Theorem repiecelem 16950

Description: Lemma for repiecele0 16951, repiecege0 16952, and repiecef 16953. The function 𝐻 is defined everywhere. (Contributed by Jim Kingdon, 27-Apr-2026.)

Hypotheses

Ref	Expression
repiece.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:(-∞(,]0)⟶ℝ)
repiece.g	⊢ (𝜑 → 𝐺:(0[,)+∞)⟶ℝ)
repiece.0	⊢ (𝜑 → (𝐹‘0) = (𝐺‘0))
repiece.h	⊢ 𝐻 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (((𝐹‘inf({𝑥, 0}, ℝ, < )) + (𝐺‘sup({𝑥, 0}, ℝ, < ))) − (𝐹‘0)))

Assertion

Ref	Expression
repiecelem	⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (((𝐹‘inf({𝐴, 0}, ℝ, < )) + (𝐺‘sup({𝐴, 0}, ℝ, < ))) − (𝐹‘0)) ∈ ℝ)

Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐹   𝑥,𝐺

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝐻(𝑥)

Proof of Theorem repiecelem

Step	Hyp	Ref	Expression
1		repiece.f	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹:(-∞(,]0)⟶ℝ)
2	1	adantr 276	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → 𝐹:(-∞(,]0)⟶ℝ)
3		simpr 110	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → 𝐴 ∈ ℝ)
4		0re 8291	. . . . . 6 ⊢ 0 ∈ ℝ
5		mincl 11946	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
6	3, 4, 5	sylancl 413	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
7		mnflt 10139	. . . . . 6 ⊢ (inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ → -∞ < inf({𝐴, 0}, ℝ, < ))
8	6, 7	syl 14	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → -∞ < inf({𝐴, 0}, ℝ, < ))
9		min2inf 11948	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ≤ 0)
10	3, 4, 9	sylancl 413	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ≤ 0)
11		mnfxr 8347	. . . . . 6 ⊢ -∞ ∈ ℝ*
12		elioc2 10292	. . . . . 6 ⊢ ((-∞ ∈ ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ) → (inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ (-∞(,]0) ↔ (inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ -∞ < inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∧ inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ≤ 0)))
13	11, 4, 12	mp2an 426	. . . . 5 ⊢ (inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ (-∞(,]0) ↔ (inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ -∞ < inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∧ inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ≤ 0))
14	6, 8, 10, 13	syl3anbrc 1208	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ (-∞(,]0))
15	2, 14	ffvelcdmd 5819	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (𝐹‘inf({𝐴, 0}, ℝ, < )) ∈ ℝ)
16		repiece.g	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐺:(0[,)+∞)⟶ℝ)
17	16	adantr 276	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → 𝐺:(0[,)+∞)⟶ℝ)
18		maxcl 11925	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
19	3, 4, 18	sylancl 413	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
20		maxle2 11927	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → 0 ≤ sup({𝐴, 0}, ℝ, < ))
21	3, 4, 20	sylancl 413	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → 0 ≤ sup({𝐴, 0}, ℝ, < ))
22	19	ltpnfd 10137	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) < +∞)
23		pnfxr 8343	. . . . . 6 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
24		elico2 10293	. . . . . 6 ⊢ ((0 ∈ ℝ ∧ +∞ ∈ ℝ*) → (sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ (0[,)+∞) ↔ (sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∧ sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) < +∞)))
25	4, 23, 24	mp2an 426	. . . . 5 ⊢ (sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ (0[,)+∞) ↔ (sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∧ sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) < +∞))
26	19, 21, 22, 25	syl3anbrc 1208	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ (0[,)+∞))
27	17, 26	ffvelcdmd 5819	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (𝐺‘sup({𝐴, 0}, ℝ, < )) ∈ ℝ)
28	15, 27	readdcld 8320	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((𝐹‘inf({𝐴, 0}, ℝ, < )) + (𝐺‘sup({𝐴, 0}, ℝ, < ))) ∈ ℝ)
29		0xr 8337	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℝ*
30		mnflt0 10140	. . . . 5 ⊢ -∞ < 0
31		ubioc1 10285	. . . . 5 ⊢ ((-∞ ∈ ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ* ∧ -∞ < 0) → 0 ∈ (-∞(,]0))
32	11, 29, 30, 31	mp3an 1374	. . . 4 ⊢ 0 ∈ (-∞(,]0)
33	32	a1i 9	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → 0 ∈ (-∞(,]0))
34	2, 33	ffvelcdmd 5819	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (𝐹‘0) ∈ ℝ)
35	28, 34	resubcld 8673	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (((𝐹‘inf({𝐴, 0}, ℝ, < )) + (𝐺‘sup({𝐴, 0}, ℝ, < ))) − (𝐹‘0)) ∈ ℝ)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 1005   = wceq 1398   ∈ wcel 2205  {cpr 3696   class class class wbr 4115   ↦ cmpt 4177  ⟶wf 5354  ‘cfv 5358  (class class class)co 6059  supcsup 7287  infcinf 7288  ℝcr 8143  0cc0 8144   + caddc 8147  +∞cpnf 8322  -∞cmnf 8323  ℝ^*cxr 8324   < clt 8325   ≤ cle 8326   − cmin 8462  (,]cioc 10245  [,)cico 10246

