ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  ivthreinc GIF version

Theorem ivthreinc 15372
Description: Restating the intermediate value theorem. Given a hypothesis stating the intermediate value theorem (in a strong form which is not provable given our axioms alone), provide a conclusion similar to the theorem as stated in the Metamath Proof Explorer (which is also similar to how we state the theorem for a strictly monotonic function at ivthinc 15370). Being able to have a hypothesis stating the intermediate value theorem will be helpful when it comes time to show that it implies a constructive taboo. This version of the theorem requires that the function 𝐹 is continuous on the entire real line, not just (𝐴[,]𝐵) which may be an unnecessary condition but which is sufficient for the way we want to use it. (Contributed by Jim Kingdon, 7-Jul-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
ivthreinc.1 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
ivthreinc.2 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
ivthreinc.3 (𝜑𝑈 ∈ ℝ)
ivthreinc.4 (𝜑𝐴 < 𝐵)
ivthreinc.7 (𝜑𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℝ))
ivthreinc.9 (𝜑 → ((𝐹𝐴) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐵)))
ivthreinc.i (𝜑 → ∀𝑓(𝑓 ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑥) = 0))))
Assertion
Ref Expression
ivthreinc (𝜑 → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑎,𝑏,𝑥   𝐴,𝑐,𝑥   𝐵,𝑏,𝑥   𝐵,𝑐   𝐹,𝑎,𝑏,𝑓,𝑥   𝐹,𝑐   𝑈,𝑎,𝑏,𝑓,𝑥   𝑈,𝑐   𝜑,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑓,𝑎,𝑏,𝑐)   𝐴(𝑓)   𝐵(𝑓,𝑎)

Proof of Theorem ivthreinc
Dummy variable 𝑟 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ivthreinc.4 . . . 4 (𝜑𝐴 < 𝐵)
2 eqid 2231 . . . . . 6 (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))
3 fveq2 5639 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝐴 → (𝐹𝑟) = (𝐹𝐴))
43oveq1d 6033 . . . . . 6 (𝑟 = 𝐴 → ((𝐹𝑟) − 𝑈) = ((𝐹𝐴) − 𝑈))
5 ivthreinc.1 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
6 ivthreinc.7 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℝ))
7 cncff 15304 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℝ) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
86, 7syl 14 . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
98, 5ffvelcdmd 5783 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ ℝ)
10 ivthreinc.3 . . . . . . 7 (𝜑𝑈 ∈ ℝ)
119, 10resubcld 8560 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐹𝐴) − 𝑈) ∈ ℝ)
122, 4, 5, 11fvmptd3 5740 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) = ((𝐹𝐴) − 𝑈))
13 ivthreinc.9 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐹𝐴) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐵)))
1413simpld 112 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹𝐴) < 𝑈)
159, 10sublt0d 8750 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐹𝐴) − 𝑈) < 0 ↔ (𝐹𝐴) < 𝑈))
1614, 15mpbird 167 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐹𝐴) − 𝑈) < 0)
1712, 16eqbrtrd 4110 . . . 4 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0)
1813simprd 114 . . . . . 6 (𝜑𝑈 < (𝐹𝐵))
19 ivthreinc.2 . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
208, 19ffvelcdmd 5783 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹𝐵) ∈ ℝ)
2110, 20posdifd 8712 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑈 < (𝐹𝐵) ↔ 0 < ((𝐹𝐵) − 𝑈)))
2218, 21mpbid 147 . . . . 5 (𝜑 → 0 < ((𝐹𝐵) − 𝑈))
23 fveq2 5639 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝐵 → (𝐹𝑟) = (𝐹𝐵))
2423oveq1d 6033 . . . . . 6 (𝑟 = 𝐵 → ((𝐹𝑟) − 𝑈) = ((𝐹𝐵) − 𝑈))
2520, 10resubcld 8560 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐹𝐵) − 𝑈) ∈ ℝ)
262, 24, 19, 25fvmptd3 5740 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵) = ((𝐹𝐵) − 𝑈))
2722, 26breqtrrd 4116 . . . 4 (𝜑 → 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵))
281, 17, 273jca 1203 . . 3 (𝜑 → (𝐴 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵)))
29 breq2 4092 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐵 → (𝐴 < 𝑏𝐴 < 𝐵))
30 fveq2 5639 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝐵 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵))
3130breq2d 4100 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐵 → (0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏) ↔ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵)))
3229, 313anbi13d 1350 . . . . 5 (𝑏 = 𝐵 → ((𝐴 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) ↔ (𝐴 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵))))
33 breq2 4092 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝐵 → (𝑥 < 𝑏𝑥 < 𝐵))
34333anbi2d 1353 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐵 → ((𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0) ↔ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
3534rexbidv 2533 . . . . 5 (𝑏 = 𝐵 → (∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
3632, 35imbi12d 234 . . . 4 (𝑏 = 𝐵 → (((𝐴 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)) ↔ ((𝐴 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
37 breq1 4091 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎 < 𝑏𝐴 < 𝑏))
38 fveq2 5639 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴))
3938breq1d 4098 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0))
