Theorem repiecelem 17048

Description: Lemma for repiecele0 17049, repiecege0 17050, and repiecef 17051. 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 8320	. . . . . 6 ⊢ 0 ∈ ℝ
5		mincl 11980	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
6	3, 4, 5	sylancl 417	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
7		mnflt 10168	. . . . . 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 11982	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ≤ 0)
10	3, 4, 9	sylancl 417	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ≤ 0)
11		mnfxr 8376	. . . . . 6 ⊢ -∞ ∈ ℝ*
12		elioc2 10321	. . . . . 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 430	. . . . 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 1212	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → inf({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ (-∞(,]0))
15	2, 14	ffvelcdmd 5838	. . 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 11959	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
19	3, 4, 18	sylancl 417	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
20		maxle2 11961	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → 0 ≤ sup({𝐴, 0}, ℝ, < ))
21	3, 4, 20	sylancl 417	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → 0 ≤ sup({𝐴, 0}, ℝ, < ))
22	19	ltpnfd 10166	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) < +∞)
23		pnfxr 8372	. . . . . 6 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
24		elico2 10322	. . . . . 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 430	. . . . 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 1212	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → sup({𝐴, 0}, ℝ, < ) ∈ (0[,)+∞))
27	17, 26	ffvelcdmd 5838	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (𝐺‘sup({𝐴, 0}, ℝ, < )) ∈ ℝ)
28	15, 27	readdcld 8349	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((𝐹‘inf({𝐴, 0}, ℝ, < )) + (𝐺‘sup({𝐴, 0}, ℝ, < ))) ∈ ℝ)
29		0xr 8366	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℝ*
30		mnflt0 10169	. . . . 5 ⊢ -∞ < 0
31		ubioc1 10314	. . . . 5 ⊢ ((-∞ ∈ ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ* ∧ -∞ < 0) → 0 ∈ (-∞(,]0))
32	11, 29, 30, 31	mp3an 1378	. . . 4 ⊢ 0 ∈ (-∞(,]0)
33	32	a1i 9	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → 0 ∈ (-∞(,]0))
34	2, 33	ffvelcdmd 5838	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (𝐹‘0) ∈ ℝ)
35	28, 34	resubcld 8702	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 1009   = wceq 1402   ∈ wcel 2209  {cpr 3709   class class class wbr 4128   ↦ cmpt 4190  ⟶wf 5371  ‘cfv 5375  (class class class)co 6079  supcsup 7316  infcinf 7317  ℝcr 8172  0cc0 8173   + caddc 8176  +∞cpnf 8351  -∞cmnf 8352  ℝ^*cxr 8353   < clt 8354   ≤ cle 8355   − cmin 8491  (,]cioc 10274  [,)cico 10275

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 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 4244  ax-sep 4247  ax-nul 4257  ax-pow 4309  ax-pr 4344  ax-un 4576  ax-setind 4682  ax-iinf 4733  ax-cnex 8264  ax-resscn 8265  ax-1cn 8266  ax-1re 8267  ax-icn 8268  ax-addcl 8269  ax-addrcl 8270  ax-mulcl 8271  ax-mulrcl 8272  ax-addcom 8273  ax-mulcom 8274  ax-addass 8275  ax-mulass 8276  ax-distr 8277  ax-i2m1 8278  ax-0lt1 8279  ax-1rid 8280  ax-0id 8281  ax-rnegex 8282  ax-precex 8283  ax-cnre 8284  ax-pre-ltirr 8285  ax-pre-ltwlin 8286  ax-pre-lttrn 8287  ax-pre-apti 8288  ax-pre-ltadd 8289  ax-pre-mulgt0 8290  ax-pre-mulext 8291  ax-arch 8292  ax-caucvg 8293

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  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 3714  df-pr 3715  df-op 3717  df-uni 3934  df-int 3969  df-iun 4012  df-br 4129  df-opab 4191  df-mpt 4192  df-tr 4228  df-id 4436  df-po 4439  df-iso 4440  df-iord 4509  df-on 4511  df-ilim 4512  df-suc 4514  df-iom 4736  df-xp 4778  df-rel 4779  df-cnv 4780  df-co 4781  df-dm 4782  df-rn 4783  df-res 4784  df-ima 4785  df-iota 5335  df-fun 5377  df-fn 5378  df-f 5379  df-f1 5380  df-fo 5381  df-f1o 5382  df-fv 5383  df-isom 5384  df-riota 6032  df-ov 6082  df-oprab 6083  df-mpo 6084  df-1st 6368  df-2nd 6369  df-recs 6570  df-frec 6656  df-sup 7318  df-inf 7319  df-pnf 8356  df-mnf 8357  df-xr 8358  df-ltxr 8359  df-le 8360  df-sub 8493  df-neg 8494  df-reap 8897  df-ap 8904  df-div 8997  df-inn 9288  df-2 9346  df-3 9347  df-4 9348  df-n0 9547  df-z 9628  df-uz 9905  df-rp 10038  df-ioc 10278  df-ico 10279  df-seqfrec 10868  df-exp 10959  df-cj 11590  df-re 11591  df-im 11592  df-rsqrt 11747  df-abs 11748

This theorem is referenced by:  repiecele0  17049  repiecege0  17050  repiecef  17051