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

Theorem ivthreinc 15559
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 15557). 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 2234 . . . . . 6 (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))
3 fveq2 5672 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝐴 → (𝐹𝑟) = (𝐹𝐴))
43oveq1d 6067 . . . . . 6 (𝑟 = 𝐴 → ((𝐹𝑟) − 𝑈) = ((𝐹𝐴) − 𝑈))
5 ivthreinc.1 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
6 ivthreinc.7 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℝ))
7 cncff 15491 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℝ) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
86, 7syl 14 . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
98, 5ffvelcdmd 5815 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ ℝ)
10 ivthreinc.3 . . . . . . 7 (𝜑𝑈 ∈ ℝ)
119, 10resubcld 8659 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐹𝐴) − 𝑈) ∈ ℝ)
122, 4, 5, 11fvmptd3 5773 . . . . 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 8849 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐹𝐴) − 𝑈) < 0 ↔ (𝐹𝐴) < 𝑈))
1614, 15mpbird 167 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐹𝐴) − 𝑈) < 0)
1712, 16eqbrtrd 4133 . . . 4 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0)
1813simprd 114 . . . . . 6 (𝜑𝑈 < (𝐹𝐵))
19 ivthreinc.2 . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
208, 19ffvelcdmd 5815 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹𝐵) ∈ ℝ)
2110, 20posdifd 8811 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑈 < (𝐹𝐵) ↔ 0 < ((𝐹𝐵) − 𝑈)))
2218, 21mpbid 147 . . . . 5 (𝜑 → 0 < ((𝐹𝐵) − 𝑈))
23 fveq2 5672 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝐵 → (𝐹𝑟) = (𝐹𝐵))
2423oveq1d 6067 . . . . . 6 (𝑟 = 𝐵 → ((𝐹𝑟) − 𝑈) = ((𝐹𝐵) − 𝑈))
2520, 10resubcld 8659 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐹𝐵) − 𝑈) ∈ ℝ)
262, 24, 19, 25fvmptd3 5773 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵) = ((𝐹𝐵) − 𝑈))
2722, 26breqtrrd 4139 . . . 4 (𝜑 → 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵))
281, 17, 273jca 1204 . . 3 (𝜑 → (𝐴 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0 ∧ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵)))
29 breq2 4115 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐵 → (𝐴 < 𝑏𝐴 < 𝐵))
30 fveq2 5672 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝐵 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵))
3130breq2d 4123 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐵 → (0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏) ↔ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐵)))
3229, 313anbi13d 1351 . . . . 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 4115 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝐵 → (𝑥 < 𝑏𝑥 < 𝐵))
34333anbi2d 1354 . . . . . 6 (𝑏 = 𝐵 → ((𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0) ↔ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
3534rexbidv 2545 . . . . 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 4114 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎 < 𝑏𝐴 < 𝑏))
38 fveq2 5672 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴))
3938breq1d 4121 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0 ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝐴) < 0))
4037, 393anbi12d 1350 . . . . . . 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 4114 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎 < 𝑥𝐴 < 𝑥))
42413anbi1d 1353 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0) ↔ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
4342rexbidv 2545 . . . . . . 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 2544 . . . . 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 5814 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ) → (𝐹𝑟) ∈ ℝ)
4710adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ) → 𝑈 ∈ ℝ)
4846, 47resubcld 8659 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ) → ((𝐹𝑟) − 𝑈) ∈ ℝ)
4948fmpttd 5834 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)):ℝ⟶ℝ)
50 ax-resscn 8224 . . . . . . . . 9 ℝ ⊆ ℂ
5150a1i 9 . . . . . . . 8 (𝜑 → ℝ ⊆ ℂ)
528feqmptd 5732 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ (𝐹𝑟)))
53 ssid 3260 . . . . . . . . . . . 12 ℂ ⊆ ℂ
54 cncfss 15497 . . . . . . . . . . . 12 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (ℝ–cn→ℝ) ⊆ (ℝ–cn→ℂ))
5550, 53, 54mp2an 426 . . . . . . . . . . 11 (ℝ–cn→ℝ) ⊆ (ℝ–cn→ℂ)
5655, 6sselid 3238 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 ∈ (ℝ–cn→ℂ))
5752, 56eqeltrrd 2312 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ (𝐹𝑟)) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
5810recnd 8307 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑈 ∈ ℂ)
5953a1i 9 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ℂ ⊆ ℂ)
60 cncfmptc 15510 . . . . . . . . . 10 ((𝑈 ∈ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝑟 ∈ ℝ ↦ 𝑈) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
6158, 51, 59, 60syl3anc 1274 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ 𝑈) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
6257, 61subcncf 15527 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
63 cncfcdm 15496 . . . . . . . 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 8266 . . . . . . . . 9 ℝ ∈ V
6867mptex 5914 . . . . . . . 8 (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ V
69 eleq1 2297 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (𝑓 ∈ (ℝ–cn→ℝ) ↔ (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) ∈ (ℝ–cn→ℝ)))