4037, 393anbi12d 1349 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) ↔ (𝐴 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏))))
41 breq1 4091 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎 < 𝑥𝐴 < 𝑥))
42413anbi1d 1352 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0) ↔ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
4342rexbidv 2533 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝐴 → (∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
4440, 43imbi12d 234 . . . . . 6 (𝑎 = 𝐴 → (((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)) ↔ ((𝐴 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
4544ralbidv 2532 . . . . 5 (𝑎 = 𝐴 → (∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)) ↔ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝐴 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
468ffvelcdmda 5782 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ) → (𝐹𝑟) ∈ ℝ)
4710adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ) → 𝑈 ∈ ℝ)
4846, 47resubcld 8560 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ) → ((𝐹𝑟) − 𝑈) ∈ ℝ)
4948fmpttd 5802 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)):ℝ⟶ℝ)
50 ax-resscn 8124 . . . . . . . . 9 ℝ ⊆ ℂ
5150a1i 9 . . . . . . . 8 (𝜑 → ℝ ⊆ ℂ)
528feqmptd 5699 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ (𝐹𝑟)))
53 ssid 3247 . . . . . . . . . . . 12 ℂ ⊆ ℂ
54 cncfss 15310 . . . . . . . . . . . 12 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (ℝ–cn→ℝ) ⊆ (ℝ–cn→ℂ))
5550, 53, 54mp2an 426 . . . . . . . . . . 11 (ℝ–cn→ℝ) ⊆ (ℝ–cn→ℂ)
5655, 6sselid 3225 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℂ))
5752, 56eqeltrrd 2309 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ (𝐹𝑟)) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
5810recnd 8208 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑈 ∈ ℂ)
5953a1i 9 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ℂ ⊆ ℂ)
60 cncfmptc 15323 . . . . . . . . . 10 ((𝑈 ∈ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝑟 ∈ ℝ ↦ 𝑈) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
6158, 51, 59, 60syl3anc 1273 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ 𝑈) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
6257, 61subcncf 15340 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
63 cncfcdm 15309 . . . . . . . 8 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℂ)) → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ) ↔ (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)):ℝ⟶ℝ))
6451, 62, 63syl2anc 411 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ) ↔ (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)):ℝ⟶ℝ))
6549, 64mpbird 167 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ))
66 ivthreinc.i . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑓(𝑓 ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑥) = 0))))
67 reex 8166 . . . . . . . . 9 ℝ ∈ V
6867mptex 5880 . . . . . . . 8 (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ V
69 eleq1 2294 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (𝑓 ∈ (ℝ–cn→ℝ) ↔ (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ)))
70 fveq1 5638 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (𝑓𝑎) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎))
7170breq1d 4098 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → ((𝑓𝑎) < 0 ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0))
72 fveq1 5638 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (𝑓𝑏) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏))
7372breq2d 4100 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (0 < (𝑓𝑏) ↔ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)))
7471, 733anbi23d 1351 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓𝑏)) ↔ (𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏))))
75 fveq1 5638 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (𝑓𝑥) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥))
7675eqeq1d 2240 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → ((𝑓𝑥) = 0 ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))
77763anbi3d 1354 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → ((𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑥) = 0) ↔ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
7877rexbidv 2533 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑥) = 0) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
7974, 78imbi12d 234 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑥) = 0)) ↔ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
8079ralbidv 2532 . . . . . . . . . 10 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑥) = 0)) ↔ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
8180ralbidv 2532 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑥) = 0)) ↔ ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
8269, 81imbi12d 234 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → ((𝑓 ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑥) = 0))) ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))))
8368, 82spcv 2900 . . . . . . 7 (∀𝑓(𝑓 ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑥) = 0))) → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
