MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ivth2 Structured version   Visualization version   Unicode version

Theorem ivth2 23224
Description: The intermediate value theorem, decreasing case. (Contributed by Paul Chapman, 22-Jan-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 30-Apr-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
ivth.1  |-  ( ph  ->  A  e.  RR )
ivth.2  |-  ( ph  ->  B  e.  RR )
ivth.3  |-  ( ph  ->  U  e.  RR )
ivth.4  |-  ( ph  ->  A  <  B )
ivth.5  |-  ( ph  ->  ( A [,] B
)  C_  D )
ivth.7  |-  ( ph  ->  F  e.  ( D
-cn-> CC ) )
ivth.8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( A [,] B ) )  ->  ( F `  x )  e.  RR )
ivth2.9  |-  ( ph  ->  ( ( F `  B )  <  U  /\  U  <  ( F `
 A ) ) )
Assertion
Ref Expression
ivth2  |-  ( ph  ->  E. c  e.  ( A (,) B ) ( F `  c
)  =  U )
Distinct variable groups:    x, c, B    D, c, x    F, c, x    ph, c, x    A, c, x    U, c, x

Proof of Theorem ivth2
Dummy variable  y is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ivth.1 . . 3  |-  ( ph  ->  A  e.  RR )
2 ivth.2 . . 3  |-  ( ph  ->  B  e.  RR )
3 ivth.3 . . . 4  |-  ( ph  ->  U  e.  RR )
43renegcld 10457 . . 3  |-  ( ph  -> 
-u U  e.  RR )
5 ivth.4 . . 3  |-  ( ph  ->  A  <  B )
6 ivth.5 . . 3  |-  ( ph  ->  ( A [,] B
)  C_  D )
7 ivth.7 . . . 4  |-  ( ph  ->  F  e.  ( D
-cn-> CC ) )
8 eqid 2622 . . . . 5  |-  ( y  e.  D  |->  -u ( F `  y )
)  =  ( y  e.  D  |->  -u ( F `  y )
)
98negfcncf 22722 . . . 4  |-  ( F  e.  ( D -cn-> CC )  ->  ( y  e.  D  |->  -u ( F `  y )
)  e.  ( D
-cn-> CC ) )
107, 9syl 17 . . 3  |-  ( ph  ->  ( y  e.  D  |-> 
-u ( F `  y ) )  e.  ( D -cn-> CC ) )
116sselda 3603 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( A [,] B ) )  ->  x  e.  D )
12 fveq2 6191 . . . . . . 7  |-  ( y  =  x  ->  ( F `  y )  =  ( F `  x ) )
1312negeqd 10275 . . . . . 6  |-  ( y  =  x  ->  -u ( F `  y )  =  -u ( F `  x ) )
14 negex 10279 . . . . . 6  |-  -u ( F `  x )  e.  _V
1513, 8, 14fvmpt 6282 . . . . 5  |-  ( x  e.  D  ->  (
( y  e.  D  |-> 
-u ( F `  y ) ) `  x )  =  -u ( F `  x ) )
1611, 15syl 17 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( A [,] B ) )  ->  ( (
y  e.  D  |->  -u ( F `  y ) ) `  x )  =  -u ( F `  x ) )
17 ivth.8 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( A [,] B ) )  ->  ( F `  x )  e.  RR )
1817renegcld 10457 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( A [,] B ) )  ->  -u ( F `
 x )  e.  RR )
1916, 18eqeltrd 2701 . . 3  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( A [,] B ) )  ->  ( (
y  e.  D  |->  -u ( F `  y ) ) `  x )  e.  RR )
201rexrd 10089 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  A  e.  RR* )
212rexrd 10089 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  B  e.  RR* )
221, 2, 5ltled 10185 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  A  <_  B )
23 lbicc2 12288 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  RR*  /\  B  e.  RR*  /\  A  <_  B )  ->  A  e.  ( A [,] B
) )
2420, 21, 22, 23syl3anc 1326 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A  e.  ( A [,] B ) )
256, 24sseldd 3604 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  e.  D )
26 fveq2 6191 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  A  ->  ( F `  y )  =  ( F `  A ) )
2726negeqd 10275 . . . . . . 7  |-  ( y  =  A  ->  -u ( F `  y )  =  -u ( F `  A ) )
28 negex 10279 . . . . . . 7  |-  -u ( F `  A )  e.  _V
2927, 8, 28fvmpt 6282 . . . . . 6  |-  ( A  e.  D  ->  (
( y  e.  D  |-> 
-u ( F `  y ) ) `  A )  =  -u ( F `  A ) )
3025, 29syl 17 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( y  e.  D  |->  -u ( F `  y ) ) `  A )  =  -u ( F `  A ) )
31 ivth2.9 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( F `  B )  <  U  /\  U  <  ( F `