70 fveq1 5671 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (𝑓𝑎) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎))
7170breq1d 4121 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → ((𝑓𝑎) < 0 ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑎) < 0))
72 fveq1 5671 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (𝑓𝑏) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏))
7372breq2d 4123 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (0 < (𝑓𝑏) ↔ 0 < ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑏)))
7471, 733anbi23d 1352 . . . . . . . . . . . 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 5671 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → (𝑓𝑥) = ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥))
7675eqeq1d 2243 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → ((𝑓𝑥) = 0 ↔ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))
77763anbi3d 1355 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = (𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈)) → ((𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ (𝑓𝑥) = 0) ↔ (𝑎 < 𝑥𝑥 < 𝑏 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)))
7877rexbidv 2545 . . . . . . . . . . . 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 2544 . . . . . . . . . 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 2544 . . . . . . . . 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 2913 . . . . . . 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 2928 . . . 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 2928 . . 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 8328 . . . . 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 8328 . . . . 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 1204 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐴 ∈ ℝ*𝐵 ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ))
95 simprr1 1072 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → 𝐴 < 𝑥)
96 simprr2 1073 . . . . 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 10273 . . . 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 5815 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ)
102101recnd 8307 . . . 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 5672 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝑥 → (𝐹𝑟) = (𝐹𝑥))
105104oveq1d 6067 . . . . . 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 8659 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝐹𝑥) − 𝑈) ∈ ℝ)
1082, 105, 93, 107fvmptd3 5773 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = ((𝐹𝑥) − 𝑈))
109 simprr3 1074 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0)
110108, 109eqtr3d 2269 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → ((𝐹𝑥) − 𝑈) = 0)
111102, 103, 110subeq0d 8597 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐴 < 𝑥𝑥 < 𝐵 ∧ ((𝑟 ∈ ℝ ↦ ((𝐹𝑟) − 𝑈))‘𝑥) = 0))) → (𝐹𝑥) = 𝑈)
112 fveqeq2 5681 . . . 4 (𝑐 = 𝑥 → ((𝐹𝑐) = 𝑈 ↔ (𝐹𝑥) = 𝑈))
113112rspcev 2923 . . 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 2667 1 (𝜑 → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 104  wb 105  w3a 1005  wal 1396   = wceq 1398  wcel 2205  wral 2522  wrex 2523  wss 3213   class class class wbr 4111  cmpt 4173  wf 5350  cfv 5354  (class class class)co 6052  cc 8130  cr 8131  0cc0 8132  *cxr 8312   < clt 8313  cmin 8449  (,)cioo 10227  cnccncf 15484
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 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-coll 4227  ax-sep 4230  ax-nul 4238  ax-pow 4289  ax-pr 4324  ax-un 4556  ax-setind 4661  ax-iinf 4712  ax-cnex 8223  ax-resscn 8224  ax-1cn 8225  ax-1re 8226  ax-icn 8227  ax-addcl 8228  ax-addrcl 8229  ax-mulcl 8230  ax-mulrcl 8231  ax-addcom 8232  ax-mulcom 8233  ax-addass 8234  ax-mulass 8235  ax-distr 8236  ax-i2m1 8237  ax-0lt1 8238  ax-1rid 8239  ax-0id 8240  ax-rnegex 8241  ax-precex 8242  ax-cnre 8243  ax-pre-ltirr 8244  ax-pre-ltwlin 8245  ax-pre-lttrn 8246  ax-pre-apti 8247  ax-pre-ltadd 8248  ax-pre-mulgt0 8249  ax-pre-mulext 8250  ax-arch 8251  ax-caucvg 8252
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 839  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rmo 2530  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3045  df-csb 3141  df-dif 3215  df-un 3217  df-in 3219  df-ss 3226  df-nul 3511  df-if 3623  df-pw 3673  df-sn 3697  df-pr 3698  df-op 3700  df-uni 3917  df-int 3952  df-iun 3995  df-br 4112  df-opab 4174  df-mpt 4175  df-tr 4211  df-id 4416  df-po 4419  df-iso 4420  df-iord 4489  df-on 4491  df-ilim 4492  df-suc 4494  df-iom 4715  df-xp 4757  df-rel 4758  df-cnv 4759  df-co 4760  df-dm 4761  df-rn 4762  df-res 4763  df-ima 4764  df-iota 5314  df-fun 5356  df-fn 5357  df-f 5358  df-f1 5359  df-fo 5360  df-f1o 5361  df-fv 5362  df-isom 5363  df-riota 6005  df-ov 6055  df-oprab 6056  df-mpo 6057  df-1st 6336  df-2nd 6337  df-recs 6538  df-frec 6624  df-map 6886  df-sup 7277  df-inf 7278  df-pnf 8315  df-mnf 8316  df-xr 8317  df-ltxr 8318  df-le 8319  df-sub 8451  df-neg 8452  df-reap 8854  df-ap 8861  df-div 8952  df-inn 9243  df-2 9301  df-3 9302  df-4 9303  df-n0 9502  df-z 9583  df-uz 9860  df-q 9958  df-rp 9993  df-xneg 10111  df-xadd 10112  df-ioo 10231  df-seqfrec 10817  df-exp 10908  df-cj 11535  df-re 11536  df-im 11537  df-rsqrt 11691  df-abs 11692  df-rest 13475  df-topgen 13494  df-psmet 14740  df-xmet 14741  df-met 14742  df-bl 14743  df-mopn 14744  df-top 14912  df-topon 14925  df-bases 14957  df-cn 15102  df-cnp 15103  df-tx 15167  df-cncf 15485
This theorem is referenced by:  ivthdichlem  15565
  Copyright terms: Public domain W3C validator