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

Theorem ivthreinc 15883
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 15881). 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 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
ivthreinc.2 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
ivthreinc.3 (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ)
ivthreinc.4 (𝜑 → 𝐴 < 𝐵)
ivthreinc.7 (𝜑 → 𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℝ))
ivthreinc.9 (𝜑 → ((𝐹‘𝐴) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐵)))
ivthreinc.i (𝜑 → ∀𝑓(𝑓 ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑥) = 0))))
Assertion
Ref Expression
ivthreinc (𝜑 → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹‘𝑐) = 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 (𝜑 → 𝐴 < 𝐵)
2 eqid 2238 . . . . . 6 (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))
3 fveq2 5698 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝐴 → (𝐹‘𝑟) = (𝐹‘𝐴))
43oveq1d 6103 . . . . . 6 (𝑟 = 𝐴 → ((𝐹‘𝑟) − 𝑈) = ((𝐹‘𝐴) − 𝑈))
5 ivthreinc.1 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
6 ivthreinc.7 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℝ))
7 cncff 15815 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℝ) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
86, 7syl 14 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
98, 5ffvelcdmd 5847 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
10 ivthreinc.3 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ)
119, 10resubcld 8716 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐹‘𝐴) − 𝑈) ∈ ℝ)
122, 4, 5, 11fvmptd3 5802 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) = ((𝐹‘𝐴) − 𝑈))
13 ivthreinc.9 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐹‘𝐴) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐵)))
1413simpld 112 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹‘𝐴) < 𝑈)
159, 10sublt0d 8907 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐹‘𝐴) − 𝑈) < 0 ↔ (𝐹‘𝐴) < 𝑈))
1614, 15mpbird 167 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐹‘𝐴) − 𝑈) < 0)
1712, 16eqbrtrd 4153 . . . 4 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0)
1813simprd 114 . . . . . 6 (𝜑 → 𝑈 < (𝐹‘𝐵))
19 ivthreinc.2 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
208, 19ffvelcdmd 5847 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ∈ ℝ)
2110, 20posdifd 8868 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑈 < (𝐹‘𝐵) ↔ 0 < ((𝐹‘𝐵) − 𝑈)))
2218, 21mpbid 147 . . . . 5 (𝜑 → 0 < ((𝐹‘𝐵) − 𝑈))
23 fveq2 5698 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝐵 → (𝐹‘𝑟) = (𝐹‘𝐵))
2423oveq1d 6103 . . . . . 6 (𝑟 = 𝐵 → ((𝐹‘𝑟) − 𝑈) = ((𝐹‘𝐵) − 𝑈))
2520, 10resubcld 8716 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐹‘𝐵) − 𝑈) ∈ ℝ)
262, 24, 19, 25fvmptd3 5802 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐵) = ((𝐹‘𝐵) − 𝑈))
2722, 26breqtrrd 4159 . . . 4 (𝜑 → 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐵))
281, 17, 273jca 1208 . . 3 (𝜑 → (𝐴 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐵)))
29 breq2 4135 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐵 → (𝐴 < 𝑏 ↔ 𝐴 < 𝐵))
30 fveq2 5698 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝐵 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐵))
3130breq2d 4143 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐵 → (0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏) ↔ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐵)))
3229, 313anbi13d 1355 . . . . 5 (𝑏 = 𝐵 → ((𝐴 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) ↔ (𝐴 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐵))))
33 breq2 4135 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝐵 → (𝑥 < 𝑏 ↔ 𝑥 < 𝐵))
34333anbi2d 1358 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐵 → ((𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0) ↔ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
3534rexbidv 2551 . . . . 5 (𝑏 = 𝐵 → (∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
3632, 35imbi12d 234 . . . 4 (𝑏 = 𝐵 → (((𝐴 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)) ↔ ((𝐴 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐵)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
37 breq1 4134 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎 < 𝑏 ↔ 𝐴 < 𝑏))
38 fveq2 5698 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴))
3938breq1d 4141 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0))
4037, 393anbi12d 1354 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) ↔ (𝐴 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏))))
41 breq1 4134 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎 < 𝑥 ↔ 𝐴 < 𝑥))
42413anbi1d 1357 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0) ↔ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
4342rexbidv 2551 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝐴 → (∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
4440, 43imbi12d 234 . . . . . 6 (𝑎 = 𝐴 → (((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)) ↔ ((𝐴 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