 A ) ) )
3231simprd 479 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  U  <  ( F `
 A ) )
3317ralrimiva 2966 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  A. x  e.  ( A [,] B ) ( F `  x
)  e.  RR )
34 fveq2 6191 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  A  ->  ( F `  x )  =  ( F `  A ) )
3534eleq1d 2686 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  A  ->  (
( F `  x
)  e.  RR  <->  ( F `  A )  e.  RR ) )
3635rspcv 3305 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  ( A [,] B )  ->  ( A. x  e.  ( A [,] B ) ( F `  x )  e.  RR  ->  ( F `  A )  e.  RR ) )
3724, 33, 36sylc 65 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( F `  A
)  e.  RR )
383, 37ltnegd 10605 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( U  <  ( F `  A )  <->  -u ( F `  A
)  <  -u U ) )
3932, 38mpbid 222 . . . . 5  |-  ( ph  -> 
-u ( F `  A )  <  -u U
)
4030, 39eqbrtrd 4675 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( y  e.  D  |->  -u ( F `  y ) ) `  A )  <  -u U
)
4131simpld 475 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( F `  B
)  <  U )
42 ubicc2 12289 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  RR*  /\  B  e.  RR*  /\  A  <_  B )  ->  B  e.  ( A [,] B
) )
4320, 21, 22, 42syl3anc 1326 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  B  e.  ( A [,] B ) )
44 fveq2 6191 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  B  ->  ( F `  x )  =  ( F `  B ) )
4544eleq1d 2686 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  B  ->  (
( F `  x
)  e.  RR  <->  ( F `  B )  e.  RR ) )
4645rspcv 3305 . . . . . . . 8  |-  ( B  e.  ( A [,] B )  ->  ( A. x  e.  ( A [,] B ) ( F `  x )  e.  RR  ->  ( F `  B )  e.  RR ) )
4743, 33, 46sylc 65 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( F `  B
)  e.  RR )
4847, 3ltnegd 10605 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( F `  B )  <  U  <->  -u U  <  -u ( F `  B )
) )
4941, 48mpbid 222 . . . . 5  |-  ( ph  -> 
-u U  <  -u ( F `  B )
)
506, 43sseldd 3604 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  B  e.  D )
51 fveq2 6191 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  B  ->  ( F `  y )  =  ( F `  B ) )
5251negeqd 10275 . . . . . . 7  |-  ( y  =  B  ->  -u ( F `  y )  =  -u ( F `  B ) )
53 negex 10279 . . . . . . 7  |-  -u ( F `  B )  e.  _V
5452, 8, 53fvmpt 6282 . . . . . 6  |-  ( B  e.  D  ->  (
( y  e.  D  |-> 
-u ( F `  y ) ) `  B )  =  -u ( F `  B ) )
5550, 54syl 17 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( y  e.  D  |->  -u ( F `  y ) ) `  B )  =  -u ( F `  B ) )
5649, 55breqtrrd 4681 . . . 4  |-  ( ph  -> 
-u U  <  (
( y  e.  D  |-> 
-u ( F `  y ) ) `  B ) )
5740, 56jca 554 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ( y  e.  D  |->  -u ( F `  y )
) `  A )  <  -u U  /\  -u U  <  ( ( y  e.  D  |->  -u ( F `  y ) ) `  B ) ) )
581, 2, 4, 5, 6, 10, 19, 57ivth 23223 . 2  |-  ( ph  ->  E. c  e.  ( A (,) B ) ( ( y  e.  D  |->  -u ( F `  y ) ) `  c )  =  -u U )
59 ioossicc 12259 . . . . . . . 8  |-  ( A (,) B )  C_  ( A [,] B )
6059, 6syl5ss 3614 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( A (,) B
)  C_  D )
6160sselda 3603 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  c  e.  ( A (,) B ) )  ->  c  e.  D )
62 fveq2 6191 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  c  ->  ( F `  y )  =  ( F `  c ) )
6362negeqd 10275 . . . . . . 7  |-  ( y  =  c  ->  -u ( F `  y )  =  -u ( F `  c ) )
64 negex 10279 . . . . . . 7  |-  -u ( F `  c )  e.  _V
6563, 8, 64fvmpt 6282 . . . . . 6  |-  ( c  e.  D  ->  (
( y  e.  D  |-> 
-u ( F `  y ) ) `  c )  =  -u ( F `  c ) )
6661, 65syl 17 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  c  e.  ( A (,) B ) )  ->  ( (
y  e.  D  |->  -u ( F `  y ) ) `  c )  =  -u ( F `  c ) )
