result:
case refine_1
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ rexp 1 ≤ x ^ a

Proof state:
case refine_2
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ rexp 1 ≤ y ^ a

Tactic:
convert rpow_le_rpow _ (_root_.trans hex hxy) (le_of_lt ha) using 1

Result:
case h.e'_3
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ rexp 1 = rexp (1 / a) ^ a

case refine_2
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ 0 ≤ rexp (1 / a)

Proof state:
case h.e'_3
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ 1 = 1 / a * a

Tactic:
field_simp

Result:
no goals

Proof state:
a : ℝ
ha : 0 < a
⊢ AntitoneOn (fun x => log x / x ^ a) {x | rexp (1 / a) ≤ x}

Tactic:
simp only [AntitoneOn, mem_setOf_eq]

Result:
a : ℝ
ha : 0 < a
⊢ ∀ ⦃a_1 : ℝ⦄, rexp (1 / a) ≤ a_1 → ∀ ⦃b : ℝ⦄, rexp (1 / a) ≤ b → a_1 ≤ b → log b / b ^ a ≤ log a_1 / a_1 ^ a

Proof state:
case refine_2
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ 0 ≤ rexp (1 / a)

Tactic:
positivity

Result:
no goals

Proof state:
case refine_1
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ rexp 1 ≤ x ^ a

Tactic:
convert rpow_le_rpow _ hex (le_of_lt ha) using 1

Result:
case h.e'_3
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ rexp 1 = rexp (1 / a) ^ a

case refine_1
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
y_pos : 0 < y
⊢ 0 ≤ rexp (1 / a)

Proof state:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
⊢ log y / y ^ a ≤ log x / x ^ a

Tactic:
have x_pos : 0 < x := lt_of_lt_of_le (exp_pos (1 / a)) hex

Result:
a : ℝ
ha : 0 < a
x : ℝ
hex : rexp (1 / a) ≤ x
y : ℝ
x✝ : rexp (1 / a) ≤ y
hxy : x ≤ y
x_pos : 0 < x
⊢ log y / y ^ a ≤ log x / x ^ a