Theorem ivthlem1 23220

Description: Lemma for ivth 23223. The set 𝑆 of all 𝑥 values with (𝐹‘𝑥) less than 𝑈 is lower bounded by 𝐴 and upper bounded by 𝐵. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Jun-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
ivth.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
ivth.2	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
ivth.3	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ)
ivth.4	⊢ (𝜑 → 𝐴 < 𝐵)
ivth.5	⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ 𝐷)
ivth.7	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐷–cn→ℂ))
ivth.8	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
ivth.9	⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝐴) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐵)))
ivth.10	⊢ 𝑆 = {𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∣ (𝐹‘𝑥) ≤ 𝑈}

Assertion

Ref	Expression
ivthlem1	⊢ (𝜑 → (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑆 𝑧 ≤ 𝐵))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑧,𝐵   𝑥,𝐷,𝑧   𝑥,𝐹,𝑧   𝜑,𝑥,𝑧   𝑥,𝐴   𝑥,𝑆,𝑧   𝑥,𝑈,𝑧

Allowed substitution hint:   𝐴(𝑧)

Proof of Theorem ivthlem1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ivth.1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
2	1	rexrd 10089	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ*)
3		ivth.2	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
4	3	rexrd 10089	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ*)
5		ivth.4	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 < 𝐵)
6	1, 3, 5	ltled 10185	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐵)
7		lbicc2 12288	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
8	2, 4, 6, 7	syl3anc 1326	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
9		ivth.8	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
10	9	ralrimiva 2966	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
11		fveq2 6191	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝐴))
12	11	eleq1d 2686	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → ((𝐹‘𝑥) ∈ ℝ ↔ (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ))
13	12	rspcv 3305	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵) → (∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑥) ∈ ℝ → (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ))
14	8, 10, 13	sylc 65	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
15		ivth.3	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ)
16		ivth.9	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝐴) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐵)))
17	16	simpld 475	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) < 𝑈)
18	14, 15, 17	ltled 10185	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ≤ 𝑈)
19	11	breq1d 4663	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → ((𝐹‘𝑥) ≤ 𝑈 ↔ (𝐹‘𝐴) ≤ 𝑈))
20		ivth.10	. . . 4 ⊢ 𝑆 = {𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∣ (𝐹‘𝑥) ≤ 𝑈}
21	19, 20	elrab2 3366	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 ↔ (𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ (𝐹‘𝐴) ≤ 𝑈))
22	8, 18, 21	sylanbrc 698	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑆)
23		ssrab2 3687	. . . . . 6 ⊢ {𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∣ (𝐹‘𝑥) ≤ 𝑈} ⊆ (𝐴[,]𝐵)
24	20, 23	eqsstri 3635	. . . . 5 ⊢ 𝑆 ⊆ (𝐴[,]𝐵)
25	24	sseli 3599	. . . 4 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑆 → 𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵))
26		iccleub 12229	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝑧 ≤ 𝐵)
27	26	3expia 1267	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → (𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵) → 𝑧 ≤ 𝐵))
28	2, 4, 27	syl2anc 693	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵) → 𝑧 ≤ 𝐵))
29	25, 28	syl5 34	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑧 ∈ 𝑆 → 𝑧 ≤ 𝐵))
30	29	ralrimiv 2965	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑧 ∈ 𝑆 𝑧 ≤ 𝐵)
31	22, 30	jca 554	1 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑆 𝑧 ≤ 𝐵))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 384   = wceq 1483   ∈ wcel 1990  ∀wral 2912  {crab 2916   ⊆ wss 3574   class class class wbr 4653  ‘cfv 5888  (class class class)co 6650  ℂcc 9934  ℝcr 9935  ℝ^*cxr 10073   < clt 10074   ≤ cle 10075  [,]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-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011

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-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-op 4184  df-uni 4437  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-id 5024  df-po 5035  df-so 5036  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-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-er 7742  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-icc 12182

This theorem is referenced by:  ivthlem2  23221  ivthlem3  23222