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

Theorem ivthreinc 14965
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 14963). 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 2196 . . . . . 6 (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))
3 fveq2 5561 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝐴 → (𝐹𝑟) = (𝐹𝐴))
43oveq1d 5940 . . . . . 6 (𝑟 = 𝐴 → ((𝐹𝑟) − 𝑈) = ((𝐹𝐴) − 𝑈))
5 ivthreinc.1 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
6 ivthreinc.7 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℝ))
7 cncff 14897 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℝ) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
86, 7syl 14 . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
98, 5ffvelcdmd 5701 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ ℝ)
10 ivthreinc.3 . . . . . . 7 (𝜑𝑈 ∈ ℝ)
119, 10resubcld 8424 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐹𝐴) − 𝑈) ∈ ℝ)
122, 4, 5, 11fvmptd3 5658 . . . . 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 8614 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐹𝐴) − 𝑈) < 0 ↔ (𝐹𝐴) < 𝑈))
1614, 15mpbird 167 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐹𝐴) − 𝑈) < 0)
1712, 16eqbrtrd 4056 . . . 4 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0)
1813simprd 114 . . . . . 6 (𝜑𝑈 < (𝐹𝐵))
19 ivthreinc.2 . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
208, 19ffvelcdmd 5701 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹𝐵) ∈ ℝ)
2110, 20posdifd 8576 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑈 < (𝐹𝐵) ↔ 0 < ((𝐹𝐵) − 𝑈)))
2218, 21mpbid 147 . . . . 5 (𝜑 → 0 < ((𝐹𝐵) − 𝑈))
23 fveq2 5561 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝐵 → (𝐹𝑟) = (𝐹𝐵))
2423oveq1d 5940 . . . . . 6 (𝑟 = 𝐵 → ((𝐹𝑟) − 𝑈) = ((𝐹𝐵) − 𝑈))
2520, 10resubcld 8424 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐹𝐵) − 𝑈) ∈ ℝ)
262, 24, 19, 25fvmptd3 5658 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵) = ((𝐹𝐵) − 𝑈))
2722, 26breqtrrd 4062 . . . 4 (𝜑 → 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵))
281, 17, 273jca 1179 . . 3 (𝜑 → (𝐴 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵)))
29 breq2 4038 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐵 → (𝐴 < 𝑏𝐴 < 𝐵))
30 fveq2 5561 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝐵 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵))
3130breq2d 4046 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐵 → (0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏) ↔ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵)))
3229, 313anbi13d 1325 . . . . 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 4038 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝐵 → (𝑥 < 𝑏𝑥 < 𝐵))
34333anbi2d 1328 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐵 → ((𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0) ↔ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
3534rexbidv 2498 . . . . 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 4037 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎 < 𝑏𝐴 < 𝑏))
38 fveq2 5561 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴))
3938breq1d 4044 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0))
4037, 393anbi12d 1324 . . . . . . 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 4037 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎 < 𝑥𝐴 < 𝑥))
42413anbi1d 1327 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0) ↔ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
4342rexbidv 2498 . . . . . . 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 2497 . . . . 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 5700 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ) → (𝐹𝑟) ∈ ℝ)
4710adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ) → 𝑈 ∈ ℝ)
4846, 47resubcld 8424 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ) → ((𝐹𝑟) − 𝑈) ∈ ℝ)
4948fmpttd 5720 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)):ℝ⟶ℝ)
50 ax-resscn 7988 . . . . . . . . 9 ℝ ⊆ ℂ
5150a1i 9 . . . . . . . 8 (𝜑 → ℝ ⊆ ℂ)
528feqmptd 5617 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ (𝐹𝑟)))
53 ssid 3204 . . . . . . . . . . . 12 ℂ ⊆ ℂ
54 cncfss 14903 . . . . . . . . . . . 12 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (ℝ–cn→ℝ) ⊆ (ℝ–cn→ℂ))
5550, 53, 54mp2an 426 . . . . . . . . . . 11 (ℝ–cn→ℝ) ⊆ (ℝ–cn→ℂ)
5655, 6sselid 3182 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℂ))
5752, 56eqeltrrd 2274 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ (𝐹𝑟)) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
5810recnd 8072 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑈 ∈ ℂ)
5953a1i 9 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ℂ ⊆ ℂ)
60 cncfmptc 14916 . . . . . . . . . 10 ((𝑈 ∈ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝑟 ∈ ℝ ↦ 𝑈) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
6158, 51, 59, 60syl3anc 1249 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ 𝑈) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
6257, 61subcncf 14933 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
63 cncfcdm 14902 . . . . . . . 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 8030 . . . . . . . . 9 ℝ ∈ V
6867mptex 5791 . . . . . . . 8 (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ V