4544ralbidv 2550 . . . . 5 (𝑎 = 𝐴 → (∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)) ↔ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝐴 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
468ffvelcdmda 5846 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑟 ∈ ℝ) → (𝐹‘𝑟) ∈ ℝ)
4710adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑟 ∈ ℝ) → 𝑈 ∈ ℝ)
4846, 47resubcld 8716 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑟 ∈ ℝ) → ((𝐹‘𝑟) − 𝑈) ∈ ℝ)
4948fmpttd 5866 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)):ℝ⟶ℝ)
50 ax-resscn 8278 . . . . . . . . 9 ℝ ⊆ ℂ
5150a1i 9 . . . . . . . 8 (𝜑 → ℝ ⊆ ℂ)
528feqmptd 5759 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐹 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ (𝐹‘𝑟)))
53 ssid 3268 . . . . . . . . . . . 12 ℂ ⊆ ℂ
54 cncfss 15821 . . . . . . . . . . . 12 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (ℝ–cn→ℝ) ⊆ (ℝ–cn→ℂ))
5550, 53, 54mp2an 430 . . . . . . . . . . 11 (ℝ–cn→ℝ) ⊆ (ℝ–cn→ℂ)
5655, 6sselid 3246 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℂ))
5752, 56eqeltrrd 2316 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ (𝐹‘𝑟)) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
5810recnd 8361 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑈 ∈ ℂ)
5953a1i 9 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ℂ ⊆ ℂ)
60 cncfmptc 15834 . . . . . . . . . 10 ((𝑈 ∈ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝑟 ∈ ℝ ↦ 𝑈) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
6158, 51, 59, 60syl3anc 1278 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ 𝑈) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
6257, 61subcncf 15851 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
63 cncfcdm 15820 . . . . . . . 8 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℂ)) → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ) ↔ (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)):ℝ⟶ℝ))
6451, 62, 63syl2anc 415 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ) ↔ (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)):ℝ⟶ℝ))
6549, 64mpbird 167 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ))
66 ivthreinc.i . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑓(𝑓 ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑥) = 0))))
67 reex 8320 . . . . . . . . 9 ℝ ∈ V
6867mptex 5946 . . . . . . . 8 (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) ∈ V
69 eleq1 2301 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → (𝑓 ∈ (ℝ–cn→ℝ) ↔ (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ)))
70 fveq1 5697 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → (𝑓‘𝑎) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎))
7170breq1d 4141 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → ((𝑓‘𝑎) < 0 ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0))
72 fveq1 5697 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → (𝑓‘𝑏) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏))
7372breq2d 4143 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → (0 < (𝑓‘𝑏) ↔ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)))
7471, 733anbi23d 1356 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓‘𝑏)) ↔ (𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏))))
75 fveq1 5697 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → (𝑓‘𝑥) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥))
7675eqeq1d 2247 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → ((𝑓‘𝑥) = 0 ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))
77763anbi3d 1359 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → ((𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑥) = 0) ↔ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
7877rexbidv 2551 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → (∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑥) = 0) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
7974, 78imbi12d 234 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → (((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑥) = 0)) ↔ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
8079ralbidv 2550 . . . . . . . . . 10 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → (∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑥) = 0)) ↔ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
8180ralbidv 2550 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → (∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑥) = 0)) ↔ ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
8269, 81imbi12d 234 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) → ((𝑓 ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑥) = 0))) ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))))
8368, 82spcv 2919 . . . . . . 7 (∀𝑓(𝑓 ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑎) < 0 ∧ 0 < (𝑓‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓‘𝑥) = 0))) → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
8466, 83syl 14 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))))