8466, 83syl 14 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
8565, 84mpd 13 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
8645, 85, 5rspcdva 2915 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝐴 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
8736, 86, 19rspcdva 2915 . . 3 (𝜑 → ((𝐴 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
8828, 87mpd 13 . 2 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))
895adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐴 ∈ ℝ)
9089rexrd 8229 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐴 ∈ ℝ*)
9119adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐵 ∈ ℝ)
9291rexrd 8229 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐵 ∈ ℝ*)
93 simprl 531 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝑥 ∈ ℝ)
9490, 92, 933jca 1203 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐴 ∈ ℝ*𝐵 ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ))
95 simprr1 1071 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐴 < 𝑥)
96 simprr2 1072 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝑥 < 𝐵)
9795, 96jca 306 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵))
98 elioo4g 10169 . . . 4 (𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↔ ((𝐴 ∈ ℝ*𝐵 ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵)))
9994, 97, 98sylanbrc 417 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵))
1008adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
101100, 93ffvelcdmd 5783 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ)
102101recnd 8208 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐹𝑥) ∈ ℂ)
10358adantr 276 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝑈 ∈ ℂ)
104 fveq2 5639 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝑥 → (𝐹𝑟) = (𝐹𝑥))
105104oveq1d 6033 . . . . . 6 (𝑟 = 𝑥 → ((𝐹𝑟) − 𝑈) = ((𝐹𝑥) − 𝑈))
10610adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝑈 ∈ ℝ)
107101, 106resubcld 8560 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝐹𝑥) − 𝑈) ∈ ℝ)
1082, 105, 93, 107fvmptd3 5740 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = ((𝐹𝑥) − 𝑈))
109 simprr3 1073 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)
110108, 109eqtr3d 2266 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝐹𝑥) − 𝑈) = 0)
111102, 103, 110subeq0d 8498 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐹𝑥) = 𝑈)
112 fveqeq2 5648 . . . 4 (𝑐 = 𝑥 → ((𝐹𝑐) = 𝑈 ↔ (𝐹𝑥) = 𝑈))
113112rspcev 2910 . . 3 ((𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵) ∧ (𝐹𝑥) = 𝑈) → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
11499, 111, 113syl2anc 411 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
11588, 114rexlimddv 2655 1 (𝜑 → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 104  wb 105  w3a 1004  wal 1395   = wceq 1397  wcel 2202  wral 2510  wrex 2511  wss 3200   class class class wbr 4088  cmpt 4150  wf 5322  cfv 5326  (class class class)co 6018  cc 8030  cr 8031  0cc0 8032  *cxr 8213   < clt 8214  cmin 8350  (,)cioo 10123  cnccncf 15297
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-coll 4204  ax-sep 4207  ax-nul 4215  ax-pow 4264  ax-pr 4299  ax-un 4530  ax-setind 4635  ax-iinf 4686  ax-cnex 8123  ax-resscn 8124  ax-1cn 8125  ax-1re 8126  ax-icn 8127  ax-addcl 8128  ax-addrcl 8129  ax-mulcl 8130  ax-mulrcl 8131  ax-addcom 8132  ax-mulcom 8133  ax-addass 8134  ax-mulass 8135  ax-distr 8136  ax-i2m1 8137  ax-0lt1 8138  ax-1rid 8139  ax-0id 8140  ax-rnegex 8141  ax-precex 8142  ax-cnre 8143  ax-pre-ltirr 8144  ax-pre-ltwlin 8145  ax-pre-lttrn 8146  ax-pre-apti 8147  ax-pre-ltadd 8148  ax-pre-mulgt0 8149  ax-pre-mulext 8150  ax-arch 8151  ax-caucvg 8152
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 838  df-dc 842  df-3or 1005  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-reu 2517  df-rmo 2518  df-rab 2519  df-v 2804  df-sbc 3032  df-csb 3128  df-dif 3202  df-un 3204  df-in 3206  df-ss 3213  df-nul 3495  df-if 3606  df-pw 3654  df-sn 3675  df-pr 3676  df-op 3678  df-uni 3894  df-int 3929  df-iun 3972  df-br 4089  df-opab 4151  df-mpt 4152  df-tr 4188  df-id 4390  df-po 4393  df-iso 4394  df-iord 4463  df-on 4465  df-ilim 4466  df-suc 4468  df-iom 4689  df-xp 4731  df-rel 4732  df-cnv 4733  df-co 4734  df-dm 4735  df-rn 4736  df-res 4737  df-ima 4738  df-iota 5286  df-fun 5328  df-fn 5329  df-f 5330  df-f1 5331  df-fo 5332  df-f1o 5333  df-fv 5334  df-isom 5335  df-riota 5971  df-ov 6021  df-oprab 6022  df-mpo 6023  df-1st 6303  df-2nd 6304  df-recs 6471  df-frec 6557  df-map 6819  df-sup 7183  df-inf 7184  df-pnf 8216  df-mnf 8217  df-xr 8218  df-ltxr 8219  df-le 8220  df-sub 8352  df-neg 8353  df-reap 8755  df-ap 8762  df-div 8853  df-inn 9144  df-2 9202  df-3 9203  df-4 9204  df-n0 9403  df-z 9480  df-uz 9756  df-q 9854  df-rp 9889  df-xneg 10007  df-xadd 10008  df-ioo 10127  df-seqfrec 10711  df-exp 10802  df-cj 11404  df-re 11405  df-im 11406  df-rsqrt 11560  df-abs 11561  df-rest 13326  df-topgen 13345  df-psmet 14560  df-xmet 14561  df-met 14562  df-bl 14563  df-mopn 14564  df-top 14725  df-topon 14738  df-bases 14770  df-cn 14915  df-cnp 14916  df-tx 14980  df-cncf 15298
This theorem is referenced by:  ivthdichlem  15378
  Copyright terms: Public domain W3C validator