6766eqeq1d 2624 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  c  e.  ( A (,) B ) )  ->  ( (
( y  e.  D  |-> 
-u ( F `  y ) ) `  c )  =  -u U 
<-> 
-u ( F `  c )  =  -u U ) )
68 cncff 22696 . . . . . . . 8  |-  ( F  e.  ( D -cn-> CC )  ->  F : D
--> CC )
697, 68syl 17 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  F : D --> CC )
7069ffvelrnda 6359 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  c  e.  D )  ->  ( F `  c )  e.  CC )
7161, 70syldan 487 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  c  e.  ( A (,) B ) )  ->  ( F `  c )  e.  CC )
723recnd 10068 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  U  e.  CC )
7372adantr 481 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  c  e.  ( A (,) B ) )  ->  U  e.  CC )
7471, 73neg11ad 10388 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  c  e.  ( A (,) B ) )  ->  ( -u ( F `  c )  =  -u U  <->  ( F `  c )  =  U ) )
7567, 74bitrd 268 . . 3  |-  ( (
ph  /\  c  e.  ( A (,) B ) )  ->  ( (
( y  e.  D  |-> 
-u ( F `  y ) ) `  c )  =  -u U 
<->  ( F `  c
)  =  U ) )
7675rexbidva 3049 . 2  |-  ( ph  ->  ( E. c  e.  ( A (,) B
) ( ( y  e.  D  |->  -u ( F `  y )
) `  c )  =  -u U  <->  E. c  e.  ( A (,) B
) ( F `  c )  =  U ) )
7758, 76mpbid 222 1  |-  ( ph  ->  E. c  e.  ( A (,) B ) ( F `  c
)  =  U )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 384    = wceq 1483    e. wcel 1990   A.wral 2912   E.wrex 2913    C_ wss 3574   class class class wbr 4653    |-> cmpt 4729   -->wf 5884   ` cfv 5888  (class class class)co 6650   CCcc 9934   RRcr 9935   RR*cxr 10073    < clt 10074    <_ cle 10075   -ucneg 10267   (,)cioo 12175   [,]cicc 12178   -cn->ccncf 22679
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-inf2 8538  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-pre-sup 10014  ax-mulf 10016
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-iin 4523  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-se 5074  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-isom 5897  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-of 6897  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-supp 7296  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-2o 7561  df-oadd 7564  df-er 7742  df-map 7859  df-ixp 7909  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-fsupp 8276  df-fi 8317  df-sup 8348  df-inf 8349  df-oi 8415  df-card 8765  df-cda 8990  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-4 11081  df-5 11082  df-6 11083  df-7 11084  df-8 11085  df-9 11086  df-n0 11293  df-z 11378  df-dec 11494  df-uz 11688  df-q 11789  df-rp 11833  df-xneg 11946  df-xadd 11947  df-xmul 11948  df-ioo 12179  df-icc 12182  df-fz 12327  df-fzo 12466  df-seq 12802  df-exp 12861  df-hash 13118  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-struct 15859  df-ndx 15860  df-slot 15861  df-base 15863  df-sets 15864  df-ress 15865  df-plusg 15954  df-mulr 15955  df-starv 15956  df-sca 15957  df-vsca 15958  df-ip 15959  df-tset 15960  df-ple 15961  df-ds 15964  df-unif 15965  df-hom 15966  df-cco 15967  df-rest 16083  df-topn 16084  df-0g 16102  df-gsum 16103  df-topgen 16104  df-pt 16105  df-prds 16108  df-xrs 16162  df-qtop 16167  df-imas 16168  df-xps 16170  df-mre 16246  df-mrc 16247  df-acs 16249  df-mgm 17242  df-sgrp 17284  df-mnd 17295  df-submnd 17336  df-mulg 17541  df-cntz 17750  df-cmn 18195  df-psmet 19738  df-xmet 19739  df-met 19740  df-bl 19741  df-mopn 19742  df-cnfld 19747  df-top 20699  df-topon 20716  df-topsp 20737  df-bases 20750  df-cn 21031  df-cnp 21032  df-tx 21365  df-hmeo 21558  df-xms 22125  df-ms 22126  df-tms 22127  df-cncf 22681
This theorem is referenced by:  ivthle2  23226  pilem3  24207  signsply0  30628
  Copyright terms: Public domain W3C validator