8565, 84mpd 13 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑎 ∈ ℝ ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝑎 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝑎 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
8645, 85, 5rspcdva 2934 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑏 ∈ ℝ ((𝐴 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
8736, 86, 19rspcdva 2934 . . 3 (𝜑 → ((𝐴 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝐵)) → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
8828, 87mpd 13 . 2 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))
895adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐴 ∈ ℝ)
9089rexrd 8382 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐴 ∈ ℝ*)
9119adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐵 ∈ ℝ)
9291rexrd 8382 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐵 ∈ ℝ*)
93 simprl 535 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝑥 ∈ ℝ)
9490, 92, 933jca 1208 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝑥 ∈ ℝ))
95 simprr1 1076 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐴 < 𝑥)
96 simprr2 1077 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝑥 < 𝐵)
9795, 96jca 306 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵))
98 elioo4g 10354 . . . 4 (𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↔ ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵)))
9994, 97, 98sylanbrc 421 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵))
1008adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
101100, 93ffvelcdmd 5847 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
102101recnd 8361 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℂ)
10358adantr 276 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝑈 ∈ ℂ)
104 fveq2 5698 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝑥 → (𝐹‘𝑟) = (𝐹‘𝑥))
105104oveq1d 6103 . . . . . 6 (𝑟 = 𝑥 → ((𝐹‘𝑟) − 𝑈) = ((𝐹‘𝑥) − 𝑈))
10610adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝑈 ∈ ℝ)
107101, 106resubcld 8716 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝐹‘𝑥) − 𝑈) ∈ ℝ)
1082, 105, 93, 107fvmptd3 5802 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = ((𝐹‘𝑥) − 𝑈))
109 simprr3 1078 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)
110108, 109eqtr3d 2273 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝐹‘𝑥) − 𝑈) = 0)
111102, 103, 110subeq0d 8653 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐹‘𝑥) = 𝑈)
112 fveqeq2 5707 . . . 4 (𝑐 = 𝑥 → ((𝐹‘𝑐) = 𝑈 ↔ (𝐹‘𝑥) = 𝑈))
113112rspcev 2929 . . 3 ((𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵) ∧ (𝐹‘𝑥) = 𝑈) → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
11499, 111, 113syl2anc 415 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹‘𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
11588, 114rexlimddv 2673 1 (𝜑 → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
Colors of variables:    wff set class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 1009  ∀wal 1400   = wceq 1402   ∈ wcel 2209  ∀wral 2528  ∃wrex 2529   ⊆ wss 3220   class class class wbr 4131   ↦ cmpt 4193  ⟶wf 5376  ‘cfv 5380  (class class class)co 6088  ℂcc 8184  ℝcr 8185  0cc0 8186  ℝ*cxr 8366   < clt 8367   − cmin 8505  (,)cioo 10308  –cn→ccncf 15808
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4248  ax-sep 4251  ax-nul 4261  ax-pow 4313  ax-pr 4348  ax-un 4580  ax-setind 4686  ax-iinf 4737  ax-cnex 8277  ax-resscn 8278  ax-1cn 8279  ax-1re 8280  ax-icn 8281  ax-addcl 8282  ax-addrcl 8283  ax-mulcl 8284  ax-mulrcl 8285  ax-addcom 8286  ax-mulcom 8287  ax-addass 8288  ax-mulass 8289  ax-distr 8290  ax-i2m1 8291  ax-0lt1 8292  ax-1rid 8293  ax-0id 8294  ax-rnegex 8295  ax-precex 8296  ax-cnre 8297  ax-pre-ltirr 8298  ax-pre-ltwlin 8299  ax-pre-lttrn 8300  ax-pre-apti 8301  ax-pre-ltadd 8302  ax-pre-mulgt0 8303  ax-pre-mulext 8304  ax-arch 8305  ax-caucvg 8306
This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 843  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4132  df-opab 4194  df-mpt 4195  df-tr 4232  df-id 4440  df-po 4443  df-iso 4444  df-iord 4513  df-on 4515  df-ilim 4516  df-suc 4518  df-iom 4740  df-xp 4782  df-rel 4783  df-cnv 4784  df-co 4785  df-dm 4786  df-rn 4787  df-res 4788  df-ima 4789  df-iota 5340  df-fun 5382  df-fn 5383  df-f 5384  df-f1 5385  df-fo 5386  df-f1o 5387  df-fv 5388  df-isom 5389  df-riota 6041  df-ov 6091  df-oprab 6092  df-mpo 6093  df-1st 6378  df-2nd 6379  df-recs 6580  df-frec 6666  df-map 6928  df-sup 7331  df-inf 7332  df-pnf 8369  df-mnf 8370  df-xr 8371  df-ltxr 8372  df-le 8373  df-sub 8507  df-neg 8508  df-reap 8912  df-ap 8919  df-div 9012  df-inn 9315  df-2 9373  df-3 9374  df-4 9375  df-n0 9576  df-z 9657  df-uz 9939  df-q 10037  df-rp 10073  df-xneg 10192  df-xadd 10193  df-ioo 10312  df-seqfrec 10907  df-exp 10998  df-cj 11630  df-re 11631  df-im 11632  df-rsqrt 11787  df-abs 11788  df-rest 13655  df-topgen 13674  df-psmet 14990  df-xmet 14991  df-met 14992  df-bl 14993  df-mopn 14994  df-top 15236  df-topon 15249  df-bases 15281  df-cn 15426  df-cnp 15427  df-tx 15491  df-cncf 15809
This theorem is used by:  ivthdichlem  15889
  Copyright terms: Public domain W3C validator