Theorem ivthinclemdisj 15308

Description: Lemma for ivthinc 15311. The lower and upper cuts are disjoint. (Contributed by Jim Kingdon, 18-Feb-2024.)

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)))
ivthinc.i	⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) ∧ (𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → (𝐹‘𝑥) < (𝐹‘𝑦))
ivthinclem.l	⊢ 𝐿 = {𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∣ (𝐹‘𝑤) < 𝑈}
ivthinclem.r	⊢ 𝑅 = {𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∣ 𝑈 < (𝐹‘𝑤)}

Assertion

Ref	Expression
ivthinclemdisj	⊢ (𝜑 → (𝐿 ∩ 𝑅) = ∅)

Distinct variable groups:   𝑤,𝐴   𝑥,𝐴   𝑤,𝐵   𝑥,𝐵   𝑤,𝐹   𝑥,𝐹   𝑤,𝑈   𝜑,𝑥

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦,𝑤)   𝐴(𝑦)   𝐵(𝑦)   𝐷(𝑥,𝑦,𝑤)   𝑅(𝑥,𝑦,𝑤)   𝑈(𝑥,𝑦)   𝐹(𝑦)   𝐿(𝑥,𝑦,𝑤)

Proof of Theorem ivthinclemdisj

Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fveq2 5626	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑧))
2	1	eleq1d 2298	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → ((𝐹‘𝑥) ∈ ℝ ↔ (𝐹‘𝑧) ∈ ℝ))
3		ivth.8	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
4	3	ralrimiva 2603	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
5	4	adantr 276	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
6		fveq2 5626	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑤 = 𝑧 → (𝐹‘𝑤) = (𝐹‘𝑧))
7	6	breq1d 4092	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑤 = 𝑧 → ((𝐹‘𝑤) < 𝑈 ↔ (𝐹‘𝑧) < 𝑈))
8		ivthinclem.l	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐿 = {𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∣ (𝐹‘𝑤) < 𝑈}
9	7, 8	elrab2 2962	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 ∈ 𝐿 ↔ (𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ (𝐹‘𝑧) < 𝑈))
10	9	biimpi 120	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 ∈ 𝐿 → (𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ (𝐹‘𝑧) < 𝑈))
11	10	adantl 277	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → (𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ (𝐹‘𝑧) < 𝑈))
12	11	simpld 112	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → 𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵))
13	2, 5, 12	rspcdva 2912	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → (𝐹‘𝑧) ∈ ℝ)
14		ivth.3	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ)
15	14	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → 𝑈 ∈ ℝ)
16	11	simprd 114	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → (𝐹‘𝑧) < 𝑈)
17	13, 15, 16	ltnsymd 8262	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → ¬ 𝑈 < (𝐹‘𝑧))
18	17	intnand 936	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → ¬ (𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝑧)))
19	6	breq2d 4094	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝑧 → (𝑈 < (𝐹‘𝑤) ↔ 𝑈 < (𝐹‘𝑧)))
20		ivthinclem.r	. . . . 5 ⊢ 𝑅 = {𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∣ 𝑈 < (𝐹‘𝑤)}
21	19, 20	elrab2 2962	. . . 4 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑅 ↔ (𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝑧)))
22	18, 21	sylnibr 681	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → ¬ 𝑧 ∈ 𝑅)
23	22	ralrimiva 2603	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑧 ∈ 𝐿 ¬ 𝑧 ∈ 𝑅)
24		disj 3540	. 2 ⊢ ((𝐿 ∩ 𝑅) = ∅ ↔ ∀𝑧 ∈ 𝐿 ¬ 𝑧 ∈ 𝑅)
25	23, 24	sylibr 134	1 ⊢ (𝜑 → (𝐿 ∩ 𝑅) = ∅)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1395   ∈ wcel 2200  ∀wral 2508  {crab 2512   ∩ cin 3196   ⊆ wss 3197  ∅c0 3491   class class class wbr 4082  ‘cfv 5317  (class class class)co 6000  ℂcc 7993  ℝcr 7994   < clt 8177  [,]cicc 10083  –cn→ccncf 15238

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 617  ax-in2 618  ax-io 714  ax-5 1493  ax-7 1494  ax-gen 1495  ax-ie1 1539  ax-ie2 1540  ax-8 1550  ax-10 1551  ax-11 1552  ax-i12 1553  ax-bndl 1555  ax-4 1556  ax-17 1572  ax-i9 1576  ax-ial 1580  ax-i5r 1581  ax-13 2202  ax-14 2203  ax-ext 2211  ax-sep 4201  ax-pow 4257  ax-pr 4292  ax-un 4523  ax-setind 4628  ax-cnex 8086  ax-resscn 8087  ax-pre-ltirr 8107  ax-pre-lttrn 8109

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1004  df-tru 1398  df-fal 1401  df-nf 1507  df-sb 1809  df-eu 2080  df-mo 2081  df-clab 2216  df-cleq 2222  df-clel 2225  df-nfc 2361  df-ne 2401  df-nel 2496  df-ral 2513  df-rex 2514  df-rab 2517  df-v 2801  df-dif 3199  df-un 3201  df-in 3203  df-ss 3210  df-nul 3492  df-pw 3651  df-sn 3672  df-pr 3673  df-op 3675  df-uni 3888  df-br 4083  df-opab 4145  df-xp 4724  df-cnv 4726  df-iota 5277  df-fv 5325  df-pnf 8179  df-mnf 8180  df-xr 8181  df-ltxr 8182  df-le 8183

This theorem is referenced by:  ivthinclemex  15310