69 eleq1 2259 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (𝑓 ∈ (ℝ–cn→ℝ) ↔ (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ)))
70 fveq1 5560 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (𝑓𝑎) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎))
7170breq1d 4044 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → ((𝑓𝑎) < 0 ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0))
72 fveq1 5560 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (𝑓𝑏) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏))
7372breq2d 4046 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (0 < (𝑓𝑏) ↔ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)))
7471, 733anbi23d 1326 . . . . . . . . . . . 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 5560 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (𝑓𝑥) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥))
7675eqeq1d 2205 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → ((𝑓𝑥) = 0 ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))
77763anbi3d 1329 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → ((𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑥) = 0) ↔ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
7877rexbidv 2498 . . . . . . . . . . . 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 2497 . . . . . . . . . 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 2497 . . . . . . . . 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 2858 . . . . . . 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 2873 . . . 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 2873 . . 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 8093 . . . . 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 8093 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐵 ∈ ℝ*)
93 simprl 529 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝑥 ∈ ℝ)
9490, 92, 933jca 1179 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐴 ∈ ℝ*𝐵 ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ))
95 simprr1 1047 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐴 < 𝑥)
96 simprr2 1048 . . . . 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 10026 . . . 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 5701 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ)
102101recnd 8072 . . . 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 5561 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝑥 → (𝐹𝑟) = (𝐹𝑥))
105104oveq1d 5940 . . . . . 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 8424 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝐹𝑥) − 𝑈) ∈ ℝ)
1082, 105, 93, 107fvmptd3 5658 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = ((𝐹𝑥) − 𝑈))
109 simprr3 1049 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)
110108, 109eqtr3d 2231 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝐹𝑥) − 𝑈) = 0)
111102, 103, 110subeq0d 8362 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐹𝑥) = 𝑈)
112 fveqeq2 5570 . . . 4 (𝑐 = 𝑥 → ((𝐹𝑐) = 𝑈 ↔ (𝐹𝑥) = 𝑈))
113112rspcev 2868 . . 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 2619 1 (𝜑 → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 104  wb 105  w3a 980  wal 1362   = wceq 1364  wcel 2167  wral 2475  wrex 2476  wss 3157   class class class wbr 4034  cmpt 4095  wf 5255  cfv 5259  (class class class)co 5925  cc 7894  cr 7895  0cc0 7896  *cxr 8077   < clt 8078  cmin 8214  (,)cioo 9980  cnccncf 14890
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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4149  ax-sep 4152  ax-nul 4160  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-setind 4574  ax-iinf 4625  ax-cnex 7987  ax-resscn 7988  ax-1cn 7989  ax-1re 7990  ax-icn 7991  ax-addcl 7992  ax-addrcl 7993  ax-mulcl 7994  ax-mulrcl 7995  ax-addcom 7996  ax-mulcom 7997  ax-addass 7998  ax-mulass 7999  ax-distr 8000  ax-i2m1 8001  ax-0lt1 8002  ax-1rid 8003  ax-0id 8004  ax-rnegex 8005  ax-precex 8006  ax-cnre 8007  ax-pre-ltirr 8008  ax-pre-ltwlin 8009  ax-pre-lttrn 8010  ax-pre-apti 8011  ax-pre-ltadd 8012  ax-pre-mulgt0 8013  ax-pre-mulext 8014  ax-arch 8015  ax-caucvg 8016
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-nel 2463  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3452  df-if 3563  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-tr 4133  df-id 4329  df-po 4332  df-iso 4333  df-iord 4402  df-on 4404  df-ilim 4405  df-suc 4407  df-iom 4628  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-isom 5268  df-riota 5880  df-ov 5928  df-oprab 5929  df-mpo 5930  df-1st 6207  df-2nd 6208  df-recs 6372  df-frec 6458  df-map 6718  df-sup 7059  df-inf 7060  df-pnf 8080  df-mnf 8081  df-xr 8082  df-ltxr 8083  df-le 8084  df-sub 8216  df-neg 8217  df-reap 8619  df-ap 8626  df-div 8717  df-inn 9008  df-2 9066  df-3 9067  df-4 9068  df-n0 9267  df-z 9344  df-uz 9619  df-q 9711  df-rp 9746  df-xneg 9864  df-xadd 9865  df-ioo 9984  df-seqfrec 10557  df-exp 10648  df-cj 11024  df-re 11025  df-im 11026  df-rsqrt 11180  df-abs 11181  df-rest 12943  df-topgen 12962  df-psmet 14175  df-xmet 14176  df-met 14177  df-bl 14178  df-mopn 14179  df-top 14318  df-topon 14331  df-bases 14363  df-cn 14508  df-cnp 14509  df-tx 14573  df-cncf 14891
This theorem is referenced by:  ivthdichlem  14971
  Copyright terms: Public domain W3C validator