Theorem ivthinclemdisj 15363

Description: Lemma for ivthinc 15366. 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 5639	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑧))
2	1	eleq1d 2300	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → ((𝐹‘𝑥) ∈ ℝ ↔ (𝐹‘𝑧) ∈ ℝ))
3		ivth.8	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
4	3	ralrimiva 2605	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
5	4	adantr 276	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
6		fveq2 5639	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑤 = 𝑧 → (𝐹‘𝑤) = (𝐹‘𝑧))
7	6	breq1d 4098	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑤 = 𝑧 → ((𝐹‘𝑤) < 𝑈 ↔ (𝐹‘𝑧) < 𝑈))
8		ivthinclem.l	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐿 = {𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∣ (𝐹‘𝑤) < 𝑈}
9	7, 8	elrab2 2965	. . . . . . . . . 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 2915	. . . . . 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 8298	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → ¬ 𝑈 < (𝐹‘𝑧))
18	17	intnand 938	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → ¬ (𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝑧)))
19	6	breq2d 4100	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝑧 → (𝑈 < (𝐹‘𝑤) ↔ 𝑈 < (𝐹‘𝑧)))
20		ivthinclem.r	. . . . 5 ⊢ 𝑅 = {𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∣ 𝑈 < (𝐹‘𝑤)}
21	19, 20	elrab2 2965	. . . 4 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑅 ↔ (𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝑧)))
22	18, 21	sylnibr 683	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐿) → ¬ 𝑧 ∈ 𝑅)
23	22	ralrimiva 2605	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑧 ∈ 𝐿 ¬ 𝑧 ∈ 𝑅)
24		disj 3543	. 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 1397   ∈ wcel 2202  ∀wral 2510  {crab 2514   ∩ cin 3199   ⊆ wss 3200  ∅c0 3494   class class class wbr 4088  ‘cfv 5326  (class class class)co 6017  ℂcc 8029  ℝcr 8030   < clt 8213  [,]cicc 10125  –cn→ccncf 15293

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 619  ax-in2 620  ax-io 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-sep 4207  ax-pow 4264  ax-pr 4299  ax-un 4530  ax-setind 4635  ax-cnex 8122  ax-resscn 8123  ax-pre-ltirr 8143  ax-pre-lttrn 8145

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2363  df-ne 2403  df-nel 2498  df-ral 2515  df-rex 2516  df-rab 2519  df-v 2804  df-dif 3202  df-un 3204  df-in 3206  df-ss 3213  df-nul 3495  df-pw 3654  df-sn 3675  df-pr 3676  df-op 3678  df-uni 3894  df-br 4089  df-opab 4151  df-xp 4731  df-cnv 4733  df-iota 5286  df-fv 5334  df-pnf 8215  df-mnf 8216  df-xr 8217  df-ltxr 8218  df-le 8219

This theorem is referenced by:  ivthinclemex  15365