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 4231  ax-sep 4234  ax-nul 4242  ax-pow 4293  ax-pr 4328  ax-un 4560  ax-setind 4665  ax-iinf 4716  ax-cnex 8235  ax-resscn 8236  ax-1cn 8237  ax-1re 8238  ax-icn 8239  ax-addcl 8240  ax-addrcl 8241  ax-mulcl 8242  ax-mulrcl 8243  ax-addcom 8244  ax-mulcom 8245  ax-addass 8246  ax-mulass 8247  ax-distr 8248  ax-i2m1 8249  ax-0lt1 8250  ax-1rid 8251  ax-0id 8252  ax-rnegex 8253  ax-precex 8254  ax-cnre 8255  ax-pre-ltirr 8256  ax-pre-ltwlin 8257  ax-pre-lttrn 8258  ax-pre-apti 8259  ax-pre-ltadd 8260  ax-pre-mulgt0 8261  ax-pre-mulext 8262  ax-arch 8263  ax-caucvg 8264

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  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 3046  df-csb 3142  df-dif 3216  df-un 3218  df-in 3220  df-ss 3227  df-nul 3513  df-if 3626  df-pw 3677  df-sn 3701  df-pr 3702  df-op 3704  df-uni 3921  df-int 3956  df-iun 3999  df-br 4116  df-opab 4178  df-mpt 4179  df-tr 4215  df-id 4420  df-po 4423  df-iso 4424  df-iord 4493  df-on 4495  df-ilim 4496  df-suc 4498  df-iom 4719  df-xp 4761  df-rel 4762  df-cnv 4763  df-co 4764  df-dm 4765  df-rn 4766  df-res 4767  df-ima 4768  df-iota 5318  df-fun 5360  df-fn 5361  df-f 5362  df-f1 5363  df-fo 5364  df-f1o 5365  df-fv 5366  df-isom 5367  df-riota 6012  df-ov 6062  df-oprab 6063  df-mpo 6064  df-1st 6348  df-2nd 6349  df-recs 6550  df-frec 6636  df-sup 7289  df-inf 7290  df-pnf 8327  df-mnf 8328  df-xr 8329  df-ltxr 8330  df-le 8331  df-sub 8464  df-neg 8465  df-reap 8868  df-ap 8875  df-div 8968  df-inn 9259  df-2 9317  df-3 9318  df-4 9319  df-n0 9518  df-z 9599  df-uz 9876  df-rp 10009  df-ioc 10249  df-ico 10250  df-seqfrec 10838  df-exp 10929  df-cj 11556  df-re 11557  df-im 11558  df-rsqrt 11713  df-abs 11714

This theorem is referenced by:  repiecele0  16951  repiecege0  16952  repiecef  16953